Perpindahan Panas Konveksi - Teori Perpindahan Panas

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.5 Teori Perpindahan Panas

2.5.2 Perpindahan Panas Konveksi

Konveksi adalah bentuk dari transfer energi diantara permukaan padat dan fluida yang bergerak dan terkandung efek kombinasi konduksi dan fluida bergerak.

Rumus umum:

q = h.A.∆T………... ... 2.4

1. Konveksi Paksa

Konveksi paksa adalah perpindahan panas pada fluida yang dialirkan secara paksa. Konveksi terdiri atas dua jenis yaitu internal forced convection dan external forced convection. Internal forced convectionadalah konveksi paksa yang terjadi didalam suatu bidang yang memiliki batas aliran, sedangkan external forced convectionadalah konveksi paksa dimana fluida yang mengalir tidak memiliki batas aliran. Gambar 2.16 menunjukkan external forced convection (a) dan internal forced convection (b).

(a) (b)

Gambar 2.21 Externalforced convection (a) dan internal forced convection (b).

(Sumber: Cengel, 2002)

Dalam kajian internal forced convectionterdapat beberapa parameter yang berkaitan dengan laju aliran fluida yang perlu diperhatikan, antara lain:

a. Bilangan Reynold

Bilangan Reynold adalah bilangan tanpa dimensi yang menunjukkan jenis aliran fluida. Menurut (Jansen,1995) bilangan Reynold dapat diperoleh dengan:

Re = ……… ... 2.5

Bila bilangan Reynold berkisar < 2.000 maka alirannya laminar, sedangkan bila berkisar antara > 10.000 maka alirannya turbulen. Bila bilangan Reynold berada diantara 2000 -10000, maka alirannya adalah transisi.

b. Bilangan Nuselt

Bilangan Nuselt adalah salah satu bilangan tanpa dimensi lainnya setelah bilangan Reynold. Bila aliran laminar maka:

Nu= 3,66 + ... 2.6

Bila alirannya turbulen maka:

Nu = 0,023 Re^0,8 Pr^1/3 ... 2.7 Persamaan di atas berlaku apabila:

(0,7 ≤ Pr ≤ 160) dan (Re > 10.000)

Bila alirannya aliran transisi maka digunakan persamaan yang diajukan oleh Gnielinski (Cengel, 2002):

Nu =... 2.8

Persamaan ini berlaku, apabila:

(0,5 ≤ Pr ≤ 2000) dan (3 x 10³< Re < 5 x 10⁶)

Nilai f diperoleh dengan persamaan Petukhov (Cengel. 2002)

f = (0,790 ln Re – 1,64)^-2... 2.9

Koefisien perpindahan panas konveksi diperoleh dengan menggunakan rumus h = Nu... 2.10

2. Konveksi Natural

Konveksi natural perpindahan panas yang terjadi secara alami yang mengakibatkan terjadinya aliran fluida. Gambar 2.17 memperlihatkan terjadinya konveksi alami pada suatu permukaan.

Gambar 2.22 Konveksi alami pada suatu permukaan

(Incropera, 2011)

Bilangan-bilangan tanpa dimensi yang sering digunakan untuk menghitung konveksi alamiah adalah (Incropera,2011) :

Gr_L =... 2.11 dan

Ra_L= = Gr_L Pr ... 2.12

Persamaan mencari bilangan Nusselt untuk konveksi alamiah pada pelat luar telah diturunkan secara analitik, dengan asumsi bawah aliran adalah laminar. Namun faktanya, aliran tidak selalu laminar melainkan turbulent. Bilangan Nusselt pada pelat vertikal dengan Ts konstan dapat dirumuskan sebagai berikut :

Jika bilangan 10^-1<Ra<10¹, maka bilangan Nusselt yang dipakai adalah (Incropera, 1985):

Nu = 0.68 ...2.13

Jika bilangan Ra< 10¹², maka bilangan Nusselt yang dipakai adalah (Incropera,2011):

Nu = [ ^0.68 ]

2……….

2.14

2.5.3 Pepindahan Panas Radiasi

Perpindahan panas radiasi adalah perpindahan panas yang terjadi tanpa melalui media perantara (padat dan fluida).Gambar 2.18 menunjukkan skema perpindahan panas radiasi.

Gambar 2.23 Skema perpindahan panas radiasi.

(sumber : cengel,2002)

Penukaran panas netto secara radiasi termal diantara dua badan ideal (hitam) diberikan oleh Gray, 1974.

q = σ A (T₁⁴-T₂⁴)... 2.15

Dalam praktik pada kolektor surya, permukaan bukan pemancar atau pun penyerap yang sempurna dari radiasi termal. Permukaan “kelabu” semacam ini ditandai oleh fraksi-fraksi dari jumlah ideal yang dipancarkan dan diserap.

Perpindahan panas radiasi antara pelat penyerap dengan kaca dirumuskan oleh (Jansen, 1995).

q =... ... 2.16

2.6 Analisis Energi Pada Tangki

2.61 Analisis Energi yang Terdapat pada Air

Untuk menghitung energi yang terdapat pada air digunakan persamaan:

Q = m.Cp.∆T ………...2.1

2.6.2 Analisis Kehilangan Energi pada Tangki

Kehilangan panas pada tangki dapat diperoleh dengan menjumlahkan total panas yang terbuang pada sisi tangki. Pada sisi dinding, atas dan bawah tangki analisis dapat digunakan dengan menggunakan analisis perpindahan panas secara konveksi dan konduksi, dengan persamaan:

Rtotal = R^conv1 + R^cyl1 + R^cyl2 + R^cyl3 + R^conv2

= +

+ + +

………….…….2.18

Dan skemanya sebagai berikut :

Gambar 2.24 Pepindahan panas melalui silinder 3 lapis (sumber : Cengel,2002)

Setelah mendapat Rtotal maka dapat dihitung kalor yang keluar dengan persamaan :

Qout = ………..………2.19

Sementara nilai koefisien perpindahan panas konveksi pada permukaan luar tangki yang dilalui angin (h_w), diberikan oleh Jansen, 1995:

h_w = 5.7+(3.8 x v)

Total kehilangan kalor pada kolektor dapat diperoleh sebagai total energi yang terbuang dari sebuah kolektor.

Σ Q_out= Σ Q_out,a + Σ Q_out,s + Σ Q_out,b ... 2.20

2.7 Analisis Termal Efisiensi Tangki

Efisiensi termal tangki ialah nilai perbandingan antara energi yang tersimpan pada tangki (q_tersimpan) dengan energi yang diterima oleh tangki (q_in). Untuk memperoleh nilai efisiensi kolektor maka digunakan persamaan 2.24 (Duffie and Beckman, 1991).

η

thermal

=

× 100% ... 2.21

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian dilakukan pada bulan Agustus 2017- Agustus 2017. .Lokasi penelitian bertempat di Gedung Magister Pascasarjana Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

3.2 Peralatan Pengujian

Adapun beberapa alat perancangan dan pengujian yang digunakan adalah :

1. Komputer

Komputer digunakan untuk menyimpan dan mengolah data yang telah didapatkan dari Hobo Microstation data logger dan Agilient 34972 A.

3.1 Laptop

Dengan spesifikasi:

 Processor : Intel Core i3

 Memory : 2 GB

 Hardisk : 500 GB

2. Agilient

Alat ini dihubungkan dengan termo couple yang dipasang pada titik-titik yang akan diukur temperaturenya,setelah itu akan disimpan ke dalam alat ini, setelah itu dipindahkan ke computer untuk dapat di olah datanya.

Gambar 3.2 Agilient 3 a 972 A

Dengan Spesifikasi :

a. Daya 35 Watt

b. Jumlah Saluran Termokopel 20 buah c. Tegangan 250 Volt

d. Mempunyai 3 saluran utama

e. Dapat memindai data hingga 250 saluran per detik f. Mempunyai 8 tombol panel dan sistem control

g. Fungsional antara lain pembacaan suhu Termokopel, RTD dan Termistor arus listrik AC.

3. Hobo Microstation data logger

Alat ini di hubungkan ke data logger untuk kemudian dihubungkan ke computer untuk diolah datanya. Terdapat beberapa alat ukur pada Hobo Microstation data logger yaitu :

Gambar 3.3 Hobo Microstation data logger

Keterangan:

1. Pyranometer

Alat ini digunakan untuk mengukur radiasi matahari pada suatu lokasi.

2. Wind Velocity Sensor

Alat ini digunakan untuk mengukur kecepatan angin 3. Ambient Measurement apparatus

Alat ini digunakan untuk mengukur temperature lingkungan sekitar 4. T and RH smart sensor

Alat ini digunakan untuk mengukur kelembaban and temperature lingkungan sekitar buah sensor pintar multi channel

c. Ukuran : 8,9 cm x 11,4 cm x 5,4 cm

f. Interval Pengukuran : 1 detik – 18 jam (tergantung pengguna) g. Akurasi Waktu : 0 – 2 detik

4. Tangki

Pemanas air tenaga surya (PATS) ini menggunakan kolektor plat datar yang berfungsi untuk menyerap radiasi surya dan mengkonversikannya menjadi energi panas. Pemanfaatan energi surya untuk memanaskan air dilakukan dengan menggunakan alat yang disebut kolektor termal surya. Kolektor termal surya atau yang biasa disebut kolektor surya merupakan suatu peralatan yang digunakan untuk menyerap energi yang terdapat pada radiasi surya, yang kemudian mengubah energi tersebut menjadi energi termal, kemudian energy tersebut akan ditransfer langsung ke fluida yang dipanaskan maupun ke fluida lain yang digunakan untuk memanaskan. Dalam hal ini reffrigerant R-718 merupakan fluida yang memanaskan dan air yang dipanaskan.

Tangki yang digunakan pada pengujian ini sudah diisolasi terlebih dahulu, menggunakan polyurethane dan glasswool, dan lapisan paling luar menggukan plat aluminium.

Gambar 3.4 Tangki

Dengan spesifikasi dari dinding tangki adalah sebagai berikut:

= 0,25 m ;

=

0,15 W/m.K;

= 1,2 m; = 1,33 m

= 0,245 m ; = 0,026 W/m.K;

= 1,26 m

=

0,215m ; = 0,034 W/m.K;

= 1,32 m

= 0,185 m ;

Energi yang hilang ke sisi dinding tangki dapat dilihat pada skema gambar 3.5 di bawah ini:

Gambar 3.5 Skema Kehilangan Panas ke Sisi Samping Tangki

itu disebabkan karena pengujian yang dilakukan pada sore hari hingga malam hari mulai dari pukul 5 sore sampai jam 6 pagi. Dan perpindahan panas secara radiasinya hanya terjadi pada panelnya sedangkan pada tangki tidak.

Perpindahan panas secara konveksi terjadi antara 2 fasa dengan ada medianya(zat cair atau gas). Pepidahan panas konveksi yang terjadi pada Rconv1 dan Rconv2. Rconv1 ialah daya keluar dari air ke tangki(K/watt) dan hal tersebut menyebabkan konveksi karena adanya zat medianya yaitu air. Sedangkan Rconv2 ialah daya yang keluar dari plat aluminium ke suhu lingkungan ataupun udara (K/watt) dan hal tersebut juga merupakan perpindahan panas secara konveksi karena adanya zat medianya yaitu udara.

Perpidahan panas konduksi terjadi pada 2 fasa yang langsung bersentuhan tanpa ada medianya(zat cair/gas). Dalam pengujian tangki ini Rcyl1,Rcyl2 dan R,cyl3 merupakan perpidahan panas secara konduksi. Yang mana Rcyl1 ialah daya keluar dari tangki ke polyurethan(K/watt) dan fasa itu yang bersentuhan langsung. Pada Rcyl2 ialah daya yang keluar dari polyurethan ke glasswoll(K/watt) dan fasa itu yang bersentuha langsung. Sedangkan Rcyl3 ialah daya yang keluar dari glasswoll ke plat aluminium(K/watt) dan fasa itu yang bersentuha langsung. Panas yang didapat dari perpindahan panas konduksi ini ialah dari air yang dipanaskan. Dalam hal ini r₁ merupakan jari-jari dari titik tengah sampai ke tangki paling dalam. Dan r₂ merupakan jumlah dari jari-jari r1 ditambah dengan tebal tangki kemudian tebal polyurethan. Kemudian r₃ merupakan jumlah jari-jari r₂ ditambah dengan tebal glasswoll. Dan untuk r₄ merupakan jumlah dari jari-jari r₃ ditambah tebal plat aluminum.

Gambar 3.6 Sifat Air

Air adalah substansi kimia dengan rumus kimia H₂O: satu molekul air tersusun atas dua atom hidrogen yang terikat secara kovalen pada satu atom oksigen. Pada Percobaan ini, Air dari PDAM digunakan sebagai bahan utama pengujian.

3.4 Pelaksanaan Penelitian

Adapun waktu penelitian dilakukan selama 3 (tiga) bulan yaitu mulai dari bulan Agustus s/d Oktober 2017. Pengujian dilakukan selama 4 hari yaitu 11 – 12 Oktober 2017 dan 18 – 19 Oktober 2017 mulai dari pukul 17:00 s/d 06:00.

3.5 Set Up Experimental

Penelitian ini menggunakan Mikro stasiun data Logger untuk mengukur kecepatan angin dan kabel termokopel terhubung langsung ke agilent dan ditempelkan pada air dan juga di dinding tangki. Berikut ini adalah Experimental Set Up pada penelitian ini.

Tangki

Gambar 3.7 Set Up Experimental

Adapun beberapa parameter yang akan diukur ialah :

1. Temperatur Air (T_a).

2. Temperatur udara dinding tangki (T_d).

3. Nilai Efisiensi (v).

Tabel 3.1 Titik-titik Pengukuran Temperatur Tangki pada Pemanas Air Tenaga Surya

Titik 6 Chanel 116 Air dalam tangki Titik 7 Chanel 117 Lapisan tangki luar Titik 8 Channel 120 Suhu Lingkungan

diatas.

2. Hubungkan termokopel yang telah dipasang pada tangki ke Agilent data acquisition.

3. Tandai kabel-kabel termokopel sesuai chanel pada agilent data acquition dengan memberi label supaya data pengukuran tidak tertukar.

4. Masukkan flasdisk ke port usb.

5. Hidupkan alat dengan menekan tombol on/off.

6. Tekan tombol interval untuk mengatur lama pengukuran yang akan dilakukan. Selanjutnya gunakan tombol pemindah angka dan switch perubah angka untuk mengatur waktu yang diinginkan.

7. Jika batas pengukuran telah dicapai, tekan tombol scan lama sampai muncul scan stop pada display alat, kemudian keluarkan flasdisk.

8. Data pengukuran temperatur telah tersimpan dalam format Microsoft Office Excel dan siap untuk diolah.

MULAI

Bimbingan dosen, Buku, Studi Literatur

jurnal, dll

Tahap Persiapan

 Persiapan Alat dan Bahan

Tahap Pengujian

 Pengisian Air ke dalam Tangki

  Penyetelan Alat Ukur

  Pengujian Tangki

Data Output

 Temperatur (°C)

TIDAK Hasil

Analisa Hasil dan Penelitian

KESIMPULAN

SELESAI

Gambar 3.8 Diagram Alir Penelitian

BAB IV

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

4.1 Energi yang Terdapat pada Air

Energi yang terdapat pada air di awal pengujian (Qawal) adalah energi yang disimpan air selama pengujian pada pagi sampai siang sore hari. Untuk mengetahui energi yang terdapat pada air digunakan persamaan:

Q = m.Cp.∆T Dimana: Q = energi yang terdapat pada air (Joule)

m = massa air (kg) Cp = kalor jenis (kJ/kg.K)

∆T = perubahan suhu (K)

Berikut ini adalah energi yang terdapat pada air di awal pengujian setiap harinya:

1. Pengujian hari pertama (11 Oktober 2017) Dari data hasil pengukuran Agilent diketahui:

Tawal = 44,1 °C = 317,11 K Takhir = 39,69 °C = 312,69 K

Tf =

=

= 314,9 K

Nilai Cp@314,9 K = 4.179,87 J/kg.K

Menghitung nilai m:

m = V× ρ

= V × ρ@314,9 K

= 120x 991,43 g/

= 118,972 kg

Maka energi yang terdapat pada air adalah:

Q = m × Cp × ∆T

= 118,972 kg × 4.179,87 J/kg.K × 4,42 K

= 2.198.010,72 Joule

= 2.198,01 KJ

Gambar 4.1 Grafik Temperatur Udara dan Air vs Waktu pada Pengujian Pertama Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa penurunan suhu air, lingkungan, dan tangki terlihat konstan dan tidak terjadi perubahan suhu yang besar. Adapun hal ini disebabkan oleh tidak adanya lagi radiasi dari matahari dan suhu pada malam hari yang konstan. Suhu lingkungan pada pukul 6 sore ke pukul 6.30 sore terjadi perubahan yang sedikit mencolok. Hal ini disebabkan oleh perubahan suhu dari sore ke malam hari.

Suhu lingkungan mempengaruhi suhu tangki. Apabila suhu lingkungan turun maka suhu tangki juga turun. Tetapi pada pukul 4 pagi terjadi kenaikan suhu sedikit dan suhu lingkungan tetap turun. Pada suhu air yang berkurang hanya sedikit juga dipengaruhi oleh adanya isolasi pada tangki yang menjaga agar air tetap panas.

2. Pengujian hari kedua (12 Oktober 2017) Dari data hasil pengukuran Agilent diketahui:

Tawal = 48,65 °C = 321,65 K Takhir = 43,26°C = 316,26 K

Tf =

=

= 318,955 K

Nilai Cp@318,955 K = 4.181,73 J/kg.K Menghitung nilai m:

m = V × ρ

= V × ρ@311,925 K

= 120x 989,26 g/

= 118,711 kg

Maka energi yang terdapat pada air adalah:

Q = m × Cp × ∆T

= 118,711 kg × 4.181,73 J/kg.K × 5,39 K

= 2.675.689,52 Joule

= 2.675,689 KJ

Gambar 4.2 Grafik Temperatur Udara dan Air vs Waktu pada Pengujian Kedua

Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa penurunan suhu air, lingkungan, dan tangki terlihat konstan dan tidak terjadi perubahan suhu yang besar. Adapun hal ini disebabkan oleh tidak adanya lagi radiasi dari matahari dan suhu pada malam hari yang konstan. Suhu lingkungan mempengaruhi suhu tangki. Apabila suhu lingkungan turun makan suhu tangki juga turun. Pada suhu air yang berkurang hanya sedikit juga dipengaruhi oleh adanya isolasi pada tangki yang menjaga agar air tetap panas.

3. Pengujian hari ketiga (18 Oktober 2017) Dari data hasil pengukuran Agilent diketahui:

Tawal = 49,99 °C = 322,99 K Takhir = 43,03°C = 316,03 K

Tf =

=

= 319,51 K

Nilai Cp@319,51 K = 4.181,98 J/kg.K

Menghitung nilai m:

m = V × ρ

= V × ρ@311,115 K

= 120x 988,96 g/

= 118,675 kg

Maka energi yang terdapat pada air adalah:

Q = m × Cp × ∆T

= 118,675 kg × 4.181,98 J/kg.K × 6,96 K

= 3.454.223,48 Joule

= 3.454,223 KJ

Gambar 4.3 Grafik Temperatur Udara dan Air vs Waktu pada Pengujian Ketiga Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa penurunan suhu air, lingkungan, dan tangki terlihat konstan dan tidak terjadi perubahan suhu yang besar. Adapun hal ini disebabkan oleh tidak adanya lagi radiasi dari matahari dan suhu pada malam hari yang konstan. Suhu lingkungan mempengaruhi suhu tangki. Apabila suhu lingkungan turun makan suhu tangki juga turun. Pada suhu air yang berkurang hanya sedikit juga dipengaruhi oleh adanya isolasi pada tangki yang menjaga agar air tetap panas.

4. Pengujian hari keempat (19 Oktober 2017) Dari data hasil pengukuran Agilent diketahui:

Tawal = 40,75 °C = 313,75 K Takhir = 37,04 °C = 310,04 K

Tf =

=

= 311,895 K

Nilai Cp@311,895 K = 4.178,5 J/kg.K

Menghitung nilai m:

m = V × ρ

= V × ρ@307,49 K

= 120x 993,044 g/

= 119,165 kg

Maka energi yang terdapat pada air adalah:

Q = m × Cp × ∆T

= 119,165 kg × 4.178,5 J/kg.K × 3,71 K

= 1.874.323,83 Joule

= 1.874,323 KJ

Gambar 4.4 Grafik Temperatur Udara dan Air vs Waktu pada Pengujian Keempat Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa penurunan suhu air, lingkungan, dan tangki terlihat konstan dan tidak terjadi perubahan suhu yang besar. Adapun hal ini disebabkan oleh tidak adanya lagi radiasi dari matahari dan suhu pada malam hari yang konstan. Suhu lingkungan mempengaruhi suhu tangki. Apabila suhu lingkungan turun makan suhu tangki juga turun. Pada suhu air yang berkurang hanya sedikit juga dipengaruhi oleh adanya isolasi pada tangki yang menjaga agar air tetap panas.

Dari perhitungan di atas, besarnya energi yang terdapat pada air dapat kita tabelkan, yaitu:

Tabel 4.1 Energi yang masuk ke tangki pada awal pengujian setiap harinya.

No. Tanggal Tawal (K) Takhir (K) Tf (K) Cp (J/kg.K) Q (KJ) disebabkan suhu akhir yang didapat paling tinggi dibandingkan dari pengujian lainnya.

Dalam hal ini suhu akhir ialah pada pukul 17.00 atau jam 5 sore. Karena diasumsikan setelah pukul 5 sore tidak ada lagi panas radiasi dari matahari. Dan kalor yang masuk paling sedikit ialah pada pengujian hari keempat sebesar 1.847,323 KJ. Hal ini disebabkan oleh panas radiasi yang diterima oleh pemanas air tenaga surya ini paling sedikit.

4.2 Energi Terbuang dari Tangki

Energi yang hilang ke sisi dinding tangki dapat dilihat pada skema gambar 3.5 yang ada pada bab III. Energi yang hilang pada sisi dinding tangki dapat dihitung dengan menggunakan data tempertur yang diukur oleh agilent, dengan persamaan:

Rtotal = R^conv1 + R^cyl1 + R^cyl2 + R^cyl3 + R^conv2

= +

+ + +

Setelah mendapat Rtotal maka dapat dihitung kalor yang keluar dengan persamaan :

Qout =

Dengan spesifikasi dari dinding tangki adalah sebagai berikut:

a. Menghitung Koefisien Konveksi di Dalam Tangki

Nilai properties air pada suhu Tf @313,06 K diperoleh dari tabel perpindahan panas di lampiran.

Tair Tling Tf V Cp(J/kg.K) K Pr Α β

44,11 36,02 313,06 0.001008051 4.179035 0.63113 4.4362 0.069511 0.003194

Menghitung bilangan Rayleigh dari persamaan 2.12:

Ra_L =

( )

= 1852,304

Menghitung bilangan Nusslet menggunakan persamaan 2.13:

Nu = 0.68

( )

= 4,6047

Menghitung nilai koefisien konveksi:

= 2,421 W/m².K

b. Menghitung Koefisien Konveksi di Dinding Tangki

Nilai propertis air pada suhu Tf @310,44 K diperoleh dari tabel perpindahan panas.

Ttangki Tling Tf β Ν Pr

38,86 36,02 310,44 0,003221 0,0010066 4,5868483

Menghitung bilangan Rayleigh:

Ra_L =

( )

= ( )

( )

= 207979,5196

Menghitung Bilangan Nusselt menggunakan persamaan 2.14:

Nu = [ 0.68

]

( )

] ²

( )

= 11,2375

Menghitung nilai koefisien konveksi:

= 5,332 W/m².K

Untuk mencari koefisiean konveksi pada jam dan hari berikutnya digunakan dengan rumus konveksi natural dan dicari menggunakan bantuan Ms.Excel dan data perhitungan akan dilampirkan di lampiran.

Tabel 4.2 Nilai koefisien Konveksi pada beberapa hari pengujian

No Tanggal Koefisien konveksi Koefisien

(h1) konveksi (h2)

1. 11 Oktober 2017 (Pengujian

2,421 5,332

Pertama)

2. 12 Oktober 2017 (Pengujian

2,718 6,232

Kedua)

3. 18 Oktober 2017 (Pengujian

2,775 5,911

Ketiga)

4. 19 Oktober 2017 (Pengujian

2,332 5,647

Keempat)

Untuk perhitungan ini diambil data pada pukul 17.00 WIB.

Maka:

Maka dari itu energi yang hilang dari dinding dapat dihitung:

1. Pada pengujian pertama

= +

+ +

Maka:

= +

+

+ +

=

1,227 K/watt

Setelah didapat nilai dari Rtotal Maka dapat dihitung kalor yang terbuang :

Qout =

Qout = 6,589 watt

Untuk perhitungan selanjutnya pada pukul 17.30 WIB sampai pukul 06.00 WIB akan dihitung menggunakan Microsoft Excel dan dilampirkan di lampiran.

2. Pengujian hari kedua

= +

+ +

Maka:

= +

+

+ +

= 1,182 K/Watt

Setelah didapat nilai dari Rtotal Maka dapat dihitung kalor yang terbuang :

Q =

Q = 11,644 watt

Untuk perhitungan selanjutnya pada pukul 17.30 WIB sampai pukul 06.00 WIB akan dihitung menggunakan Microsoft Excel dan dilampirkan di lampiran.

3. Pengujian hari ketiga

= +

+ +

Maka:

= +

+

+ +

= 1,181 K/Watt

Setelah didapat nilai dari Rtotal Maka dapat dihitung kalor yang terbuang :

Qout =

Qout = 12,80 watt

Untuk perhitungan selanjutnya pada pukul 17.30 WIB sampai pukul 06.00 WIB akan dihitung menggunakan Microsoft Excel dan dilampirkan di lampiran.

4. Pengujian hari keempat

= +

+ +

Maka:

= +

+

+ +

= 1,234 K/Watt

Setelah didapat nilai dari Rtotal Maka dapat dihitung kalor yang terbuang :

Qout =

Qout = 5,542 watt

Untuk perhitungan selanjutnya pada pukul 17.30 WIB sampai pukul 06.00 WIB akan dihitung menggunakan Microsoft Excel dan dilampirkan di lampiran.

Dari perhitungan sebelumnya maka dapat kita cari energi total yang terbuang dari dalam tangki setiap harinya, yaitu:

1. Pengujian pertama

Pada pengujian pertama didapat atau daya keluar sebesar 6,589 watt dan dengan menggunakan Microsoft Excel, pada pengujian menit kedua (pukul 17.30 WIB) dan seterusnya dapat dihitung dan akan dilampirkan di lampiran.

Gambar 4.5 Grafik Q out vs Waktu pada Pengujian Pertama

Pada grafik diatas dapat diketahui bahwa perubahan kalor yang terjadi tidak signifikan. Hal ini disebabkan oleh perubahan suhu air, tangki dan lingkungan selisihnya tidak berbeda jauh untuk setiap jam pengujiannya.

Dalam grafik dapat dilihat bahwa Qout yang paling tinggi pada pukul 00.00

PM. Pada jam 5 sore sampe jam 7 sore terjadi perubahan yang signifikan dikarenakan perubahan suhu yang besar.

Dengan memperhatikan grafik kalor yang terbuang pada saat pengujian ini, maka dapat kita hitung besarnya energi yang terbuang dari tangki pada menit pertama, sebagai berikut:

LQout = × 1800

= 11.695,84 J

Karena penelitian ini dilakukan sampai pukul 06.00 WIB, maka total banyaknya energi yang terbuang dari tangki adalah:

ΣLQout = LQout,1 + LQout,2 + ……….. + LQout,27

Dengan bantuan Ms. Excel maka diperoleh:

ΣLQout,t = 485.775,794 J

2. Pengujian hari kedua

Pada pengujian pertama didapat atau daya keluar sebesar 11,644 watt dan dengan menggunakan Microsoft Excel, pada pengujian menit

kedua (pukul 17.30 WIB) dan seterusnya dapat dihitung dan akan dilampirkan di lampiran.

Gambar 4.6 Grafik Q out vs Waktu pada Pengujian Kedua

Dalam grafik dapat dilihat bahwa Qout yang paling tinggi pada pukul 23.30 PM. Hal itu disebabkan oleh selisih suhu pada air, tangki, dan lingkungan yang paling besar.

Dengan memperhatikan grafik kalor yang terbuang pada saat pengujian ini, maka dapat kita hitung besarnya energi yang terbuang dari tangki pada menit pertama, sebagai berikut:

LQout = × 1800

= 21.261,19 J

Karena penelitian ini dilakukan sampai pukul 06.00 WIB, maka total banyaknya energi yang terbuang dari tangki adalah:

ΣLQout = LQout,1 + LQout,2 + ……….. + LQout,27

Dengan bantuan Ms. Excel maka diperoleh:

ΣLQout,t = 701.613,69 J

3. Pengujian hari ketiga

Pada pengujian pertama didapat atau daya keluar sebesar 12,80 watt dan dengan menggunakan Microsoft Excel, pada pengujian menit kedua (pukul 17.30 WIB) dan seterusnya dapat dihitung dan akan dilampirkan di lampiran.

Gambar 4.7 Grafik Q out vs Waktu pada Pengujian Ketiga

Dalam grafik dapat dilihat bahwa Qout yang paling tinggi pada pukul 21.30 PM. Hal itu disebabkan oleh selisih suhu pada air, tangki, dan lingkungan yang paling besar.

Dengan memperhatikan grafik kalor yang terbuang pada saat pengujian ini, maka dapat kita hitung besarnya energi yang terbuang dari tangki pada menit pertama, sebagai berikut:

LQout = × 1800

= 23.716,35 J

Karena penelitian ini dilakukan sampai pukul 06.00 WIB, maka total banyaknya energi yang terbuang dari tangki adalah:

ΣLQout = LQout,1 + LQout,2 + ……….. + LQout,27

Dengan bantuan Ms. Excel maka diperoleh:

ΣLQout,t = 615.733,5251 J

4. Pengujian hari keempat

Pada pengujian pertama didapat atau daya keluar sebesar 5,542 watt dan dengan menggunakan Microsoft Excel, pada pengujian menit

kedua (pukul 17.30 WIB) dan seterusnya dapat dihitung dan akan dilampirkan di lampiran.

Gambar 4.8 Grafik Q out vs Waktu pada Pengujian Keempat

Pada grafik diatas dapat diketahui bahwa perubahan kalor yang terjadi tidak signifikan. Hal ini disebabkan oleh perubahan suhu air, tangki dan

Dalam dokumen TUGAS AKHIR DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2018 (Halaman 45-0)