KELOMPOK 2

Afdal Adha

Ikhwan Muttaqin

Mohammad Sofa Khodi

Tri Ali Herviansyah

2013

[TUGAS AWAL PRAKTIKUM UOP]

SOAL 1.

1. Ada berapa mekanisme perpindahan panas? Jelaskan

Terdapat 3 macam mekanisme perpindahan panas, yaitu konduksi, konveksi dan radiasi.

a. Konduksi

Konduksi adalah proses perpindahan panas dari suatu tempat yang bersuhu tinggi ke

tempat yang bersuhu lebih rendah melalui medium ,biasanya padat, tanpa memindahkan

partikel-partikel atau molekul-molekul medium tersebut. Perpindahan panas konduksi

bisa terjadi karena terjadi vibrasi pada partikel yang suhunya lebih tinggi dan kemudian

vibrasi ini diteruskan ke molekul disamping yang lebih rendah suhunya yang

menyebabkan molekul tersebut bervibrasi. Begitulah seterusnya sampai pada ujung dari

medium konduksi tersebut.

Secara umum persamaan perpindahan konduksi dirumuskan oleh Fourier, yaitu :

𝑞𝑥 = −𝑘𝐴𝑑𝑇

𝑑𝑥

Gambar 1. Peristiwa perpindahan konduksi

(Sumber : J.P Holman. Heat transfer Tenth Edition)

Contoh dari perpindahan pansa secara konduksi adalah perpindahan panas konduksi

adalah perpindahan panas dari ujung besi satu ke ujung besi yang lain.

b. Konveksi

Konveksi adalah proses perpindahan panas dari suhu rendah ke suhu tinggi melalui

medium, biasanya berupa fluida, dan fluida tersebut ikut berpindah bersama dengan

perindahan kalor tersebut.

Konveksi terbagi menjadi dua, yaitu konveksi alami dan konveksi paksa. Konveksi alami

terjadi karena adanya gaya apung (bouyanci) yang disebabkan oleh perbedaan densitas.

Perbesaan densitas fluida ini dikarena pemanasan. Sedangkan konveksi paksa adalah

konveksi yang terjadi bukan karena perbedaan densitas, melainkan gaya luar. Contoh

konveksi alami adalah pendidihan air. Contoh konveksi paksa adalah kipas angin.

Gambar 2. Pemanasan Air (Konveksi Alami)

(Sumber : http://inspirasi- info.blogspot.com/2012/03/perpindahan-kalor.html)

Secara umum,persamaan perpindahan kalor secara konveksi dapat ditulis :

𝑞 = ℎ𝐴(𝑇𝑤 − 𝑇∞)

Gambar 3. Skema terjadinya konveksi

(Sumber : J.P Holman. Heat transfer Tenth Edition)

c. Radiasi

Peristiwa perpindahan kalor secara radiasi adalah perpindahan kalor dari temperature

tinggi ke temperature rendah yang tidak membutuhkan medium perantara untuk

memindahkan kalor dari titik satu ke titik lainnya. Kalor yang dipancarkan berasal dari

sumber kalor. Radiasi terdiri dari dua macam radiasi, radiasi elektromagnetik dan radiasi

thermal. Pada anlisi perpindahan kalor, radiasi yang biasa digunakan adalah radiasi

thermal. Secara umum,persamaan perpindahan kalor secara konveksi dapat ditulis :

𝑞𝑒𝑚𝑖𝑡 = 𝜎𝐴𝑇4

Perbedaan

Perbedaan dari ketiga mekanisme di atas berada pada mediumnya. Pada peristiwa

konduksi, perpindahan panas terjadi pada benda padat, pada konveksi terjadi pada fluida,

sedangkan pada radiasi terjadi tanpa ada medium perantara.

2. Apa yang dimaksud dengan mekanisme perpindaan panas secara konduksi?

Seperti telah dijelaskan sebelumnya bahwa konduksi adalah proses perpindahan panas dari

suatu tempat yang bersuhu tinggi ke tempat yang bersuhu lebih rendah melalui medium

,biasanya padat, tanpa memindahkan partikel-partikel atau molekul-molekul medium

tersebut. Perpindahan panas konduksi bisa terjadi karena terjadi vibrasi pada partikel yang

suhunya lebih tinggi dan kemudian vibrasi ini diteruskan ke molekul disamping yang lebih

rendah suhunya yang menyebabkan molekul tersebut bervibrasi. Begitulah seterusnya sampai

pada ujung dari medium konduksi tersebut.

Secara umum persamaan perpindahan konduksi dirumuskan oleh Fourier, yaitu :

𝑞𝑥 = −𝑘𝐴𝑑𝑇

𝑑𝑥

Nilai k adalah nilai konduktivitas termal bahan. Konduktivitas termal suatu bahan adalah

suatu konstanta yang dimiliki oleh setiap bahan berdasarkan seberapa besar kalor dapat

merambat pada bahan tersebut. Setiap bahan memiliki nilai knya tersendiri. Semakin besar

nilai k, semakin besar pula perpindahan kalor yang dapat terjadi pada benda tersebut.

Gambar 4. Percobaan perbandingan k 3 bahan

(Sumber : http://s858.photobucket.com/user/Eddy3chi/media/Konduksi-

BatangLogam.jpg.html)

Dari gambar 4 akan terlihat logam mana yang akan menghantarkan nilai panas yang lebih

besar dibandingkan lainnya.

3. Apa ciri khas terjadinya konduksi secara tunak maupun tak tunak?

Konduksi terbagi menjadi dua, yaitu : Konduksi Tunak (steady state) dan Tak Tunak

(unsteady state). Konduksi tunak adalah peristiwa konduksi yang tidak menghiraukan fungsi

waktu terhadap perbedaan suhu. Jadi bisa diasumsikan pada peristiwa konduksi tak tunak,

suhu pada medium terjadinya perpindahan kalor adalah seragam pada setiap titik dan pada

setiap waktu.

Sebaliknya pada konduksi tak tunak, suhu pada medium tidak seragam dan distribusi

suhunya bergantung pada suhu.

4. Tunjukkan perbedaan antara konduksi tunak maupun tak tunak berdasarkan perumusan

matematiknya.

Pada konduksi tunak (steady state), persamaan yang digunakan adalah persamaan cooling

newton tanpa ada variable waktu. Persamaannya adalah :

𝑞 = ℎ𝐴(𝑇𝑤 − 𝑇∞)

Sedangkan pada kondukti tak tunak (unsteady state), persamaan perpindahan kalornya

mengandung variable waktu.

𝑇 − 𝑇∞𝑇0 −𝑇∞

= 𝑒−[ℎ𝐴/𝜌𝑐𝑉]𝜏

Pada persamaan di atas, 𝜏 merupakan waktu transien yang dibutuhkan untuk mencapai suhu

tertentu.

5. Berilah gambaran konseptual tentang percobaan yang akan anda lakukan.

Inti dari percobaan ini adalah untuk menghitung koefisien perpindahan panas(k),

menganalisis konduksi tunak dan tak tunak utnuk mengetahui pengaruh suhu terhadap k,

serta untuk menghitung koefisien kontak.

Konsepnya adalah melihat perubahan suhu pada air yang dialirkan dalam alat perconbaan.

Dari sini akan didapatkan data berupa perubahan suhu dari air, yang bisa dari data ini akan

dapat dihitung besarnya kalor yang berpindah. Dari jumlah kalor ini, kita dapat menghitung

koefisien perpindahan panasnya.

Setelah didapatkan nilai k nya, kita dapat menghubungkan nilai k ini dengan suhu utnutk

melihat pengaruh suhu terhadap nilai dari k ini.

SOAL 2.

1. Apa yang menjadi tujuan percobaan konduksi dalam laporan tersebut?

a. Menghitung koefisien perpindahan panas logam dan pengaruh suhu terhadap k, dengan

menganalisa mekanisme perpindahan panas konduksi tunak dan tak tunak.

b. Menghitung koefisien kontak.

2. Apakah teori yang dikemukakan dalam laporan cukup memadai untuk mendukung tujuan

percobaan konduksi?Jelaskan dan Tunjukkan!

Sudah. Untuk mendukung tujuan percobaan konduksi ini dibutuhkan teori tentang konduksi,

baik tunak maupun tak tunak, rumus untuk perhitungan koefisien kontak dan koefisien

perpindahan panas konduksi(k).

3. Sudahkan prosedur percobaan memberikan perincian yang cukup signifikan untuk

mendapatkan data-data? Tunjukkan dn jelaskan!

Sudah cukup menjelaskan. Pada laporan ini, penjelasan yang lebih rinci lagi diberikan pada

bagian instrumentasi percobaan. Hal ini jika dilihat dari data yang didapat pada percobaan

4. Secara teknis, bisakah anda melihat kemungkinan adanya titik lemah dari prosedur

pelaksanaan percobaan tersebut sehingga membuat data-data menjadi tidak akurat/sangat

menympang? Jelaskan!

Jawab : Iya. Pada prosedur dikatakan bahwa aliran air pendingin dialiri dengan laju sangat

kecil. Hal ini dimaksudnkan agara perpindahan panas dari node ke air sangat kecil sehingga

bisa diabaikan. Pada laporan yang menjadi referensi kami, perpindahan panas hanya dilihat

dari peristiwa konduksi tanpa melihat adanya heat loss. Hal ini bisa mempengaruhi

keakuratan data. Jadi, walaupun aliran pendingin yang digunakan sangat kecil, tetap saja

bahwa pengaruh konveksi atau heat loss harus diperhitungkan dan akan menjadi suatu faktor

yang membuat data tidak akurat.

Dalam pengukuran temperatur node, pengukuran dilakukan dengan pengukuran voltase. Hal

ini juga akan mempengaruhi hasil temperatur mengingat cara mengetahui temperatur adalah

mengkonversi voltase ke temperatur. Metode ini juga akan mempengaruhi hasil keakuratan

data. Pada prosedur juga tidak dibedakan antara prosedur tunak dan tak tunak, sehingga bisa

saja pengukuran terjadi saat belum tunak (perpindahan kalor konduksi belum menyulurh)

atau sudah tunak.

5. Sudahkan data-data mentah yang didapat dari hasil praktikum cukup

mendukung.memadai? tunjukkan!

Jawab : Belum. Pada hasil data pengamatan, pengukuran temperatur pada node

menggunakan pengukuran voltase. Hasil pengukuran ini tidak bisa langsung digunakan

dalam analisis perhitungan yang dijelaskan pada teori dari modul, karena temperatur yang

diperoleh dari percobaan masih dalam bentuk mV. Untuk mengubah satuan mV menjadi OC,

maka dibutuhkan suatu persamaan, yaitu

74,29mV)(82,24 TCT

Dengan persamaan ini akan diperoleh temperatur node dalam satuan OC dan bisa digunakan

untuk mendapatkan tujuan

6. Pengolahan data-data yang dilakukan sudahkah mengarah pada didapatkannya besaran-

besaran variable yang diinginkan untuk dapat menjadi indicator tercapainya tujuan

percobaan?

Sudah. Pada hasil pengamatan diperoleh temperatur node dengan satuan mV, karena

pengukuran temperatur yang dilakukan berdasarkan perhitungan voltase sehingga harus

dilakukan analisis perhitungan.

74,29mV)(82,24 TCT

Persamaan diatas digunakan untuk mengubah besaran mV menjadi temperatur (OC). Dengan

persamaan ini maka akan diperoleh besaran variabel untuk temperatur node dalam derajat

celcius. Dengan analisis ini, maka tujuan praktikum bisa tercapai.

7. Dalam analisa sudahkah data-data dari variable output sudah digambarkan/ditabelkan

secara lengkap?

Jawab : Sudah ditabelkan secara lengkap dimana pada prosedur dijelaskan untuk

mendapatkan data seperti

1. Temperatur node

2. Temperatur air yang keluar

A. Data Pengamatan

T air masuk = 28,5ºC

Node naik (1-10) Node turun (10-1)

Node dx (m) T1 (mV) Tair (0C) T2 (mV) Tair (ºC)

1 0,183 8,488 28,5 8,903 28,5

2 0,025 5,296 28,5 5,551 28,5

3 0,057 2,628 29,0 2,780 29,0

4 0,045 2,318 28,5 2,445 28,5

5 0,045 2,001 29,0 2,110 28,5

6 0,045 1,728 29,0 1,799 28,5

7 0,035 1,169 29,0 1,225 28,5

8 0,027 0,906 28,5 0,924 28,5

9 0,045 0,628 28,5 0,642 28,5

10 0,045 0,336 28,5 0,344 28,5

Pembacaan temperatur pada node dan temperatur air keluaran unit dilakukan sebanyak dua

kali, yaitu pembacaan pada node naik (berawal dari node 1 dan berakhir pada node 10) dan

pembacaan pada node turun (berawal dari node 10 dan berakhir pada node 1). Hal ini

dilakukan untuk menghindari adanya kesalahan pengukuran dan dengan tujuan agar data

yang diperoleh lebih akurat.

Pada laporan yang menjadi referensi kami, juga diperoleh data tambahan seperti :

Variasi Properti

Q = 9,00 x 10-7 m3/s m = 9,00 x 10-4 kg/s Basis = 1 s ρ = 1000 kg/m3

A = 7,90 x 10-4 m2 Cp = 4200 J/(kg ºC) T out air rata-rata = 28,625 ºC

Node 1-2 → Stainless Steel Node 3-6 → Alumunium Node 7-10 → Magnesium

8. Dalam analisa, sudahkan tujuan dinyatakan telah dicapai?

Jawab : pada laporan yang menjadi referensi kami, tujuan sudah dicapai dengan

rangkaian prosedur beserta analisis percobaan, perhitungan dan grafik nya. Pada analisis

perhitungan diperoleh nilai-nilai k, hc dan koeffisien muai dengan rumus-rumus yang

diambil dari literatur. Juga, pada analisis laporan ini dapat diperoleh pengaruh temperatur

terhadap nilai k.

Berikut adalah hasil tujuan yang dicapai

k stainless steel = 0,1841 W/m.oC

k aluminium = 3,4675 W/m.oC

k magnesium = 3,2853 W/m.oC

k tembaga = 107,810 W/m.oC

hc Stainless Steel-Aluminium = 34.967,1739 m2.ºC/Watt

hc Aluminium-Magnesium = 337.394,162 m2.ºC/Watt

y = -1,988x + 244,8

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0 20 40 60 80 100 120

k

T node avg

T node avg vs k Tembaga

Series1

Linear

(Series1)

y = -2.0155x + 251.63

0

20

40

60

80

100

120

65 70 75 80 85

K

T node avg

T node VS k Aluminium

Series1

Linear

(Series1)

9. Dalam pembahasan, adakah analisa yang membahas mengenai terjadinya penyimpangan

tren data/kekurangan data yang cukup?

Jawab : Ada. Pada laporan yang menjadi referesi kami dijelaskan bahwa Pada percobaan

ini dapat dilihat adanya ketidaksesuaian data hasil percobaan dengan literatur yang

menyebabkan adanya kesalahan literatur. Hal ini dimungkinkan dengan adanya kesalahan

yang dilakukan dan terjadi selama eksperimen. Berikut adalah analisis mengenai kesalahan

yang mungkin terjadi.

Pada percobaan ini, sistem diasumsikan terisolasi secara sempurna dengan mengabaikan

adanya heat loss. Padahal pada kenyataannya terdapat heat loss, sehingga data yang

didapatkan tidak akurat.

Pengambilan data dimungkinkan ketika kondisi suhu belum steady dan konduksi belum

terjadi secara keseluruhan, sehingga data yang diambil belum tentu akurat.

y = -8.8181x + 587.19

80

90

100

110

120

130

140

150

160

170

45 50 55 60

k

T node avg

T node avg VS k Magnesium

Series1

Linear

(Series1)