vii DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PENGESAHAN ... ii
PERNYATAAN ... iii
MOTTO DAN PERSEMBAHAN ... iv
KATA PENGANTAR ... v
DAFTAR ISI ... vii
DAFTAR GAMBAR ... x
DAFTAR TABEL ... xiii
DAFTAR LAMPIRAN ... xiv
INTISARI ... xv ABSTRACT ... xvi BAB I. PENDAHULUAN ... 1 1.1. Latar Belakang ... 1 1.2. Rumusan Masalah... 4 1.3. Batasan Masalah ... 5 1.4. Tujuan Penelitian ... 5 1.5. Manfaat Penelitian ... 5 1.6. Hipotesis ... 6
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA ... 7
BAB III. DASAR TEORI ... 11
3.1 Tinjauan Gelombang Bunyi ... 11
3.1.1Laju Gelombang Bunyi ... 11
3.1.2Gelombang bunyi harmonik ... 12
3.1.3Gelombang bunyi tegak/berdiri (standing wave) ... 13
3.1.4Gelombang bunyi berjalan (traveling wave) ... 15
3.1.5Resonansi ... 15
3.2 Tinjauan Termodinamika... 16
3.2.1Kapasitas kalor dan kalor jenis ... 16
3.2.2Perpindahan kalor ... 17
3.2.3Hukum gas ideal ... 18
3.2.4Hukum ke-nol termodinamika ... 19
3.2.5Hukum pertama termodinamika ... 19
3.2.5.1Proses isotermal ... 20
3.2.5.2Proses isokhorik ... 20
3.2.5.3Proses isobarik ... 20
3.2.5.4Proses adiabatik ... 20
3.2.6Hukum kedua termodinamika ... 20
3.2.6.1Mesin kalor ... 21
3.2.6.2Mesin pendingin ... 22
3.3 Tinjauan Termoakustik ... 22
viii
3.3.2 Mesin pendingin (Refrigerator) termoakustik
gelombang berdiri... 25
3.3.3 Mesin pendingin (Refrigerator) termoakustik gelombang berjalan ... 27
BAB IV. METODE PENELITIAN ... 29
4.1Alat Penelitian ... 29
4.2Bahan Penelitian... 29
4.3Deskripsi Alat dan Bahan ... 30
4.3.1Skema alat ... 30
4.3.1.1Rangkaian sistem termoakustik gelombang berdiri secara lengkap ... 30
4.3.1.2Rangkaian sistem termoakustik gelombang berjalan secara lengkap ... 31
4.3.2Deskripsi komponen piranti termoakustik ... 33
4.3.2.1Sistem sumber bunyi... 33
4.3.2.2Sistem pendeteksi suhu ... 34
4.3.2.3Tabung resonator ... 34
4.3.2.4 Stack ... 35
4.3.2.5 Hot heat exchanger (HHE) ... 37
4.3.2.6Lilin/malam... 38
4.3.2.7Air ... 38
4.4Tahap Pelaksanaan Penelitian ... 38
4.4.1 Diagram penelitian untuk pengujian stack pori sejajar . 38 4.4.2 Menentukan frekuensi resonansi sistem termoakustik gelombang berdiri ... 39
4.4.3 Menentukan frekuensi resonansi sistem termoakustik gelombang berjalan ... 40
4.4.4 Menguji pengaruh panjang stack dan daya loudspeaker yang divariasi terhadap penurunan suhu tandon dingin pada sistem termoakustik gelombang berdiri ... 41
4.4.5 Menguji pengaruh daya loudspeaker yang divariasi pada bahan stack terbaik dan panjang stack optimum terhadap penurunan suhu tandon dingin pada sistem termoakustik gelombang berjalan ... 41
4.4.6 Analisis data ... 42
BAB V. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ... 43
5.1Pergeseran frekuensi resonansi akibat adanya stack pada tabung resonator pada sistem termoakustik gelombang berdiri ... 43
5.2Penentuan bahan stack terbaik dan panjang stack optimum pada sistem termoakustik gelombang berdiri ... 56
5.3Pengaruh daya loudspeaker yang bervariasi terhadap penurunan suhu tandon dingin pada sistem termoakustik gelombang berdiri ... 58
ix
5.4Pergeseran frekuensi resonansi akibat adanya stack pada
tabung resonator sistem termoakustik gelombang berjalan .... 60
5.5Pengaruh daya loudspeaker yang bervariasi terhadap penurunan suhu tandon dingin pada sistem termoakustik gelombang berjalan ... 63
5.6Perbandingan penurunan suhu tandon dingin pada stack yang terbaik dengan sistem termoakustik gelombang berdiri dan gelombang berjalan ... 65
BAB VI. KESIMPULAN DAN SARAN ... 66
6.1Kesimpulan ... 66
6.2Saran ... 67
DAFTAR PUSTAKA ... 68
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 3.1. Gelombang bunyi dalam gas, a) simpangan molekul gas,
b) tekanan dari gas (Kiekel, 2012) ... 13
Gambar 3.2. Tekanan ( ) dan simpangan ( ) gas sebagai fungsi waktu pada gelombang berdiri (Wilhelmus, 2009) ... 14
Gambar 3.3. Pola simpangan ( ) dan pola tekanan ( ) gelombang berdiri pada pipa organa tertutup (Kiekel, 2012) ... 14
Gambar 3.4. Pola gelombang pada tabung dengan panjang tak berhingga (Wilhelmus, 2009) ... 15
Gambar 3.5. Aliran kalor secara konduksi (Lienhard, 2008) ... 17
Gambar 3.6. Diagram aliran energi, (a) mesin kalor dan (b) mesin pendingin (Kiekel, 2012) ... 21
Gambar 3.7. Beberapa jenis pori stack: (a) plat sejajar, (b) lingkaran, (c) persegi, (d) segitiga, (e) acak (Wilhelmus, 2009) ... 24
Gambar 3.8. Diagram pendingin termoakustik (Setiawan dkk, 2007) ... 25
Gambar 3.9. (a) Diagram P-V siklus pendingin termoakustik gelombang berdiri, (b) Proses transfer kalor pada stack. Pada dinding stack, warna merah menunjukkan tandon panas sedangkan warna biru menunjukkan tandon dingin (Russel dan Weibull, 2002) ... 26
Gambar 3.10. (a) Diagram P-V siklus pendingin termoakustik gelombang berjalan, (b) Proses transfer kalor pada stack. Pada dinding stack, warna merah menunjukkan tandon panas sedangkan warna biru menunjukkan tandon dingin (Wilhelmus, 2009) .... 28
Gambar 4.1. Rangkaian sistem termoakustik gelombang berdiri ... 30
Gambar 4.2. Foto sistem termoakustik gelombang berdiri ... 31
Gambar 4.3. Rangkaian sistem termoakustik gelombang berjalan ... 31
Gambar 4.4. Foto sistem termoakustik gelombang berjalan ... 32
Gambar 4.5. Diagram sistem sumber bunyi yang digunakan pada piranti termoakustik ... 33
Gambar 4.6. Diagram sistem deteksi suhu ... 34
Gambar 4.7. (a) Sensor suhu IC-LM 35, (b) Data logger ... 34
Gambar 4.8. Tabung resonator sistem termoakustik gelombang berdiri ... 35
Gambar 4.9. Tabung resonator sistem termoakustik gelombang berjalan .... 35
Gambar 4.10. (a) Stack acrylic, MDF dan polyfoam (tampak samping), (b) penampang stack acrylic, MDF dan polyfoam (tampak atas) .. 36
Gambar 4.11. (a) Skema penukar kalor jenis finned tubular (tampak atas), (b) Penukar kalor yang digunakan dalam penelitian (tampak samping) (Putri, 2013) ... 37
Gambar 4.12. Diagram penelitian untuk pengujian stack pori sejajar pada (a) sistem termoakustik gelombang berdiri dan (b) sistem termoakustik gelombang berjalan... 39
xi
Gambar 5.1. Grafik pengaruh variasi frekuensi terhadap penurunan suhu maksimum tandon dingin pada stack acrylic untuk masing-masing panjang stack ... 45 Gambar 5.2. Grafik pengaruh variasi frekuensi terhadap penurunan suhu
maksimum tandon dingin pada stack MDF untuk masing-masing panjang stack ... 45 Gambar 5.3. Grafik pengaruh variasi frekuensi terhadap penurunan suhu
maksimum tandon dingin pada stack polyfoam untuk masing-masing panjang stack ... 46 Gambar 5.4. Grafik suhu sebagai fungsi waktu pada variasi frekuensi
dengan menggunakan stack acrylic pada panjang 6 cm ... 48 Gambar 5.5. Grafik suhu sebagai fungsi waktu pada variasi frekuensi
dengan menggunakan stack acrylic pada panjang 6,6 cm 49 Gambar 5.6. Grafik suhu sebagai fungsi waktu pada variasi frekuensi
dengan menggunakan stack acrylic pada panjang 7,2 cm ... 50 Gambar 5.7. Grafik suhu sebagai fungsi waktu pada variasi frekuensi
dengan menggunakan stack acrylic pada panjang 7,8 cm ... 50 Gambar 5.8. Grafik suhu sebagai fungsi waktu pada variasi frekuensi
dengan menggunakan stack MDF pada panjang 6 cm ... 51 Gambar 5.9. Grafik suhu sebagai fungsi waktu pada variasi frekuensi
dengan menggunakan stack MDF pada panjang 6,6 cm ... 52 Gambar 5.10. Grafik suhu sebagai fungsi waktu pada variasi frekuensi
dengan menggunakan stack MDF pada panjang 7,2 cm ... 52 Gambar 5.11. Grafik suhu sebagai fungsi waktu pada variasi frekuensi
dengan menggunakan stack MDF pada panjang 7,8 cm ... 53 Gambar 5.12. Grafik suhu sebagai fungsi waktu pada variasi frekuensi
dengan menggunakan stack polyfoam pada panjang 6 cm ... 54 Gambar 5.13. Grafik suhu sebagai fungsi waktu pada variasi frekuensi
dengan menggunakan stack polyfoam pada panjang 6,6 cm .... 54 Gambar 5.14. Grafik suhu sebagai fungsi waktu pada variasi frekuensi
dengan menggunakan stack polyfoam pada panjang 7,2 cm .... 55 Gambar 5.15. Grafik suhu sebagai fungsi waktu pada variasi frekuensi
dengan menggunakan stack polyfoam pada panjang 7,8 cm .... 55 Gambar 5.16. Grafik pengaruh panjang stack terhadap penurunan suhu
maksimum tandon dingin antar bahan stack pada sistem termoakustik gelombang berdiri ... 57 Gambar 5.17. Grafik suhu sebagai fungsi waktu pada variasi daya sistem
termoakustik gelombang berdiri menggunakan stack polyfoam ... 59 Gambar 5.18. Grafik pengaruh daya loudspeaker terhadap penurunan suhu
maksimum tandon dingin menggunakan stack polyfoam pada sistem termoakustik gelombang berdiri... 60 Gambar 5.19. Grafik suhu sebagai fungsi waktu pada variasi frekuensi
dengan menggunakan stack polyfoam pada sistem termoakustik gelombang berjalan... 62
xii
Gambar 5.20. Grafik pengaruh variasi frekuensi terhadap penurunan suhu maksimum tandon dingin stack polyfoam pada sistem termoakustik gelombang berjalan... 62 Gambar 5.21. Grafik suhu sebagai fungsi waktu pada variasi daya sistem
termoakustik gelombang berjalan menggunakan stack polyfoam pada panjang 7,8 cm ... 64 Gambar 5.22. Grafik pengaruh daya loudspeaker terhadap penurunan suhu
maksimum tandon dingin dengan menggunakan stack
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1. Laju bunyi dari berbagai zat (Kinsler dan Frey, 1958) ... 12 Tabel 3.2. Konduktivitas termal κ untuk berbagai bahan (Lienhard, 2008) . 18 Tabel 5.1. Frekuensi resonansi pada berbagai bahan stack ... 47 Tabel 5.2. Penurunan suhu sistem termoakustik gelombang berdiri pada
daya yang bervariasi menggunakan stack polyfoam dengan panjang stack 7,8 cm ... 58 Tabel 5.3. Penurunan suhu sistem termoakustik gelombang berjalan pada
variasi frekuensi menggunakan stack polyfoam dengan panjang stack 7,8 cm ... 61 Tabel 5.4. Penurunan suhu sistem termoakustik gelombang berjalan pada
daya yang bervariasi menggunakan stack polyfoam dengan panjang stack 7,8 cm ... 63
xiv
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran I. Menentukan frekuensi resonansi tabung resonator pada sistem termoakustik gelombang berdiri... 70 Lampiran II. Hasil eksperimen sistem termoakustik gelombang berdiri
untuk variasi frekuensi, bahan stack dan panjang satck ... 71 Lampiran III. Data penurunan suhu sistem termoakustik gelombang berdiri
pada variasi frekuensi dengan bahan stack dan panjang stack yang bervariasi... 83 Lampiran IV. Hasil eksperimen sistem termoakustik gelombang berdiri
untuk variasi daya pada stack polyfoam dengan panjang 7,8 cm ... 85 Lampiran V. Hasil eksperimen sistem termoakustik gelombang berjalan
untuk variasi frekuensi pada stack polyfoam dengan panjang 7,8 cm ... 86 Lampiran VI. Hasil eksperimen sistem termoakustik gelombang berjalan
untuk variasi daya pada stack polyfoam dengan panjang 7,8 cm ... 87
