KAJIAN TENTANG JUMLAH SUDU DAN JARAK KIPAS PENDINGIN TERHADAP UNJUK KERJA PENDINGINAN RADIATOR. Oleh : Suhartoyo 1), Joko Yunianto Prihatin 2)

(1)

Jurnal Teknika ATW

-

21 KAJIAN TENTANG JUMLAH SUDU DAN JARAK KIPAS PENDINGIN

TERHADAP UNJUK KERJA PENDINGINAN RADIATOR

Oleh :

Suhartoyo 1), Joko Yunianto Prihatin2)

1),2)_{Staf Pengajar Teknik Mesin Akademi Teknologi Warga Surakarta}

ABSTRACT

The development of technology is advancing rapidly, especially at transportation. Therefore, man do innovation to develop means of transport that are economical and they have good exterior and interior design as well. Beside the price the availability of the spare poart and service can be a special consideration for automotive product consumer. To increase maximum engine performance and to economize fuel consumption of car are affected by the work of cooling process of machine if acar has good colling process.it will economize the consumption of the power used in colling process . In the engine cooling process the role of cooling pump dimension, speed of cooling and radiator profile can be determinant factors,in cooling engine work performance . From the factors above the research on the effect of dimensions especially the amounth of cooling fan used and cooling fan position in cooling water radiator get less of interest The result of the research shows that the higesht temperature occurs in the water of radiator with 5 blade fan in a distance of 2,5 cm to the radiator is 86,7 OC and the lowest temperatur occurs in the water of radiator with 7 blade fan in the distance of 1,5 cm to the radiator is 50.90oC. This the number and spacing of the fan to the radiator fan is very influential to the blade and blade angle form.

Key word : Cooling Radiator, fan blades radiator, economize fuel.

I. PENDAHULUAN

Mobil merupakan salah satu kendaraan darat yang dominasi di dunia ini, yaitu sebagai alat transportasi pribadi ataupun umum. Daya tahan mesin mobil tidak terlepas dari peranan kinerja sistem pendinginan dalam menjaga kinerja mesin, yaitu dengan tetap selalu ditempatkannya indikator suhu mesin pada dash board mobil. Bahwa semakin lama pemakaian engine dalam mobil maka akan meningkatkan suhu mesin, sehingga harus dibatasi agar mesin tidak mengalami over heat dan berakibat komponen mesin rusak, yaitu menjadi mengembang hingga berakibat macet/mesin mati.

Permasalahan utama selama ini adalah bahwa sistem pendinginan hanyalah sekedar pengaturan waktu dan volume pengisian air tanki radiator saja. Sedangkan penggunaan kipas radiator hanya terbatas yang tersedia dipasaran. Dengan semakin banyak waktu pemakaian mesin mobil, maka akan berdampak pada kelebihan suhu mesin dan hingga menjadikan mesin macet / mati dan jika dipaksakan akan merusakkan komponen mesin. Sudu (fin) adalah bagian dari kipas yang berbentuk plat radius dengan ujung runcing berfungsi sebagai penghasil dan pemindah fluida. Kipas (fan) adalah komponen pemindah fluida yang terdiri dari beberapa sudu yang dipasangkan dalam dudukan poros.

II. BAHAN DAN METODE

A. BAHAN DAN PERALATAN PENELITIAN

Pada pengujian ini dilakukan dengan menggunakan engine stand dengan spesifikasi sebagai berikut :

1. Bahan =

a. Mesin Toyota Kijang G.5 K tahun 1996, Isi Silinder 1450 cc, Bahan bakar bensin b. Kipas radiator dengan jumlah sudu 5, 6, 7 masing-masing 1 buah

c. Rangkaian Pendinginan Air Radiator 2. Peralatan

a. Alat ukur suhu = Thermokopel Reader b. Alat ukur panjang = Mistar Baja

(2)

Jurnal Teknika ATW

-

22

c. Alat dukung = Kunci Ring 1 Set

d. Alat dukung = Kunci Pas 1 Set e. Alat tulis

B. KAJIAN PUSTAKA

Valerde-Suare dkk. (2001) melakukan penelitian mengenai pengaruh forward-curved blades terhadap karakteristik pola aliran unsteady pada kipas angin sentrifugal menemukan bahwa bentuk simetri dari impeller berpengaruh pada kecepatan aliran dan perkembangan tingkat kebisingan pada kipas angin sentrifugal.

Sirok dkk. (2001) dalam penelitiannya mengenai analisis aliran udara kipas pendingin dalam engine radial kendaraan menyatakan bahwa “profil kecepatan akan lebih seragam apabila menggunakan masukan berupa corong yang telah dimodifikasi dengan menambahkan inlet rotor”, hal serupa juga dipaparkan oleh Foss dkk (2001) yang menyatakan bahwa “kapasitas aliran akan meningkat sebesar 29,2 % dan efisiensi akan meningkat sebesar 6,11 % apabila masukan kipas menggunakan corong masuk.”

Purwo Narendro, Syahbudin, (2002) Sistem pendingin pada mesin Kijang merupakan kombinasi sistem dari sirkulasi secara alami dan sirkulasi secara paksa yang menggunakan media air dan udara.Sistem pendingin pada mesin Kijang terdiri dari : kipas, radiator, pompa air, jaket air, thermostat yang menggunakan tipe wax. Serta kelengkapannya: tali kipas, tangki cadangan, radiator, selang karet dan klem.

J. P. Holman, (1994) Penukaran panas (heat exchanger) adalah alat yang digunakan untuk mengubah temperatur fluida dengan cara mempertukarkan panasnya dengan fluida lainnya. Penukar panas berupa peralatan dua jenis fluida yang berbeda suhunya dialirkan didalamnya dan saling bertukar panas melalui bidang-bidang perpindahan panas atau dengan cara kontak langsung (bercampur). Kontak tersebut akan menyebabkan terjadinya proses perpindahan panas dari fluida yang bersuhu tinggi ke fluida yang bersuhu rendah, sehingga prinsip kerja dari penukar panas adalah mekanisme perpindahan panas dari satu fluida ke fluida yang lain. Bidang-bidang perpindahan panas tersebut umumnya berupa dinding pipa-pipa atau sirip-sirip yang dipasangkan pada pipa. Panas atau kalor yang dapat dipindahkan diantara kedua fluida tersebut, besarnya tergantung pada kecepatan aliran fluida, arah aliran sifat-sifat fisik fluida, kondisi permukaan dan luas bidang penukar panas, serta beda temperatur diantara kedua fluida.

Subroto, Sartono Putro (2004). Kemampuan sistem pendingin mesin dengan fluida cair (coolant) sangat tergantung pada kemampuan coolant menyerap sejumlah kalor dari mesin dan melepaskannya ke udara melalui radiator. Jumlah kalor yang dipindahkan meningkat sejalan dengan peningkatan perbedaan temperatur masuk dengan keluar radiator, panas jenis dan kapasitas coolant yang dialirkan. Pendinginan coolant dilakukan dengan mengalirkan udara diantara pipa-pipa aliran coolant pada radiator. Hasil penelitian menunjukkan bahwa coolant merek Prestone, Top I, dan Jumbo mempunyai kemampuan melepas kalor hampir sama. Air tanah memilki kemampuan terbesar melepas kalor dibandingkan ketiga jenis coolant tersebut.

C. METODE PENELITIAN

Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Motor Bakar atau Otomotif Jurusan Teknik Mesin ATW Surakarta dengan menggunakan Toyota Kijang G.5 K tahun 1996, Isi Silinder 1450 cc, Bahan bakar bensin, adapun langkah-langkah penelitian adalah:

1. Penyiapan bahan penelitian berupa kipas pendingin mobil dengan jumlah sudu 5, 6, 7 dengan bentuk sudu dan kemiringan sudunya sama.

2. Penyiapan pengaturan jarak pemasangan kipas terhadap radiator sejauh 15, 20, dan 25mm pada setiap kipas bersudu 5, 6, 7.

3. Selanjutnya mesin dihidupkan tapi tidak dijalankan selama 30 menit pada putaran mesin 10.000rpm konstan. Dan setiap variasi jumlah sudu dan jarak pemasangan kipas tersebut diuji

(3)

Jurnal Teknika ATW

-

23

kemampuan pendinginannya menggunakan Termokopel Reader untuk mengetahui suhu air radiator.

4. Pengambilan data secara langsung dan pembahasannya. 5. Selanjutnya dilakukan analisa data dan pembahasan.

6. Hasil kemudian diseminarkan dan dibuat sebagai laporan akhir.

PERSIAPAN

Pemasangan Kipas Mobil Toyota kijang G.5 K tahun 1996, Isi Silender 1450 CC Bahan Bakar Bensin

Variasi jumlah sudu 5 Pada variasi jarak kipas

15,20,25mm terhadap radiator

Hidupkan mesin pada putaran 10.000rpm konstan selama 30 menit

Uji suhu air radiator

Pengambilan dan pengumpulan data

Diskusi dan Analisa

KESIMPULAN

Gambar 2. Diagram alur penelitian

III. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. DATA HASIL PENGUJIAN

Data pengaruh variasi jumlah kipas terhadap temperatur air radiator kendaraan Toyota Kijang 5K, hasil pengukuran air radiator kendaraan Kijang G.5K tahun 1996 dihitung dari hasil angka atau skala nominal yang terukur pada alat Thermocouple reader.

Tabel 1. Data Hasil Pengukuran Temperatur Air Radiator (oC)

Jumlah Sudu Kipas Jarak Pemasangan Kipas terhadap radiator Jumlah Rata-rata

15mm 20mm 25mm

Sudu Kipas Lima

74.6 77.5 84.8 75.4 79.3 85.7 73.7 78.2 83.8 73.3 80.2 86.7 72.8 79.5 84.5 Jumlah 369.8 394.7 425.5 1190

(4)

Jurnal Teknika ATW

-

24

Rata-rata 73.96 78.94 85.1 79.333

Sudu Kipas Enam

58.3 65.4 70.6 59.4 66.8 68.8 58.1 64.7 64.7 60.5 67.9 67.9 61.2 66.9 66.9 Jumlah 2 297.5 331.7 350.7 979.9 Rata-rata 59.5 66.34 70.14 65.327

Sudu Kipas Tujuh

49.7 55.5 58.3 50.4 53.9 55.5 52.1 56.6 58.5 50.8 54.8 57.1 51.8 53.7 56.4 Jumlah 3 254.8 274.5 285.8 815.1 Rata-rata 50.96 54.9 57.16 54.34 Jumlah besar 922.1 1000.9 1062 2985 Rata-rata besar 61.473 66.727 70.8 66.333 B. PEMBAHASAN

Tabel 2. Tabel Anova pengaruh jumlah sudu dan jarak kipas terhadap suhu pendinginan air radiator

SK

JK

DB

KT

Fhit

Ftab

RERATA JUMLAH SUDU 941.5603 2 470.7801 210.6148 6.944272

RERATA JARAK KIPAS 131.1763 2 65.58813 29.34242 6.944272

GALAT 8.941067 4 2.235267

TOTAL 1081.678 8

Berdasarkan tabel diatas menjelaskan bahwa F hitung dari faktor jumlah sudu, jarak pemasangan kipas > F Tabel, sehingga dikatakan memiliki pengaruh terhadap besarnya pencapaian suhu paling rendah. Artinya bahwa factor jumlah sudu lebih dominan berpengaruh terhadap pencapaian suhu pendinginan air radiator paling rendah dibandingkan dengan factor jarak pemasangan kipas.

Gambar 3. Grafik Anova pada Pengaruh Variasi Jumlah sudu dan Variasi Jarak kipas Radiator Terhadap Suhu pendinginan Air radiator

Berdasarkan Gambar 4 dibawah ini dapat diamati bahwa semakin dekat jarak pemasangan radiator, maka efektifitas pendinginan yang dihasilkan juga semakin tinggi. Sedangkan untuk variasi jumlah sudu kipas mempunyai harga yang berbeda-beda. Pada kipas dengan jumlah sudu 5, suhu

(5)

Jurnal Teknika ATW

-

25

yang dihasilkan pada jarak pemasangan 15mm lebih tinggi daripada jumlah sudu 6 dan 7. Pada kipas dengan jumlah sudu 6, suhu yang dihasilkan pada jarak pemasangan radiator 20mm lebih tinggi dari pada jumlah sudu 7. Pada kipas dengan jumlah sudu 7, suhu yang dihasilkan pada jarak pemasangan 25mm lebih rendah dari pada jumlah 5 dan 6. Hal ini menunjukkan bahwa jumlah sudu mempunyai pengaruh terhadap suhu air radiator meskipun jarak pemasangan radiator bervariasi.

Suhu tertinggi pada air radiator terjadi pada penggunaan jumlah sudu 5 dengan jarak 25mm, yaitu 86.7oC. Sedangkan suhu terendah pada air radiator terjadi pada penggunaan jumlah sudu 7 dengan jarak 15mm, yaitu 50.8oC

Gambar 4. Grafik perbandingan Variasi Jumlah Sudu Kipas Pendingin dan Variasi Jarak Kipas radiator terhadap suhu

IV. SIMPULAN

Dari hasil penelitian diatas disimpulkan bahwa :

1. Faktor jumlah sudu lebih dominan berpengaruh terhadap pencapaian suhu pendinginan air radiator paling rendah dibandingkan dengan factor jarak pemasangan kipas.

2. Suhu terendah pada air radiator terjadi pada penggunaan jumlah sudu 7 dengan jarak pemasangan kipas terhadap radiator 15mm, yaitu mencapai suhu 50.8oC

V. DAFTAR PUSTAKA

[1]. Aris Munandar, W, 2002, Motor Bahan Torak, Edisi Kelima, Penerbit ITB, Bandung [2]. Bleir, Frank, P., 1997, Kipas Handbook, McGraw – Hill Book Company, New York [3]. Daryanto, 2003, Dasar-dasar Teknik Mobil, Cetakan Ketuju, PT. Bumi Aksara, Jakarta [4]. J. P. Holman, 1994, Perpindahan Kalor, Edisi Kedua, Penerbit Erlangga, Jakarta

[5]. Purwo Narendro, Syahbudin, 2002, Proses Sirkulasi Sistem Pendingin pada Mesin Toyota Kijang, Penulisan Ilmiah, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Gunadarma.

[6]. Sirok,B.,Trenc,F.,Novak,M.,Jere,F., 2000, Analysis of The Air Flow in The Radial Engine Cooling

Kipas of Combat Vehicle, proc. Inst.. Mech. Engrs. Vol 215 Part D page 665-673

[7]. Subroto, Sartono Putro, 2004, Pengaruh Coolant terhadap Pelepasan Kalor pada Pendinginan

Mesin, Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik UMS, Surakarta

[8]. Toyota, 1995, New Step 1 Training Manual, Training Centre, PT Toyota Astra Motor, Jakarta [9]. Toyota, 1996, Pedoman Reparasi Mesin Seri K, Training Centre, PT Toyota Astra Motor, Jakarta [10] Velarde – Suarez, S., Santolaria – Morros, C., Ballesteros – Tajadura, R., and Gonzales –Perez, J.,

2001, Unsteady Flow Pattern Characteristics Downstrem of a Forward –Curved Blades Centrifugal

Fans, ASME J. Fluids Eng., Vol. 123, pp. 265 – 270 15mm 20mm 25mm 30mm