BUKU RANCANGAN PENGAJARAN

(1)

BUKU RANCANGAN PENGAJARAN

Mata Ajaran

Termofluida

Disusun oleh :

Agus Sunjarianto Pamitran

Program Studi Teknik Perkapalan Departemen Teknik Mesin

Fakultas Teknik Universitas Indonesia

2016

(2)

PENGANTAR

Buku Rancangan Pengajaran Termofluida Program Studi Teknik Perkapalan Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Indonesia merupakan panduan yang berisi informasi umum, kompetensi mata ajar, bahasan, rujukan, tahap pembelajaran, dan matrik kegiatan.

Panduan ini ditujukan untuk staf pengajar Mata Kuliah Termofluida Program Studi Teknik Perkapalan Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Indonesia. Dengan adanya buku ini diharapkan proses pembelajaran dapat berjalan secara baik dan peserta didik dapat mencapai tujuan serta kompetensi mata ajar sesuai yang telah disepakati. Namun demikian, bila dirasakan perlu dapat dilakukan adaptasi sesuai dengan kebutuhan. Penyusun berharap agar informasi yang terdapat di dalam buku ini dapat dipelajari dan dimanfaatkan dengan sebaik-baiknya untuk keberhasilan pembelajaran.

Penyusun menyadari bahwa isi buku ini masih banyak kekurangan, oleh karena itu kritik dan saran membangun sangatlah diharapkan demi penyempurnaan buku ini di masa yang akan datang. Penyusun juga mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak terkait yang telah memfasilitasi dan membantu penyusunan buku ini.

Tim Penyusun

(3)

BAB I

INFORMASI UMUM

1. Nama Program Studi/jenjang : Teknik Perkapalan/ S-1 2. Nama mata kuliah : Termofluida

3. Kode mata kuliah :

4. Semester ke- : 4

5. Jumlah SKS : 4 SKS

6. Jenis SKS : 4 x 50 menit tatap muka,

4 x 60 menit kegiatan akademik terstruktur tidak terjadwal

4 x 60 menit kegiatan akademik mandiri 7. Metoda pembelajaran : Student Center Learning

8. Mata ajar prasyarat : Termodinamika Dasar 9. Pendukung mata kuliah :

10. Deskripsi modul :

Modul ini mempelajari dasar analisis aliran fluida yang meliputi dasar-dasar mekanika fluida, statika fluida, dinamika fluida, kinematika fluida, dan volume control aliran fluida.

Aliran fluida internal dan eksternal juga dipelajari. Pada pembahasan aliran fluida eksternal, aliran melalui benda terendam dalam fliuda, yaitu drag dan lift, dipelajari.

Pada paruh kedua dari modul ini dibahas kalkulasi perpindahan kalor konduksi dan

konveksi. Pemilihan alat penukar kalor dibahas pada bagian akhir modul ini.

(4)

BAB II KOMPETENSI

Kompetensi (Sasaran Pemelajaran Akhir)

 Kemampuan mengidentifikasi, merumuskan, menganalisis dan menyelesaikan permasalahan Teknik Perkapalan dengan menerapkan perhitungan dan kaidah dalam proses perancangan kapal dan sistem perkapalan (Utama)

Sub Kompetensi (Sasaran Pemelajaran Penunjang) Dalam mata kuliah ini diharapkan, mahasiswa mampu :

1. Melakukan dasar analisis aliran fluida (C4) a. Dasar-dasar mekanika fluida b. Statika fluida

c. Dinamika Fluida d. Kinematika fluida

e. Volume kontrol aliran fluida f. Analisis diferensial aliran fluida 2. Memahami aliran fluida internal (C2)

a. Aliran viskos dalam pipa

b. Aliran melalui benda terendam c. Aliran tak mampu tekan

d. Aliran viskos tak mampu tekan internal 3. Memahami aliran fluida eksternal (C2)

a. Aliran viskos tak mampu tekan eksternal: boundary layer b. Aliran melalui benda terendam dalam fluida: drag, lift c. Aliran pada kanal terbuka: gelombang, energy, kedalaman d. Aliran pada kanal terbuka: perubahan aliran

4. Kalkulasi perpindahan kalor konduksi (C3) a. Pendahuluan konduksi

b. Konduksi steady-state, satu dimensi: dinding c. Konduksi steady-state, satu dimensi: radial

d. Konduksi steady-state, satu dimensi: permukaan extended

e. Kalkulasi konduksi pada penukar kalor

(5)

5. Kalkulasi perpindahan kalor konveksi (C3) a. Pendahuluan konveksi

b. Aliran internal c. Aliran eksternal d. Konveksi natural

e. Kalkulasi konveksi pada penukar kalor 6. Memahami penukar kalor pada kapal (C2

a. Koefisien perpindahan kalor b. Metode LMTD

c. Metode NTU

d. Memahami perancangan penukar kalor

(6)

Bagan Alir Kompetensi

Kemampuan mengidentifikasi, merumuskan, menganalisis dan menyelesaikan permasalahan Teknik Perkapalan dengan menerapkan perhitungan dan kaidah dalam proses perancangan kapal dan sistem perkapalan (Utama)

Melakukan dasar analisis aliran fluida

Memahami aliran fluida eksternal Memahami

aliran fluida internal

1. Dasar- dasar mekanika fluida 2. Statika

fluida 3. Dinamika

Fluida 4. Kinematika

fluida 5. Volume

kontrol aliran fluida 6. Analisis

diferensial aliran fluida

Kalkulasi perpindahan kalor konveksi Kalkulasi

perpindahan kalor konduksi

1. Pendahulu an konduksi 2. Konduksi

steady- state, satu dimensi:

dinding 3. Konduksi

radial 4. Konduksi

permukaan extended 5. Kalkulasi

konduksi pada penukar kalor 1. Aliran

viskos dalam pipa 2. Aliran

melalui benda terendam 3. Aliran tak

mampu tekan 4. Aliran

viskos tak mampu tekan internal

1. Aliran viskos tak mampu tekan eksternal:

boundary layer 2. Aliran

melalui benda terendam dalam fluida:

drag, lift 3. Aliran pada

kanal terbuka:

gelombang, energy, kedalaman 4. Aliran pada

kanal terbuka:

perubahan aliran

1. Pendahulua n konveksi 2. Aliran

internal 3. Aliran

eksternal 4. Konveksi

natural 5. Kalkulasi

konveksi pada penukar kalor

Memahami penukar kalor pada kapal

1. Koefisien perpindaha n kalor 2. Metode

LMTD 3. Metode

NTU 4. Memahami

perancanga n penukar kalor

(7)

BAB III

BAHASAN DAN RUJUKAN

A. Kompetensi, Bahasan, Estimasi Waktu, dan Rujukan

Kompetensi/

Subkompetensi Pokok Bahasan Subpokok Bahasan Pertemuan Rujukan Kemampuan

mengidentifikasi, merumuskan, menganalisis dan menyelesaikan permasalahan Teknik Perkapalan dengan menerapkan perhitungan dan kaidah dalam proses perancangan kapal dan sistem

perkapalan (Utama)

1. Melakukan dasar analisis aliran fluida

1. Dasar-dasar mekanika fluida Pertemuan 1 1, 2

2. Statika fluida Pertemuan 2 1, 2

3. Dinamika Fluida Pertemuan 3 1, 2 4. Kinematika fluida Pertemuan 4 1, 2 5. Volume kontrol aliran fluida Pertemuan 5 1, 2 6. Analisis diferensial aliran fluida Pertemuan 6 1, 2 2. Memahami

1. Aliran viskos dalam pipa Pertemuan 7 1, 2 2. Aliran melalui benda terendam Pertemuan 8 1, 2 3. Aliran tak mampu tekan Pertemuan 9 1, 2 4. Aliran viskos tak mampu tekan

internal

Pertemuan 10 1, 2

3. Memahami aliran fluida eksternal

1. Aliran viskos tak mampu tekan eksternal: boundary layer

Pertemuan 11 1, 2

2. Aliran melalui benda terendam dalam fluida: drag, lift

Pertemuan 12 1, 2

3. Aliran pada kanal terbuka:

gelombang, energy, kedalaman

Pertemuan 13 1, 2

perubahan aliran

Pertemuan 14 1, 2

Ujian Tengah Semester Pertemuan 15 4. Kalkulasi

perpindahan kalor konduksi

1. Pendahuluan konduksi Pertemuan 16 3, 4 2. Konduksi steady-state, satu

dimensi: dinding Pertemuan 17 3, 4

3. Konduksi steady-state, satu

dimensi: radial Pertemuan 18 3, 4

4. Konduksi steady-state, satu

dimensi: permukaan extended Pertemuan 19 3, 4 5. Kalkulasi konduksi pada

penukar kalor Pertemuan 20 3, 4

5. Kalkulasi perpindahan kalor konveksi

1. Pendahuluan konveksi Pertemuan 21 3, 4 2. Aliran internal Pertemuan 22 3, 4 3. Aliran eksternal Pertemuan 23 3, 4 4. Konveksi natural Pertemuan 24 3, 4 5. Kalkulasi konveksi pada

6. Memahami penukar kalor pada kapal

1. Koefisien perpindahan kalor Pertemuan 26 3, 4

2. Metode LMTD Pertemuan 27 3, 4

3. Metode NTU Pertemuan 28 3, 4

4. Memahami perancangan

Ujian Akhir Semester Pertemuan 30

(8)

B. Daftar Rujukan

1. B.R. Munson, D.F. Young, T.H. Okiishi, W.W. Huebsch, Fundamentals of Fluid Mechanics, John Willey and Sons

2. R.W. Fox, A.T. McDonald, P.J. Pritchard, Introduction to Fluid Mechanics, John Willey and Sons

3. F.P. Incropera, D.P. DeWitt, T.L. Bergman, A.S Lavine, Fundamentals of Heat and Mass Transfer, John Willey and Sons

4. J.P. Holman, Heat Transfer, McGraw-Hill

(9)

BAB IV

TAHAP PEMELAJARAN

Metode Pembelajaran : 1. Kuliah Interaktif (KI) 2. Tugas Individu (TI) 3. Tugas Kelompok (TK) 4. Ujian Tertulis (UT)

No. Kompetensi/

SubKompetensi Pokok Bahasan Tahap Pemelajaran

Media Teknologi Orientasi Latihan Umpan Balik

1 Melakukan dasar analisis aliran fluida

1. Dasar-dasar

mekanika fluida Kuliah (30%)

Tugas (35%)

Diskusi danKuis

( 35%)

Fasilitas Kuliah &

Presentasi (LCD, Komputer, Papan Tulis) - Akses Internet 2. Statika fluida

Kuliah (30%)

Tugas (35%)

Diskusi danKuis

( 35%)

Fasilitas Kuliah &

Presentasi (LCD, Komputer, Papan Tulis) - Akses Internet 3. Dinamika Fluida

Kuliah (30%)

Tugas (35%)

Diskusi danKuis

( 35%)

Fasilitas Kuliah &

Presentasi (LCD, Komputer, Papan Tulis) - Akses Internet 4. Kinematika

fluida Kuliah

(30%)

Tugas (35%)

Diskusi danKuis

( 35%)

-Fasilitas Kuliah &

Presentasi (LCD, Komputer, Papan Tulis) - Akses Internet 5. Volume kontrol

aliran fluida Kuliah (30%)

Tugas (35%)

Diskusi danKuis

( 35%)

-Fasilitas Kuliah &

Presentasi (LCD, Komputer, Papan Tulis) - Akses Internet 6. Analisis

diferensial aliran fluida

Kuliah (30%)

Tugas (35%)

Diskusi danKuis

( 35%)

-Fasilitas Kuliah &

Presentasi (LCD, Komputer, Papan Tulis) - Akses Internet 2 Memahami

1. Aliran viskos

dalam pipa Kuliah (30%)

Tugas (35%)

Diskusi danKuis

( 35%)

-Fasilitas Kuliah &

Presentasi (LCD, Komputer, Papan Tulis) - Akses Internet 2. Aliran melalui

benda terendam Kuliah (30%)

Tugas (35%)

Diskusi danKuis

( 35%)

-Fasilitas Kuliah &

Presentasi (LCD, Komputer, Papan Tulis) - Akses Internet 3. Aliran tak

mampu tekan Kuliah (30%)

Tugas (35%)

Diskusi danKuis

( 35%)

Fasilitas Kuliah &

Presentasi (LCD, Komputer, Papan Tulis) - Akses Internet

(10)

4. Aliran viskos tak mampu tekan internal

Kuliah (30%)

Tugas (35%)

Diskusi danKuis

( 35%)

Fasilitas Kuliah &

aliran fluida eksternal

1. Aliran viskos tak mampu tekan eksternal:

boundary layer

Kuliah (30%)

Tugas (35%)

Diskusi danKuis

( 35%)

Fasilitas Kuliah &

Presentasi (LCD, Komputer, Papan Tulis) - Akses Internet 2. Aliran melalui

benda terendam dalam fluida:

drag, lift

Kuliah (30%)

Tugas (35%)

Diskusi danKuis

( 35%)

Fasilitas Kuliah &

Presentasi (LCD, Komputer, Papan Tulis) - Akses Internet 3. Aliran pada

kanal terbuka:

gelombang, energy, kedalaman

Kuliah (30%)

Tugas (35%)

Diskusi danKuis

( 35%)

Fasilitas Kuliah &

perubahan aliran

Kuliah (30%)

Tugas (35%)

Diskusi danKuis

( 35%)

Fasilitas Kuliah &

Presentasi (LCD, Komputer, Papan Tulis) - Akses Internet 5. Kalkulasi

estimasi beban kalor untuk pendinginan, infiltrasi, dan ventilasi

Kuliah (30%)

Tugas (35%)

Diskusi danKuis

( 35%)

Fasilitas Kuliah &

4 Kalkulasi perpindahan kalor konduksi

1. Pendahuluan konduksi

Kuliah (30%)

Tugas (35%)

Diskusi danKuis

( 35%)

Fasilitas Kuliah &

Presentasi (LCD, Komputer, Papan Tulis) - Akses Internet 2. Konduksi steady-

state, satu dimensi: dinding

Kuliah (30%)

Tugas (35%)

Diskusi danKuis

( 35%)

Fasilitas Kuliah &

state, satu dimensi: radial

Kuliah (30%)

Tugas (35%)

Diskusi danKuis

( 35%)

Fasilitas Kuliah &

state, satu dimensi:

permukaan extended

Kuliah (30%)

Tugas (35%)

Diskusi danKuis

( 35%)

Fasilitas Kuliah &

5. Kalkulasi konduksi pada penukar kalor

Kuliah (30%)

Tugas (35%)

Diskusi danKuis

( 35%)

Fasilitas Kuliah &

Presentasi (LCD, Komputer, Papan Tulis) - Akses Internet 5 Kalkulasi

perpindahan kalor konveksi

1. Pendahuluan konveksi

Kuliah (30%)

Tugas (35%)

Diskusi danKuis

( 35%)

Fasilitas Kuliah &

(11)

2. Aliran internal Kuliah (30%)

Tugas (35%)

Diskusi danKuis

( 35%)

Fasilitas Kuliah &

3. Aliran eksternal Kuliah (30%)

Tugas (35%)

Diskusi danKuis

( 35%)

Fasilitas Kuliah &

4. Konveksi natural Kuliah (30%)

Tugas (35%)

Diskusi danKuis

( 35%)

Fasilitas Kuliah &

Presentasi (LCD, Komputer, Papan Tulis) - Akses Internet 5. Kalkulasi

konveksi pada penukar kalor

Kuliah (30%)

Tugas (35%)

Diskusi danKuis

( 35%)

Fasilitas Kuliah &

penukar kalor pada kapal

1. Koefisien perpindahan kalor

Kuliah (30%)

Tugas (35%)

Diskusi danKuis

( 35%)

Fasilitas Kuliah &

2. Metode LMTD Kuliah (30%)

Tugas (35%)

Diskusi danKuis

( 35%)

Fasilitas Kuliah &

3. Metode NTU Kuliah (30%)

Tugas (35%)

Diskusi danKuis

( 35%)

Fasilitas Kuliah &

Presentasi (LCD, Komputer, Papan Tulis) - Akses Internet 4. Memahami

perancangan penukar kalor

Kuliah (30%)

Tugas (35%)

Diskusi danKuis

( 35%)

Fasilitas Kuliah &