17 BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Konversi Energi, Laboratorium Manufaktur, Laboratorium Kimia dan Laboratorium Farmasi kurang lebih selama enam bulan dimulai pada bulan Maret 2021 hingga bulan Agustus 2021. Kegiatan yang akan dilakukan selama tugas akhir dapat kita lihat pada Tabel 3.1 sebagai berikut:
Tabel 3.1 Tabel Kegiatan Penelitian
No. Kegiatan Bulan
Maret April Mei Juni Juli Agustus 1 Studi Literatur
2 Perancangan dan Pembuatan Peralatan Eksperimen 3 Pengujian Karakteristik
Perpindahan Panas 4 Penyusunan Laporan
3.2 Spesimen Penelitian
Spesimen penelitian merupakan ilustrasi tempat kerja penelitian yang isinya merupakan komponen-komponen yang dibutuhkan untuk melakukan tugas akhir yaitu, thermocouple, pompa, power supply, waterblock, heater, gelas ukur, wadah penampung fluida dan selang yang akan disatukan di atas plat nilon berukuran 400 x 400 mm. Pada gambar 3.1 merupakan gambaran rancang bangun yang akan saya buat pada penelitian ini.
18
Gambar 3.1 Rancang Bangung Instalasi Peralatan Eksperimen
3.3 Alat dan Bahan Penelitian
Penelitian ini memiliki dua tahapan yaitu tahap perancangan dan tahap pengujian. Berikut penjelasan mengenai tahapannya:
3.3.1 Tahap Perancangan Peralatan Eksperimen
Tahap ini penulis memberitahu alat yang digunakan dalam membuat rancangan untuk penggabungan komponen di atas papan berbahan dasar nylon.
Pada tahap ini alat dan bahan yang mendukung tahap ini diantaranya sebagai berikut:
a. Band Saw
Gambar 3.2 merupakan mesin band saw alat ini digunakan untuk memotong base plat dengan ukuran yang diinginkan.
Gambar 3.2 Mesin Band Saw Laboratorium Manufaktur ITERA, 2021
b. Mesin Milling
Gambar 3.3 merupakan mesin milling digunakan untuk melubangi akrilik dari sisi samping sedalam jalur masuk air untuk meletakan thermocouple.
19
Gambar 3.3 Mesin Milling Laboratorium Manufaktur ITERA, 2021
c. Gerinda
Alat gerinda digunakan untuk menghaluskan permukaan plat yang sudah dipotong.
d. Magnetic stirrer
Alat ini digunakan untuk pengadukan nanopartikel dengan campuran air untuk membuat nanofluida dengan fraksi massa/volume yang diinginkan.
e. S 30 H – ELMA Ultrasonic cleaner
Gambar 3.4 adalah ultrasonic cleaner alat ini digunakan untuk pengadukan nanopartikel dengan campuran air untuk membuat nanofluida dengan fraksi massa/volume yang diinginkan.
Gambar 3.4 Alat S 30 H - ELMA Ultrasonic cleaner
f. Trinocular Metalurgical Microscope Carl Zeiss Type Axiovert A1 MAT Alat ini digunakan untuk melihat ukuran pin waterblock.
20 3.3.2 Tahap Pengujian
Dalam melakukan pengujian penulis memerlukan beberapa alat yang membantu melakukan tugas akhir ini. Berikut alat yang juga merupakan komponen peralatan eksperimen dalam tugas akhir ini:
a. Pompa b. Stopwatch c. Thermocouple d. Selang
e. Heater f. Power Supply g. Baut dan mur h. Gelas ukur
i. Wadah penampung fluida
3.3.3 Bahan yang digunakan
Adapun bahan yang digunakan pada tugas akhir ini adalah sebagai berikut:
a. Plat nylon
Plat nylon dengan ukuran 400mm x 400mm x 5 mm b. Nanopartikel CuO dan air akuades
3.4 Tahap Perancangan
Adapun tahapan perancangan peralatan eksperimen pada tugas akhir ini dimulai sebagai berikut:
a. Memotong plat dasar nilon menggunakan mesin band saw b. Menghaluskan plat yang sudah dipotong menggunakan gerindra c. Melubangi bagian pinggir plat akrilik menggunakan mesin milling d. Peletakan waterblock
e. Peletakan heater f. Peletakan pompa g. Peletakan power supply h. Peletakan thermocouple
21 i. Peletakan gelas ukur
j. Peletakan wadah penampung fluida
Pada penelitian ini peneliti sudah berhasil membuat perancangan peralatan eksperimen yang dapat kita lihat pada Gambar 3.5
Gambar 3.5 Skematik Perancangan Peralatan Eksperimen
3.5 Tahap Pengujian Karakteristik
Adapun tahapan pengujian yang dilakukan sebagai berikut:
a. Pembuatan sampel nanofluida
1. Menimbang nanopartikel yang akan dicampur dengan air yang sudah disiapkan
2. Mengisi wadah dengan campuran air dan nanopartikel yang sudah ditimbang dengan volume 1 liter untuk mencapai fraksi volume yang diinginkan (0,1%, 0,5% dan 1 %)
3. Mengaduk wadah yang sudah berisikan campuran air dan nanopartikel dengan ultrasonic cleaner selama 1 jam
4. Mencatat waktu mulai mengendapkan dan waktu selesai selama 24 jam dan melihat apakah masih terlihat endapan.
22
Pada Tabel 3.2 adalah konsentrasi nanofluida untuk menentukan nanopartikel yang akan dicampurkan ke dalam fluida dasar akuades yang peneliti harap terbuat.
Tabel 3.2 Komposisi Nanofluida
No. Komposisi Nanopartikel (gram) Fluida Dasar (ml)
1 Air aquades 0 1000
2 Air aquades + 0,1%
CuO
1 999
3 Air aquades + 0,5%
CuO
5 995
4 Air aquades + 1% CuO 10 990
Gambar 3.6, 3.7 dan 3.8 adalah hasil dari pembuatan nanofluida dengan masing- masing nanofluida yang dibuat.
Gambar 3.6 CuO 0,74%
23
Gambar 3.7 CuO 0,32%
Gambar 3.8 CuO 0,05%
b. Melakukan pengujian pada peralatan eksperimental 1. Menyalakan heater untuk memanaskan plat.
2. Memasukan air ke dalam reservoir.
3. Menyalakan pompa dan mengatur daya untuk memperoleh flowrate 0,4 liter/min.
4. Menampung nanofluida pada gelas ukur sampai 5 ml dan menentukan sebarapa lama waktu yang dibutuhkan sampai stabil. Hal Ini dilakukan sebanyak 4 kali.
5. Mencatat perubahan nilai parameter-parameter terhadap waktu (T1, Theater, T2, tegangan, dan kuat arus) untuk memastikan kondisi steady state.
6. Mencatat temperatur T1, Theater, T2, tegangan, kuat arus.
7. Mengatur daya pompa dengan menaikkan flowrate ± 0,3 liter/min dari pengambilan data sebelumnya.
24
8. Mengulang pengambilan data sesuai dengan point 4-6.
c. Mengganti air menjadi nanofluida dengan fraksi massa yang berbeda dan melakukan point b-1 sampai b-8 kembali
d. Setelah selesai melakukan pengujian, mematikan heater, pompa dan merapikan alat.
3.6 Metode Pengumpulan Data
Dari eksperimen yang akan dilakukan data-data yang akan diambil adalah sebagai berikut:
a. Komposisi fraksi nanofluida CuO: diperoleh dari campuran masa hasil timbangan nanopartikel yang dimasukan ke dalam volume air yang sudah ada b. Temperatur masuk waterblock: diperoleh dari bacaan thermocouple jalur T1
fluida yang masuk
c. Temperatur keluar waterblock: diperoleh dari bacaan thermocouple jalur T2 fluida yang keluar.
d. Temperatur heater: diperoleh dari baccan thermocouple yang menempel berdekatan dengan heater dan plat waterblock.
e. Flowrate: diperoleh dari waktu yang dibutuhkan untuk mengisi volume wadah penampung fluida dengan demikian Q diperoleh dari volume dibagi dengan waktu (stopwatch).
3.7 Metode Pengolahan Data
Data-data yang akan diperoleh dari eksperimen sebagaimana disebutkan pada bagian 3.6 akan diletakan pada Tabel 3.3 sebagai berikut:
Tabel 3.3 Pengambilan Data Waktu
(s)
Tin
(oC)
Tout
(oC)
Theater
(oC)
Vheater
(Volt)
Iheater
(Ampere) Konsentrasi Nanofluida :
Flowrate : 0
20 40 60
25
Data yang sudah tertera pada Table 3.3 akan dipakai untuk menghitung kecepatan fluida, koefisien konveksi perpindahan panas dan Reynolds Number.
Sehingga akan mendapatkan grafik koefisien konveksi perpindahan panas terhadap Reynolds number, temperatur terhadap waktu, temperatur terhadap flowrate. Tabel 3.4 adalah data hasil yang sudah diolah dari tabel pengambilan
data.
Tabel 3.4 Data Hasil Perhitungan
No Run Order
Konsentrasi Fluida
Flowrate h Re dT
(heater-avg)
1 10 Akuades 0,4
2 11 Akuades 0,7
3 20 Akuades 1
4 12 Akuades 1,3
5 2 Akuades 1,6
6 14 Cu 0,05% 0,4
7 9 Cu 0,05% 0,7
8 17 Cu 0,05% 1
9 4 Cu 0,05% 1,3
10 3 Cu 0,05% 1,6
11 6 Cu 0,32% 0,4
12 5 Cu 0,32% 0,7
13 7 Cu 0,32% 1
14 19 Cu 0,32% 1,3
15 13 Cu 0,32% 1,6
16 15 Cu 0,74% 0,4
17 8 Cu 0,74% 0,7
18 18 Cu 0,74% 1
19 16 Cu 0,74% 1,3
20 1 Cu 0,74% 1,6
26 3.8 Diagram Alir
Studi Literatur
Perencanaan Alat dan Bahan
Proses Perancangan Peralatan Eksperimen
Instalasi Peralatan Mulai
A
Pengambilan Data Tin, Tout, Theater, V, I
A
Data Pengujian
Pembahasan Kesimpulan
Selesai
Tidak
Ya Melakukan Pengujian
ṁ = 0,4-1,6 liter/min Fraksi Massa Nanofluida = 0,05%,
0,32%, 0,74%
Pembuatan Nanofluida
Analisis Perhitungan q, v, h, Re
