DEBI
DEBIT ALIRA
T ALIRAN
N UDARA P
UDARA PADA PI
ADA PIP
PA VER
A VERTIK
TIKAL AKIBA
AL AKIBAT
T
KONVEKSI ALAMIAH
KONVEKSI ALAMIAH
Disusun oleh: Disusun oleh: ANNISA NURUL ANNISA NURUL 10/297843/TK/36402 10/297843/TK/36402 LABORALABORATORIUM PROSES TORIUM PROSES PEMISAHANPEMISAHAN JURUSAN TEKNIK KIMIA
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK FAKULTAS TEKNIK UNIVERSIT
UNIVERSITAS GADJAH AS GADJAH MADAMADA YOGYAKARTA
YOGYAKARTA 2013
PRAKATA PRAKATA
Puji syukur kami panjatkan atas kehadirat Allah SWT, karena atas limpahan Puji syukur kami panjatkan atas kehadirat Allah SWT, karena atas limpahan rahmat- Nya
Nya dan dan karunia-Nya karunia-Nya kami kami dapat dapat menyelesaikan menyelesaikan pratikum pratikum khusus khusus Operasi Operasi TTeknik eknik KimiaKimia serta dapat menyelesaikan laporan resmi ini.
serta dapat menyelesaikan laporan resmi ini. Pra
Pratitikum kum OperOperasi Tekasi Teknik nik KimKimia ia mermerupaupakan kan salsalah ah satsatu u matmata a kulkuliah iah yanyang g wajwajibib dit
ditempempuh uh mahmahasiasiswa swa JurJurusausan n TTekneknik ik KimKimia, ia, FakFakultultas as TTekneknik, ik, UniUniverversitsitas as GadjGadjahah Mada.P
Mada.Pelaksaelaksanaan naan pratipratikum kum OperaOperasi si TTeknik Kimia eknik Kimia ini, bertujuan ini, bertujuan untuk meningkatkanuntuk meningkatkan kemamp
kemampuan uan mahasimahasiswa swa dalam dalam mengapmengaplikaslikasikan ikan prinsprinsip-priip-prinsip nsip OperasOperasi i TTeknik eknik KimiKimiaa dalam skala laboratorium sehingga terlatih dalam menghadapi dan memecahkan dalam skala laboratorium sehingga terlatih dalam menghadapi dan memecahkan masalah-masalah yang dijumpai
masalah yang dijumpai di dunia industri Teknik Kimia nantinya.di dunia industri Teknik Kimia nantinya. La
Lapoporaran n reresmsmi i inini i didibubuat at ununtutuk k memememenunuhi hi sysyararat at kelkelululususan an dadari ri mamata ta kukuliliahah ini.Penyusun menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna.Karena itu, saran dan ini.Penyusun menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna.Karena itu, saran dan kritik demi perbaikan laporan ini sangat diharapkan oleh penyusun.
kritik demi perbaikan laporan ini sangat diharapkan oleh penyusun. Akhir kata, penyusun mengucapkan terima kasih kepada : Akhir kata, penyusun mengucapkan terima kasih kepada : 1.
1. ProProf. Irf. Ir. W. Wahyahyudi Buudi Budi Seddi Sediawiawan, S.an, S.U., PhU., Ph.D. s.D. selaelaku Kepku Kepala Laala Laborboratoatoriurium Prom Prosesses Pemisahan Teknik Kimia.
Pemisahan Teknik Kimia. 2.
2. IrIr. Suti. Sutijan, Mjan, MTT., Ph.., Ph.D.sD.selaelaku dosku dosen pemen pembimbimbinbing dalag dalam penym penyusuusunan lanan laporporan inian ini.. 3.
3. YYugaugatha tha HalHalimaimawan wan NurNurimaimam sm selaelaku aku asissisten ten prapraksuksus kes kelomlompok pok 12.12. 4.
4. SelSeluruuruh asih asistesten, karn, karyawyawan sean serta lrta laboaboran Laran Laborboratoatoriurium Prm Proseoses Pems Pemisaisahan Than Teknieknik k Kim
Kimia ia yanyang g teltelah ah memmembantbantu u sejsejak ak awaawal l prapratiktikum um hinhingga gga selselesaesainyinya a penypenyusuusunannan laporan ini.
laporan ini. 5.
5. ReRekakan-n-rerekakan n mamahahasisiswswa, a, teterurutatama ma rerekakan n kekelolompmpok ok 1212, , yayang ng tetelalah h mememmbabantntuu hingga terselesaikannya laporan resmi ini.
hingga terselesaikannya laporan resmi ini.
Menyetujui Menyetujui Dosen pembimbing, Dosen pembimbing, Ir. Sutijan, MT., Ph.D. Ir. Sutijan, MT., Ph.D. Y
Yogyakarta, 21 ogyakarta, 21 Juni 2013Juni 2013
Penyusun, Penyusun,
Annisa Nurul Annisa Nurul
DAFTAR ISI Halaman Prakata …..2 Daftar Isi …..3 Intisari………...4 I. Pendahuluan A. Latar Belakang …..5-6 B. Tujuan Percobaan …. 6 C. Tinjauan Pustaka …..6-9
II. Metodologi Percobaan
A. Alat dan Bahan …. 10
B. Cara Kerja …..11
C. Analisis Data …. 11-15
II. Hasil dan Pembahasan ….16-18
III. Kesimpulan …. 19
IV. Daftar Pustaka ...…. 20
V. Lampiran
A. Data Percobaan...…. 21 B. Perhitungan ...…. 21-25
INTISARI
Perpindahan panas adalah ilmu yang mempelajari proses transfer energi yang mungkin terjadi antara benda-benda/material sebagai akibat dari perbedaan suhu. Dalam termodinamika, diketahui bahwa transfer energi yang terjadi tersebut berupa panas (Holman, 2010).
Konveksi adalah transfer panas yang terjadi antara permukaan suatu padatan dengan fluida yang mengalir di sekitarnya dengan menggunakan media transfer berupa fluida (baik cair maupun gas) karena adanya gradient suhu diantara
keduanya. Konveksi tidak dapat terjadi pada benda padat karena tidak ada difusi yang terjadi pada benda padat.
Konveksi alami adalah peristiwa perpindahan panas secara konveksi yang terjadi karena adanya gradien suhu dan sifat fisis dari benda dan fluida. Sifat fisis fluida yang mengalami konveksi ini akan berubah, terutama densitas fluida yang dipengaruhi oleh gradient suhu. Contohnya memasak air dalam suatu wadah, dan pada terjadinya angin laut dan angin darat.
Pada percobaan ini dilakukan proses pemanasan pipa vertikal untuk mengetahi debit aliran udara pada pipa vertikal dan hubungan antara variasi suhu udara dalam pipa vertikal terhadap kecepatan udara keluar pipa.
Perhitungan hasil percobaan ini dilakukan dengan program MATLAB dan didapatkan nilai faktor friksi dalam pipa sebesar 27,6613 dan nilai SSE antara v percobaan dan v perhitungan sebesar 5,4206.
BAB 1
PENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANG
Minyak bumi dan segala produk turunannya adalah sumber tenaga yang paling banyak dipakai di seluruh dunia. Hingga saat ini, dapat dikatakan minyak bumi adalah
sumber energi utama bagi umat manusia. Tetapi dengan tingginya pemakaian min yak bumi, dan karena minyak bumi adalah energi yang tak terbarukan, maka lama kelamaan persediaan minyak bumi akan semakin menipis dan lama kelamaan akan habis. Pada za man sekarang dapat dianggap bahwa dunia sedang mengalami krisis energi, karena manusia terlalu bergantung pada energi oleh minyak bumi tanpa berusaha secara penuh untuk mencari energi pengganti minyak bumi.
Salah satu energi alternatif yang paling memungkinkan untuk dipakai secara penuh adalah cahaya matahari, karena cahaya matahari yang sangat melimpah dan bebas untuk dipakai. Walaupun begitu, alat untuk mengubah sinar matahari untuk menjadi energi, seperti solar cell yang mengubah sinar matahari menjadi energi listrik masih sangat mahal, dan tidak terjangkau oleh kebanyakan penduduk dunia. Maka dari itu, harus ada tindak lanjut untuk mengatasi masalah tingginya biaya penggunaan solar cell.
Sebagai alternatif dari penggunaan solar cell yang mengubah sinar matahari menjadi energi, muncul konsep alat yang dapat mengubah sinar matahari menjadi energi mekanis. Pada dasarnya, konsep alat tersebut adalah dengan menerima sinar matahari melalui kaca horizontal, diteruskan kepadasuatu batuan atau bahan lain.Udara dialirkan dan dikontakkan dengan batuan tersebut menuju menara yang tinggi karena suhu udara meningkat. Suhu udara yang meningkat diharapkan dapat meningkatkan kecepatan udara dan meningkatkan debit udara tersebut. Udara yang sudah meningkat suhu dan kecepatannya kemudian digunakan untuk menggerakan turbin untuk menghasilkan energi listrik yang dapat digunakan oleh manusia.
Tujuan percobaan ini adalah menentukan hubungan peningkatan suhu udara dengan debit udara. Dengan mengetahui hubungan antara peningkatan suhu dan debit udara tersebut, diharapkan konsep alat pembangkit energi yang telah dijelaskan diatas dapat terwujud dan dapat menggantikan energi dari minyak bumi yang semakin langka.
B. TUJUAN PERCOBAAN
Tujuan dari percobaan ini adalah :
1. Mengetahui hubungan antara variasi suhu udara dalam pipa vertikal terhadap kecepatan udara keluar pipa.
2. Membandingkan debit udara keluar pipa secara teoritis dengan percobaan.
C. TINJAUAN PUSTAKA
Perpindahan panas adalah ilmu yang mempelajari proses transfer energi yang mungkin terjadi antara benda-benda/material sebagai akibat dari perbedaan suhu. Dalam termodinamika, diketahui bahwa transfer energi yang terjadi tersebut berupa panas (Holman, 2010).
Mekanisme perpindahan panas terbagi tiga, yaitu secara konduksi, radiasi, dan konveksi. Akan dibahas perpindahan panas konduksi dan konveksi.
a. Perpindahan Panas Konduksi
Konduksi adalah perpindahan panas yang terjadi ketika terdapat perbedaan/gradient suhu pada badan benda, sehingga terjadi perpindahan panas dalam benda tersebut dari bagian yang bersuhu lebih tinggi menuju bagian yang bersuhu lebih rendah (Holman, 2010). Perpindahan panas konduksi terjadi pada media solid/melalui zat perantara.
Pada perpindahan panas konduksi, berlaku Hukum Fourier sebagai berikut
dimana, q = laju perpindahan panas, W k = konduktifitas termal, W/moC
A = luas penampang, m2
b. Perpindahan Panas Konveksi
Konveksi adalah transfer panas yang terjadi antara permukaan suatu padatan dengan fluida yang mengalir di sekitarnya dengan menggunakan media transfer berupa fluida (baik cair maupun gas) karena adanya gradient suhu diantara keduanya. Konveksi tidak dapat terjadi pada benda padat karena tidak ada difusi yang terjadi pada benda padat.
Panas yang berpindah pada peristiwa konveksi dapat berupa panas laten dan panas sensible (panas karena adanya gradient suhu tanpa menyebabkan perubahan fasa) (Wikipedia.org). Perpindahan panas konveksi terbagi dua, yaitu konveksi alami (natural convevtion) dan konveksi paksa ( force convection).
Persamaan umum konveksi yang memenuhi Hukum Fick, jika adalah
dimana, q = laju perpindahan panas, W
h = koefisien perpindahan panas konveksi, W/m2.°C
A = luas permukaan, m2
Tw = temperatur dinding, °C
T∞= temperatur sekeliling, °C
Konveksi alami adalah peristiwa perpindahan panas secara konveksi yang terjadi karena adanya gradien suhu dan sifat fisis dari benda dan fluida. Sifat fisis fluida yang mengalami konveksi ini akan berubah, terutama densitas fluida yang dipengaruhi oleh gradient suhu. Contohnya memasak air dalam suatu wadah, dan pada terjadinya angin laut dan angin darat.
Persamaan Bernoulli digunakan untuk menganalisis gaya-gaya yang bekerja pada sistem.
Dengan,
Semua satuan head dalam satuan panjang.
Praktikum kali ini menggunakan media penghantar panas berupa silinder vertikal yang berbahan seng karena seng mudah dan cukup murah untuk didapatkan. Selain itu, nilai
konduktifitas termalnya (k) juga cukup besar, yaitu 116 W.m-1.K -1.
Untuk menghambat panas yang keluar dari sistem terlalu besar, maka pipa vertikal tersebut dilapisi dengan gips. Untuk mengalirkan panas ke pipa vertikal digunakan koil penghantar yang berbahan nichrome.
Kawat nichrome adalah kawat
yang tersusun dari campuran nikel dan krom dengan komposisi yang umum digunakan adalah 80% nikel dan 20% krom. Kawat nichrome memiliki electrical resistivity yang cukup tinggi, resistan terhadap korosi dan oksidasi pada suhu tinggi, dan memiliki titik lebur yang tinggi, sekitar 1400oC, sehingga sangat cocok digunakan sebagai media penghantar panas
pada percobaan ini.
Panas/energi diperoleh dari energi listrik. Untuk menjaga energi yang masuk ke dalam sistem konstan, digunakanvoltage regulator. Voltage Regulator adalah alat yang mampu menghasilkan voltase output yang tetap/konstan (yang telah ditetapkan sebelumnya) terlepas dari perubahan voltase input-nya atau kondisi beban sistem. Socket output pada voltage regulator dihubungkan dengan kawat nichrome, yang mampu mengubah energi listrik menjadi energi panas.
Alat ukur suhu yang digunakan pada percobaan ini adalah thermometer raksa. Termometer raksa bekerja berdasarkan prinsip pemuaian fluida, dalam hal ini raksa (Hg), akibat adanya panas. Saat termometer dikenakan pada fluida yang akan diukur suhunya, akan terjadi transfer panas dari atau ke raksa yang akan menyebabkan volume raksa menyusut atau memuai. Suhu fluida yang diukur diketahui dengan membaca skala pada permukaan termometer.
Cara pengukuran aliran fluida (berupa udara) yang keluar yaitu dengan pengamatan jumlah laju alir udara menggunakan baling-baling defleksi dan perbedaan tekanan. Pengamatan jumlah laju alir udara dengan baling-baling defleksi pada dasarnya sama dengan prinsip penggunaan turbin. Aliran udara keluar akan menyentuh sirip baling-baling dan memutar baling-baling tersebut. Sehingga, banyaknya jumlah putaran baling-baling permenit dapat ditentukan.
Pengukuran aliran fluida lainnya dapat dilakukan dengan prinsip perbedaan tekanan, yaitu dengan menggunakan orifice plate (plat berlubang), pipa venturi dan rotameter.
METODOLOGI PERCOBAAN
A. BAHAN
Bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah udara bebas pada tekanan 1 atm.
B. ALAT
Alat-alat yang digunakan dalam percobaan ini adalah : 1. Silinder Seng 2. Gips 3. Termometer raksa 4. Koil pemanas 5. Voltage regulator 6. Multitester
C. RANGKAIAN ALAT PERCOBAAN
Gambar 1. Rangkaian Alat Pemanasan Tabung
Alat dirangkai seperti pada rangkaian alat percobaan. 1. Voltage regulator dinyalakan dengan set point 50V 2. Kuat arus dan tegangan diukur dengan multitester
3. Suhu fluida yang masuk dan keluar dari pipa setelah 15 menit diukur dengantermometer raksa dan dicatat.
4. Ulangi langkah 2-4 untuk variasi tegangan60, 70, 80, 90, 100 V.
E. ANALISIS DATA
1. Menghitung suhu udara dalam pipa.
Suhu udara dalam pipa / akibat pemanasan (Th) didekati dengan
2. Menghitung panas input ke dalam sistem. (2)
dengan, q = panas input ke dalam pipa melalui koil (watt) V = beda tegangan (volt)
I = kuat arus (ampere)
3. Menghitung kecepatan aliran udara percobaan keluar pipa.
Densitas udara panas dapat diketahui melalui
dan
dengan membandingkan kedua persamaan dan nilai Mr, R, dan P yang tetap, diperoleh
Debit udara dalam pipa diketahui melalui
Maka, kecepatan udara percobaan dapat diperoleh
Dengan, m = laju massa udara sepanjang pipa (gram/sekon) Cp = kapasitas panas udara (J/gram/oC)
Tin = Suhu udara masuk pipa (oC)
Tout = Suhu udara keluar pipa (oC)
v percobaan= kecepatan aliran gas dalam percobaan (cm/sekon)
ρh = densitas udara panas (gram/cm3)
ρu = densitas udara bebas (gram/cm3)
Th = suhu udara panas sepanjang pipa (oC)
Tu = suhu udara bebas (oC)
4. Menghitung kecepatan aliran udara keluar perhitungan/teoritis. Persamaan Bernoulli untuk titik 1 (input) dan titik 2 (output pipa):
Velocity head diabaikan dengan alasan perbedaan kecepatan udara cukup kecil, sehingga dapat dianggap sama. Sehingga :
Pump head = 0 karena dalam percobaan tidak digunakan pompa. Sehingga :
F pada Persamaan dijabarkan menjadi :
Persamaan Bernoulli untuk titik 3 dan titik (diluar pipa):
Velocity head diabaikan dengan alasan perbedaan kecepatan udara cukup kecil, sehingga dapat dianggap sama. Sehingga :
Friction head diabaikan karena dianggap ttidak ada friksi di luar pipa.
Sehingga persamaan menjadi :
maka, persamaan untuk mengetahui kecepatan udara secara teoritis dapat diketahui.
dengan,
v perhitungan = kecepatan alir udara perhitungan (cm/sekon)
g = percepatan gravitasi (cm/sekon2)
h = tinggi pipa (cm)
D = diameter pipa (cm) f = friction factor
Nilai v dihitung dengan trial nilai f. Dipilih nilai f yang memberi SSE (Sum Square of Error ) paling kecil.
SSE dihitung dengan
Dalam analisis data ini, akan dicari f (faktor friksi) yang akan memberikan nilai SSE minimum. Berikut adalah algoritma perhitungan yang akan dilakukan:
1. Trial f (faktor friksi)
4. hitung massa udara percobaan dengan persamaan (3)
5. Hitung densitas udara panas percobaan dengan persamaan (4)
6. Hitung debit udara percobaan dengan persamaan (5) 7. Hitung kecepatan udara percobaan dengan persamaan (6) 8. Hitung kecepatan udara perhitungan dengan persamaan (9) 9. Hitung nilai SSE dengan persamaan (10)
10. Cek SSE minimum, jika
a. ya, nilai SSE minimum selesai.
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada percobaan ini digunakan plat seng sebagai bahan utama pipa yang kemudian diisolasi dengan gipsum. Kemudian plat seng tersebut dibentuk menjadi sebuah pipa silinder dengan ukuran diameter dalam pipa 9,00 cm dan panjang pipa 30,00 cm. Pemilihan seng disebabkan oleh konduktivitas seng yang cukup tinggi dan dipilih gipsum karena konduktivitasnya rendah. Gabungan dari kedua bahan ini diharapkan dapat membuat panas yang dilepas oleh koil pemanas terpindahkan ke dalam pipa.
Dalam percobaan ini dibuat variasi tegangan pada koil pemanas listrik untuk mengetahui kecepatan aliran udara dalam pipa akibat pengaruh suhu. Data keluaran yang didapat adalah suhu udara masuk pipa dan suhu udara keluar pipa yang diukur dengan termometer raksa. Arus listrik yang masuk ke koil diukur dengan multitester. Sifat fisis udara didapat dari literatur Perry’s Handbook of Chemical Engineering.
Untuk mendapatkan panas yang konstan dalam sistem ini digunakan voltage regulator. Voltage Regulator adalah alat yang mampu menghasilkan voltase output yang tetap/konstan (yang telah ditetapkan sebelumnya) terlepas dari perubahan voltase input-nya atau kondisi beban sistem.
Pada percobaan ini, ingin dicari kecepatan aliran fluida yang diakibatkan oleh pemanasan secara konveksi alamiah. Fluida yang digunakan adalah udara bebas.
Asumsi-asumsi yang digunakan dalam percobaan ini adalah : 1. Suhu udara luar (Tu) konstan selama percobaan;
2. Multitester yang digunakan dalam percobaan untuk mengukur voltase dan kuat arus dalam keadaan baik;
3. Heat loss melalui dinding pipa luar diabaikan;
4. Suhu udara masuk pipa (Tin) dianggap tetap selama percobaan;
5. Suhu udara keluar pipa (Tout) yang diambil pada berbagai voltase adalah suhu
konstan;
6. Voltase yang diteruskan oleh voltage regulator tetap; 7. Listrik dari PLN stabil selama percobaan;
8. Suhu udara dalam pipa (Th) bernilai konstan, didekati dengan nilai rerata dari suhu udara masuk pipa dan keluar pipa;
9. Pipa yang digunakan dalam percobaan berbentuk silinder sempurna.
Dari perhitungan yang dilakukan dengan program MATLAB diperoleh nilai faktor friksi (f)yang memberikan sse minimum adalah 27,6613, dengan nilai SSE sebesar5,4206.
Gambar 2. Hubungan V percobaan dan V Hasil Perhitungan
Berdasarkan Gambar 2 dapat dilihat bahwa nilai v percobaan sudah mendekati nilai v
perhitungan. Nilai v percobaan hampir linier seperti nilai v perhitungan, meskipun skala nilainya sangat kecil. Hal ini diakibatkan voltase dan arus yang digunakan dalam percobaan cukup kecil.
Gambar 3. Hubungan Suhu Rata-Rata dalam Pipa dengan Kecepatan Udara dalam Pipa
Berdasarkan Gambar 3 dapat dilihat bahwa semakin tinggi suhu dalam pipa maka kecepatan aliran udara dalam pipa pun semakin meningkat. Hal ini sesuai dengan teori bahwa semakin tinggi suhu maka densitas udara semakin kecil sehingga menyebabkan
udara mengalir lebih cepat di dalam pipa.
Penyebab kesalahan relatif :
1. Pengukuran suhu udara masuk dan keluar pipa dilakukan pada titik yang berbeda; 2. Suhu udara dalam pipa berbeda sepanjang ketinggian pipa (T=f(h));
3. Adanya angin sehingga pergerakan udara tidak hanya dikarenakan adanya perbedaan suhu dan densitas udara di bagian bawah dan atas pipa;
BAB V
KESIMPULAN
1. Konveksi alami adalah perpindahan panas yang terjai secara alamiah akibat dari gradien suhu dan sifat fisisnya.
2. Semakin besar suhu udara dalam pipa maka kecepatan aliran udara dalam pipa akan semakin besar karena pengaruh densitas udara.
3. Nilai v yang didapat dari percobaan sudah mendekati v hasil perhitungan. Hal ini dapat dilihat pada grafik yang sudah mendekati linier.
4. Hasil percobaan :
a. Untuk Th = 40,50OC didapat v percobaan = 7,0474 cm/s
Untuk Th = 44,00OC didapat v percobaan = 7,1217 cm/s
Untuk Th = 49,00OC didapat v percobaan = 7,2167 cm/s
Untuk Th = 56,50OC didapat v percobaan = 7,6716 cm/s
Untuk Th = 62,00OC didapat v percobaan = 7,7807 cm/s
Untuk Th = 68,00OC didapat v percobaan = 8,5939 cm/s
b. Nilai faktor friksi (f) sebesar 27,6613. c. Nilai SSE sebesar 5,4206.
BAB VI
DAFTAR PUSTAKA
Holman, J. P., 1986, “Heat Transfer”, 6ed., pp. 1,2,10,12,207,215,277,327,323, McGraw-Hill Book Company, Inc., New York.
Perry, R. H. and Green, D. W., 1984, “Perry’s Chemical Engineering’s Handbook”,pp. 20.4-20.10, McGraw-Hill Book Company, Inc., New York.
BAB VII LAMPIRAN 1. Data Percobaan Suhu Percobaan : 27oC Diameter Pipa : 9 cm Tinggi Pipa : 30 cm
Daftar 1 .Data Hasil Percobaan untuk Tegangan, Kuat Arus, dan Suhu Bagian Bawah serta Atas Pipa
No V (volt) I (Ampere) Tin(oC) Tin(oC)
1 49,00 0,140 29,00 52,00 2 55,00 0,157 29,00 59,00 3 65,00 0,186 29,00 69,00 4 74,00 0,210 29,00 84,00 5 80,00 0,230 29,00 95,00 6 90,00 0,260 29,00 107,00 2. Perhitungan
a.Menghitung suhu udara dalam pipa.
Suhu udara dalam pipa / akibat pemanasan (Th) dihitung menggunakan Persamaan 1,
menggunakan data nomor 1 pada Tabel 1.
Dengan cara yang sama, didapatkan data pada Tabel 2.
No Tin (oC) Tout(oC) Th(oC) 1 29,00 52,00 40,5000 2 29,00 59,00 44,0000 3 29,00 69,00 49,0000 4 29,00 84,00 56,5000 5 29,00 95,00 62,0000 6 29,00 107,00 68,0000
b. Menghitung panas input ke dalam sistem.
Panas input ke dalam sistem dihitung menggunakan Persamaan 2, menggunakan data nomor 1 pada Tabel 1.
Daftar 3.Data Perhitungan Panas Input per Waktu (q)
No I(ampere) V (volt) q (watt)
1 0,140 49,00 6,8600 2 0,157 55,00 8,6350 3 0,186 65,00 12,0900 4 0,210 74,00 15,5400 5 0,230 80,00 18,4000 6 0,260 90,00 23,4000
c.Menghitung massa udara dalam pipa.
Massa udara percobaan dihitung dengan Persamaan 3, menggunakan data nomor 1 Tabel 1 untuk suhu, data nomor 1 pada Tabel 2 untuk data panas. Kapasitas panas udara diperoleh dari literatur
Daftar 4.Data Perhitungan Kapasitas Panas Udara Rata-Rata pada Tiap Suhu Udara Dalam Pipa Nomo r Th (oC) Cp (joule/gram/oC) 1 40,5000 1,0064 2 44,0000 1,0066 3 49,0000 1,0069 4 56,0000 1,0073 5 62,0000 1,0077 6 68,0000 1,0082
Contoh perhitungan massa udara
Diperoleh data pada Tabel 5.
d. Menghitung densitas udara panas
Densitas Udara diukur dengan Persamaan 4, densitas udara pada suhu percobaan diperoleh dari literatur. Untuk perhitungan digunakan data 1 pada Tabel 2.
Dengan cara yang sama diperoleh data pada Tabel 5.
e. Menghitung Debit udara dalam Pipa.
Debit udara dalam pipa diketahui melalui Persamaan 5, dengan data massa udara diperoleh dari Tabel
Dengan cara yang sama diperoleh data pada Tabel 5.
f. Menghitung Kecepatan Aliran Udara dalam Pipa selama Percobaan
Kecepatan udara percobaan dapat diperoleh dari Persamaan 6. Menggunakan data nomor 1 dari Tabel 7, maka diperoleh
Daftar 5 . Data Hasil Perhitungan Hubungan Massa Udara Percobaan, Densitas Udara, DebitAliran Udara, dan Kecepatan Aliran Udara dengan Suhu Udara Panas
No . Th, oC m, gram/s ρ, gram/cm3 Q, cm3/s v percobaan, cm/s 1 40,500 0 0,5049 0,0011 459,000 0 7,0474 2 44,000 0 0,5046 0,0011 458,727 3 7,1217 3 49,000 0 0,5458 0,0011 496,181 8 7,2167 4 56,500 0 0,5230 0,0011 475,454 5 7,6716 5 62,000 0 0,5217 0,0011 474,272 7 7,7807 6 68,000 0 0,5661 0,0010 566,100 0 8,5939 ====================================================================
5. Menghitung kecepatan aliran udara keluar perhitungan/teoritis.
Persamaan untuk mengetahui kecepatan udara secara teoritis dapat diketahui dari Persamaan 9.
Kecepatan udara secara teoritis dihitung dengan trial and error nilai f (friksi). Menggunakan program MATLAB, diperoleh faktor friksi sebesar f = 27 ,6613.
SSE dihitung dengan
