“PERANAN SAINS DAN TEKNOLOGI UNTUK MENINGKATKAN KAPASITAS INOVASI DALAM RANGKA MEMPERCEPAT KEMANDIRIAN EKONOMI NASIONAL”
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
NOVEMBER 2011
NOVEMBER 2011
i
Pengantar
Industrial Research Workshop and National Seminar (IRWNS) adalah seminar tahunan yang diselenggarakan oleh Politeknik Negeri Bandung ( POLBAN) sebagai forum publikasi dan komunikasi hasil-hasil penelitian dan pengembangan para ilmuwan di lingkungan POLBAN khususnya, dan Perguruan Tinggi serta Institusi Penelitian yang lain, baik dari dalam maupun dari luar negeri. Pada tahun 2011 ini, penyelenggaraan IRWNS merupakan penyelenggaraan tahun kedua dengan mengambil tema :
”Peran Sains dan Teknologi untuk Meningkatkan Kapasitas Inovasi dalam Rangka Mempercepat Kemandirian Ekonomi Nasional”.
Berbagai klaim penemuan, pembaharuan serta inovasi baru terangkum dalam 45 makalah dari berbagai cabang ilmu, yang disajikan dalam sesi paralel. Semoga penemuan, pembaharuan dan hasil inovasi baru yang dihasilkan dapat memberikan kontribusi positif pada pembangunan ekonomi nasional, serta masuk dalam arus utama dalam rangka menuju era kemandirian bangsa.
Penyelenggara menyampaikan terima kasih kepada pembicara utama yang telah bersedia meluangkan waktu untuk memberikan inspirasi serta arah penelitian di masa mendatang. Apresiasi kami tujukan kepada seluruh pembicara serta peserta seminar yang telah berperan aktif dalam sesi diskusi.
Terima kasih juga kami sampaikan kepada seluruh Reviewer serta panitia yang telah meluangkan waktunya untuk mempersiapkan kegiatan ini.
Kepada seluruh ilmuwan “Selamat bertemu, berdiskusi dan bertukar pikiran”, serta sukses bagi kita semua.
Bandung, 17 November 2011 Ketua IRWNS 2011,
Dr. Ir. Rachmad Imbang Tritjahjono
ii Tim Reviewer
Dr. Ismet P. Ilyas, BS.MET.,M.Eng.Sc.
Dr. Ir. Kastam Astami, M.Sc.
Haryadi, Ph.D
Dr.Ir. Rachmad Imbang Tritjahjono Ir. Hertog Nugroho,MSc., PhD.
Dr. Maria F. Soetanto, MT
Transmissia Semiawan, BSCS.,MIT.,PhD Ir. Conny K. Wahyoe, M.Eng.,PhD.
Ir. Sumargo, M.Sc.,PhD.
Dr.Ir. Hermagasantos Zein, MSc Dr. Dwi Suhartanto, MCM.
Dr. M. Umar Mai, M.Si Dr. Ruhadi, SE.ME
Ir. Suherman, M.Eng.,PhD.
Dra. Bevy Lidya, MSi.,Apt
Ir. Windy Hermawan M.,MT.
iii Susunan Panitia
Pengarah : Ir. Mei Sutrisno, M.Sc., Ph.D.
Haryadi, Ph.D.
Dr. Drs. Muhammad Umar Mai, M.Si.
Bambang Wisnuadhi, S.Si., MT Ir. Hertog Nugroho, Ph.D
Penanggung Jawab : Dr. Ir. Ediana Sutjiredjeki, M.Sc.
Ketua : Dr. Ir. Rachmad Imbang Tritjahjono Wakil Ketua : Nani Yuningsih, S.Si., M.Si.
Sekretaris : Dra. Katharina Priyatiningsih, M.Si.
Anggota : Sri Susilo Windarti, S.Pd Ase Sulaeman
Yuniarti Surtiasih, A.Md.
Tusijati
Ranny Indriyani Yane Hendriyani Elsa Yusi Irmala Watty Herlina Sutjipto Sri Mulyani
Winarya
Boyke Gunawan R Enjang Karyana Eka Kurnia
Asep Gandamanah Asep Johan
Surya Nurkhakam
iv
Jadwal Acara
Waktu Acara
SESI PLENO
Conference Room Gedung P2T Lt.3
08.00 - 08.50 Pendaftaran & Coffee Break Pagi 08.50 - 08.55 Laporan Panitia Penyelenggara
08.55 - 09.00 Pembukaan
09.00 - 09.45 Pembicara Utama I (Dirut PLN) 09.45 - 10.30 Pembicara Utama II (Ketua DRN) 10.30 - 11.15 Pembicara Utama III (Kepala PPTIK ITB)
SESI PARALEL
R-1 R-2 R-3 R-4
Kode Makalah Kode Makalah Kode Makalah Kode Makalah
11.30 - 11.45 P1 P12 P23 P34
11.45 – 12.00 P2 P13 P24 P35
12.00 - 12.15 P3 P14 P25 P36
12.15 - 13.15 ISOMA
13.15 - 13.30 P4 P15 P26 P37
13.30 - 13.45 P5 P16 P27 P38
13.45 - 14.00 P6 P17 P28 P39
14.00 - 14.15 P7 P18 P29 P40
14.15 - 14.30 P8 P19 P30 P41
14.30 - 14.45 P9 P20 P31 P42
14.45 - 15.00 P10 P21 P32 P43
15.00 - 15.15 P11 P22 P33 P45
15.15 - 15.45 Coffee Break Sore
15.45 - 16.15
Penutupanv
Daftar Abstrak
Kode Judul Halaman
P01 Studi Sifat Mekanik Komposit Hibrid Unsaturated Polyester/Clay/Serat
Glass 1 - 5
P02 Kaji Teoritik dan Eksperimental Penempatan Ideal Vortex Generator
pada TASV-Gorlov 6 - 11
P03 Penentuan Panjang Chord Sudu untuk Meningkatkan Kinerjanya
Menggunakan Perangkat Lunak CFD Numeca 12-17
P04 Pengaruh Contraction Ratio Nosel Terhadap Kinerja Liquid Jet Gas
Pump 18
P05 Simulasi Numerik Pengaruh Jumlah Nozzle Terhadap Separasi Energi
pada Ranque-Hilsch Tube Vortex 19-25
P06 Pengaruh Variasi Voltase, Waktu pada Temperatur Pelapisan Krom
Konstan (50º C) terhadap Karakteristik Logam Alumunium) 26- 3 P07
Pengaruh Variasi Putaran Terhadap Struktur Mikro dan Sifat Mekanik Sambungan Las Tak Sejenis Paduan Aluminium 5083 dan 6061-T6 pada Proses Las FSW
34-39
P08
Pengaruh Moisture Content dan Thermal Shock Terhadap Sifat Mekanik Komposit Hibrid Berbasis Serat Gelas dan Coir (Aplikasi: Blade Turbin Angin)
40-45
P09
Pengaruh Pelapisan WN yang Diperoleh dengan Teknik DC Reaktive Magnetron Sputtering terhadap Sifat Mekanik dan Sifat Korosi Baja Tahan Karat Martensitik AISI 410
46-51
P10 “Pengaruh Putaran Centrifugal Casting Velg dari Bahan Aluminium
Scrap terhadap Karakteristik Perambatan Retak Fatik”
52-57 P11 The effect of sandblasting on AISI 316L stainless steels 58-61 P12 Pengaruh Penggunaan Ejector Terhadap Penurunan Daya Input
Kompresor pada Sistem Refrigerasi Kompresi Uap 62-65 P13
Studi Kelayakan dari Penggunaan Mesin Pengkondisi Udara Jenis
Absorption Chiller pada Gedung di Negara Beriklim Tropis
66-72
P14 Performansi Sistem Pendingin Kendaraan dengan Menggunakan HFC-
134a dan HC-134a 73-77
vi
P15 Performansi Sistem Pendingin Split Unit dengan Menggunakan HCFC-
22 dan HC-22 78-81
P16 Kaji Eksperimental Mesin Refrigerasi Unit Kecil yang Dilengkapi
dengan Secondary Refrigerant 82-90
P17
Air Conditioning System Design for Polban Server Room91-97 P18 Performansi Sistem Pendingin Kendaraan dengan Variasi Putaran
Kompresor Menggunakan Kendali Logika Fuzzy
P19 Analisis Manajemen Perawatan untuk Perhitungan Availabilitas Sistem
AC Toshiba RPU 4003X Pada Kereta Api Argo Gede di PT KAI 98-103 P20 Pengaruh Suntikan Udara pada Aliran Pusar Sekunder terhadap
Kapasitas Pendinginan Keluaran Tabung Vortex 104-110 P21 Kajian Eksperimental Sistem Refrigerasi Adsorpsi Karbon Aktif –
Methanol Menggunakan Karbon Aktif Lokal 111-116
P22 Sistem Alarm Pada Cold Storage Berbasis Jaringan GSM Alarm System
on Cold Storage Based on A GSM Network 22
P23 Implementasi ATN Tunneling pada Testbed VHF Datalink (VDL)
Berbasis Software-Defined Radio 117-123
P24 Penerapan Metoda Project Based Learning (PBL) Pada Praktikum
Mekatronika 124-127
P25 Stabilisasi Networked Control Systems dengan Parameter Packet Dropout 128-133 P26 Desain dan realisasi platform robot setimbang 134-138 P27 Penggunaan Aritmatika Interval sebagai Pendukung Proses Pembelajaran
pada Jurusan Teknik Elektro 139-142
P28 Penggunaan Sensor Ultrasonik Sebagai Pendeteksi Ketinggian Air
Sungai Pada Sistem Peringatan Dini Tanggap Darurat Bencana Banjir 143-147 P29 Implementasi Enkapsulasi pada VHF Data Link (VDL) Mode 2 Berbasis
Software Gnuradio 148-152
P30 Perancangan Sensor Gelembung Udara Fault Tolerant Menggunakan
Metoda Triple Modular Redundancy 153-158
P31 Kontrol Kecepatan Turbin Angin Dengan Daya Sendiri 159-164 P32 Fluktuasi Beda Tekanan Isyarat Gangguan Pada Saluran Pipa Horisontal 165-174
P33 Water Pressure Transformer 175-180
vii
P34 Interaktif TV Digital menggunakan Middleware Berbasis MHP
(Multimedia Home Platform) 34
P35 Seleksi Material Menggunakan Metode Analytical Hierarchy Process dan
Pugh 181-186
P36 Peluang dan Tantangan Bagi Pengembangan Bahan Material Biopolimer
dari Lautan Indonesia 187
P37 Fermentasi Mikroaerofilik Lactobacillus Acidophilus untuk Produksi
Probiotik 188-192
P38 Pengaruh Fiber Baja pada Kapasitas Tarik dan Lentur Beton 193-199 P39 The Effects of Multimode Load Pattern on Pushover Analysis to
Estimate The Seismic Demands for Symmetric Steel Building Frames 200-206 P40 Komparasi Perencanaan Menara Telekomunikasi di Indonesia Mengacu
pada TIA/EIA-222-F dan TIA/EIA-222-G 40
P41 Analisis Diskriminan Persepsi Wisatawan terhadap Kualitas Komponen
Kepariwisataan di Kawasan Wisata Agro 207-215
P42
An Investigation of The Relationship Between Customers’ Perceptions of Internet Retail Service Quality, Customer Satisfaction and Customer Loyalty Amongst University Students
216-225
P43 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Harga Diri Remaja Akhir (16-18
Tahun) Akibat Perceraian Orang Tua di SMA Negeri 3 Subang 226-230 P45 Analisis Kelajuan Gerak Pelari 100 Meter pada Kasus Pemecahan Rekor
Dunia Tahun 2008 dan 2009 231-236
104 Faldian+, I Made Suardjaja*, Prajitno*
*Jurusan Teknik Mesin dan Industri Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada
Jl. Grafika No. 2 Yogyakarta 55281, Telp dan Fax. (0274) 521673
+ Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara Politeknik Negeri Bandung
Jl. Gegerkalong Hilir, Ds Ciwaruga, Bandung, Telp dan Fax (022) 2013789 dan 2013788 E-mail : fld_ra@yahoo.com
ABSTRAK
Tabung vortex merupakan salah satu sistem refrigerasi yang menggunakan udara bertekanan sebagai fluida kerja masukan yang menghasilkan ekspansi dengan separasi udara keluaran bertemperatur lebih rendah dan udara keluaran bertemperatur lebih tinggi yang berlangsung pada tabung yang sama. Kapasitas pendinginan yang kecil merupakan salah satu kekurangan pada sistem pendingn tabung vortex
Upaya untuk meningkatkan kapasitas pendinginan pada tabung vortex tanpa mengubah konstruksi dan tanpa mengubah dimensinya, dilakukan dengan cara menyuntikkan sejumlah udara pada daerah terbentuknya aliran pusar udara sekunder melalui katup sumbat (hot end plug) yang dilubangi pada bagian tengahnya..
Penyuntikan sejumlah udara dilakukan tanpa terjadi arus aliran udara balik pada keluaran udara panas.
Eksperimen ini menggunakan suatu model tabung vortex dengan diameter nominal tabung 12,7 mm dan panjang tabung 100 mm, sedangkan nosel untuk pembangkit vortex menggunakan 3 alur masukan dengan geometrik alur persegi
Hasil dari penelitin menunjukkan batas penurunan temparatur terjadi hingga mencapai fraksi massa udara dingin μc = 0,66 pada takanan udara masukan 5 kg/mm,, fraksi massa udara dingin μc = 0,66 pada takanan udara masukan 4 kg/mm2, danfraksi massa udara dingin μc = 0,54 pada takanan udara masukan 3 kg/mm2.
Demkian pula kenaikan kapasias pendinginan bervariasi terhadap tekanan masukan dapat mencapai 57%.
Kata kunci: Tabung vortex, kapasitas pendinginan, suntikan udara, penurunan temperatur, temperatur separasi
PENDAHULUAN
Tabung vortex (Vortex Tube) merupakan salah satu sistem refrigerasi non konvensional yang mengubah energi potensal dari aliran udara mampat masukan yang kemudian diekspansikan menjadi separasi aliran udara keluaran berpusar sekunder bertemperatur yang lebih rendah (inner vortex) dan keluaran aliran udara berpusar primer yang bertemperatur lebih tinggi (outer vortex) yang berlangsung di dalam tabung secara bersamaan, dimana dalam prosesnya tidak terdapat peralatan yang bergerak. Fenomena separasi
dari udara mampat yang menghasilkan keluaran ekspansi udara panas dan keluaran ekspansi udara dingin, pertama kali dikemukakan oleh G.J.Ranque pada tahun 1930 dan kemudian diinvestigasikan oleh Hilch pada tahun1947 untuk menentukan performansi tabung vortex (Gao, 2005). Keluaran udara dingin dapat dimanfaatkan sebagai sistem pendinginan , sedangkan keluaran udara panas dapat dimanfaatkan sebagai sistem pemanasan.
105 Energi yang dibutuhkan untuk mengoperasikan tabung
vortex berupa udara mampat, tanpa menggunakan sumber enegi listrik , tanpa menggunakan refrigeran sehingga ramah terhadap lingkungan serta tanpa adanya komponen yang bergerak ataupun yang berputar. Konstruksi yang sederhana, berdimensi kecil, ringan, murah mudah mengatur temperatur keluaransertahapir tidak memerlukan perawatan merupakan keunggulan pada sistem pendinginan tabung vortex. Penggunaan sistem pendinginan tabung vortex umumnya sebagai spot cooling untuk pendinginan suatu proses, pendinginan suatu komponen mesin atau peralatan yang sedang beroperasi serta pendinginan pada proses pemesinan.
Efesiensi yang kecil dan kapasitas pendinginan yang kecil merupakan keterbatasan pada pada penggunaan sistem pendingin tabung vortex.
Kapasitas pendinginan tabung vortex merupakan fungsi dari penurunan temperatur udara dingin keluaran dan laju aliran massa udara dingin keluaran. Pengaturan temperatur dingin keluaran pada suatu tabung vortex dilakukan dengan mengubah bukaan katup sumbat keluaran gas panas (hot end plug) dan secara bersamaan terjadi pula perubahan laju aliran massa udara dingin keluaran. Semakin rendah pengaturan temperatur keluaran, maka laju aliran massa dingin keluaranpun akan semakin mengecil, begitu pula sebaliknya, untuk meningkatkan laju aliran udara dingin keluaran yang lebih besar akan mengakibatkan temperatur keluaran udara dingin akan meningkat. Untuk meningkatkan laju aliran massa keluaran udara dingin yang lebih besar dapat dilakukan dengan menggabungkan secara peralel terhadap beberapa buah tabung vortex atau dapat pula memilih tabung vortex dengan dimensi atau kapasitas yang lebih besar, tetapi akan terjadi penambahan peralatan atau akan mengubah spesifikasi atau dimensi i tabung vortex.
Upaya untuk meningkatkan efesiensi adiabatik dan kapasitas pendinginan tabung vortex dengan suatu modifikasi tanpa mengubah dimensi dan konstruksi utama tabung vortex telah lakukan oleh . Piralishvili dan Polyaev (1996). Dalam penelitiannya dibuatlah sirkit kedua pada sistem tabung vortex ( double circuit vortex tube) yakni dengan mengambil sebagian dari udara mampat masukan, kemudian disuntikkan ke daerah awal terbentuknya aliran berpusar udara sekunder. Suntikan sejumlah udara pada sirkit kedua (feed back air) dimasukkan dengan cara melubangi
Gambar 2: Skema prinsip penyuntikan udara (double circuit vortex tube). (Piralishvili, 1996)
Penelitian dilakukan dengan menggunakan suatu model tabung vortex dengan geometrik tabung konis dengan berbagai variasi sudut konis. Pada diameter tabung D = 30 mm, dan perbandingan antara panjang tabung dengan diameter tabung, L/D = 9 pada penelitiannya, merupakan ssatu kondisi yang paling optimum.yang terjadi pada sudut konis tabung 30. Tekanan udara mampat masukan 4 barg dan temperatur 200 C . Penurunan temperatur maksimum
∆Td,maks sebesar 440 C pada fraksi massa dingin µt = 0,5 dengan efesiensi adiabatik h = 20 % serta gap katup sumbat, δ sebesar 10 mm. Efesiensi adiabaik maksimum ƞ h maks sebesar 33 % terjadi pada fraksi massa dingin µt = 0,9 dengan penurunan temperatur ∆Td sebesar 380C. Penurunan temperatur maksi–mum terjadi pada rentang 0,4 < µt < 0,5 sedangkan efesiensi adiabatik maksimum terjadi pada rentang 0,8 < µt < 1,0.
Pemasukan udara suntikan diupayakan sedekat mungkin dengan daerah awal terbentuknya aliran berpusar udara sekunder (stagnation point). Bramo (2006) melakukan salah satu studi numerik terhadap daerah stagnasi pada tabung vortex dengan berbagai perbandingan antara panjang tabung dengan diameter tabung, L/D. Panjang daerah stagnasi (stagnation point) terhadap panjang tabung maksimum Z/L = 0,985 terjadi pada kondisi L/D = 9,3 dengan panjang tabung, L = 104 mm. Semakin besar nilai L/D ,semakin kecil nilai Z/L atau jarak antara titik stagnasi dengan ujung katup sumbat semakin menjauh.
Gambar 3. Penunjukan titik stagnasi pada tabungvortex (Bramo,2006)
Udara kompresi Udara dingin keluaran
Udara panas keluaran
Udara suntikan
106 perbandingan antara aliran udara dingin keluaran md
dengan aliran udara mampat masukan m atau
disebut sebagai fraksi massa udara dingin : µd , sedangkan penurunan temperatur udara dingin
keluaran dinyatakan dengan ΔTd, kenaikan temperatur udara panas keluaran dinyatakan dengan ΔTp dan perbedaanantara temperatur keluaran panas dengan temperatur keluaran dingin dintyatakandengan ΔT, maka
: µd = dan
∆ Td = Tm - Td
sedangkan
ΔTp = Tp - Tm
Besarnya kapasitas pendinginan sensibel akibat ekspansi separasi tabung vortex Qv,i.adalah :
Qv = md. cp . ΔTd ...
METODA PENELITIAN
Eksperimen dilaksanakan dengan mempergunakan sebuah model tabung vortex dengan geometri tabung silindris, diameter nominal tabung 12,7 mm atau diameter dalam tabung 10,4 mm serta panjang tabung 100 mm atau L/D = 9,6.. Geometris katup sumbat berbentuk konis dengan sudut kerucut 40o dan terdapat lubang pada bagian tengahnya untuk masuknya udara suntikan dengan diameter lubang d
= 3 mm. Pembangkit vortex mengunakan nosel konvensional berpenampang persegi,` berukuran 1 mm x 1,7 mm dengan 3 alur nosel.
Penelitian ini akan melihat fenomena yang terjadi terhadap peningkatan kapasitas pendinginan dari suatu model tabung vortex akibat adanya masukan udara dengan sengaja pada daerah aliran pusar udara sekunder tanpa terjadi gangguan atau arus balik udara suntikan pada aliran keluaran udara panas. Gambar 4 memperlihatkan skema dari instalasi pengujian.
Udara ambien (1) dimampatkan oleh kompresor (2) hingga mencapai tekanan 7 bar kemudian ditampung terlebih dahulu pada tangki tekan (3) untuk meratakan tekanan. Setelah ke luar tangki tekan diperlukan komponen tambahan seperti katup blokir K(4),
vortex kemudian uap air yang masih terkandung dalam udara di pisahkan lagi pada air sparator F(8).
Setelah melewati air sparator F(8) udara mampat dipisahkan menjadi dua bagian masing masing menuju tabung vortex dan yang lainnya menuju ke bagian saluran udara suntikan. Aliran sparasi udara dingin keluar ke udara ambien dengan pantauan temperatur dingin T(16) pada tekanan P(17) dan debit FM(14).
Aliran sparasi udara panas keluar ke udara ambien dengan pantauan temperatur T(16), pada tekanan P(17) dengan debit keluaran FM (19). Pada kondisi dimana terjadi pemasukan udara suntikan ,tekanan udara suntikan masukan diatur oleh katup pengatur tekanan (25) dengan pantauan tekanan P(24). . Tekanan udara stagnasi dipantau oleh perssure gauge P(21) dengan cara menutup katup K(22), sedangkan aliran udara suntikan pada saat dimasukkan dipantau dengan temperatur T(20) dengan debit FM(23).
Pengambilan data awal diakukan dengan mengatur suatu posisi katup untuk memperoleh debit keluaran udara dingin atau fraksi massa udara dingin yang paling minimum tanpa udara suntikan. Berikutnya setiap pengaturan suatu posisi bukaan katup sumbat untuk mengatur temperatur keluaran awal atau debit keluaran udara dingin awal tanpa udara suntikan , diikuti dengan pemasukan udara suntikan secara bertahap.
Gambar 4. Skema instalasi pengujian
107 apabila efek penurunan temperatur tidak terjadi lagi
apabila dilakukan pemasukan udara suntikan atau terjadi arus balik udara keluaranpanas. Tekanan udara masukan pada penelitian ini divariasikan pada masing- masing tekanan 3 kg/cm2, 4 kg/cm2 dan 5 kg/cm.2
Data yang diperoleh dari pengukuran pada setiap tekanan masukan udara mampat dan pada setiap posisi bukaan katup sumbat dengan dan tanpa pemasukan udara suntikan berupa tekanan udara mampat masukan, Pm, debit udara dingin keluaran, d, debit udara panas keluaran, p, debit udara suntikan s, temperatur udara mampat masukan Tm, temperatur udara dingin keluaran,Td, temperatur udara panas keluaran, Tp, tekanan udara dingin keluaran ,Pd, tekanan udara panas keluaran, Pp, tekanan udara suntikn masukan ,Ps dan temperatur udara suntikan masukan, Ts.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada penelitian ini udara mampat masuk dijaga konstan pada temperatur 27,5oC pada setiap pengambilan data, baik pada saat sebelum dan pada saat pemasukan terhadap udara suntikan
Tekanan udara mampat masukan pada tekanan 5 kg/cm2\
100 110 120 130 140 150
-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Qa (%)
Td (Celcius)
Gambar 5. Grafik prosentase Kapasitas pendinginan terhadap penurunan temperatur udara dingin pada
tekanan masukan Pm = 5 kg/cm2
Gambar . 5 memperlihatkan grafik hasil pengolahan data pada tabung vortex antara kapasitas pendinginan dengan penurunan temperatur keluaran udara dingin akibat pemasukan udara suntikan.
udara suntikan secara bertahap, terjadi penurunan temperatur dingin terendah pada 4,1 dan kenaikan kapasitas pendinginan 22%. . Pemasukan udara suntikan berikutnya akan menaikkan temperatur keluaran udara dingin dan batas akhir pemasukan udara suntikan terjadi pada temperatur dingin keluaran Td = -3,0 dan masih lebih rendah dari temperatur keluaran udara dingin awal, sedangkan kenaikan kapasitas pendinginan mencapai 31%.
Penambahan udara suntikan berikutnya akan mengakibakan terjadinya arus balik sebagian dari udara suntikan ke udara panas keluaran atau sudah mencapai batas pemasukan udara suntikan maksimum.
Pengaturan katup sumbat berikutnya dengan mengatur debit udara dingin keluaran awal d = 1,32 SCFMd atau pada fraksi massa udara dingin awal µd = 0,35 dan temperatur awal keluaran tanpa udara suntikan sebesar 0,9oC, dengan kapasitas pendinginan keluaran
d = 30,83 watt Pemasukan udara suntikan akan menurunkan temperatur dingin keluaran terendah pada temperatur -0,9 dan kenaikan kapasitas pendinginan 33%. Batas akhir pemasukan udara suntikan terjadi pada temperatur dingin keluaran Td
= -0,3 dengan terus meningkatnya kenaikan kapasitas pendinginan hingga mencapai 36 %.
Berikutnya katup sumbat diatur pada debit udara dingin keluaran awal d = 2,14 SCFM atau pada fraksi massa udara dingin awal µd = 0,37 dengan temperatur keluaran awal tanpa udara suntikan sebesar 2,8oC, dengan kapasitas pendinginan keluaran d = 34,34 watt . Pemasukan udara suntikan akan terus menurunkan temperatur dingin hingga mencapai temperatur terendah 0 dan kenaikan kapasitas pendinginan maksimal terjadi sebesar 48% dan juga merupakan batas akhir pemasukan udara suntikan.
Pada pengaturan katup sumbat dengan debit udara dingin keluaran awal d = 3,02 SCFM atau pada fraksi massa udara dingin awal µd = 0,55dengan temperatur keluaran awal tanpa udara suntikan sebesar 4,9oC, dengan kapasitas pendinginan keluaran d = 36,66 . Penurunan temperatur keluaran dingin akibat udara suntikan terus terjadi hingga mencapai temperatur 3 oC dengan kenaikan prosentase kapasitas pendinginan sebesar 24 %.Kenaikan udara suntikan berikutnya.akan mencapai batas pemasukan udara suntikan maksimal terjadi pada temperatur 4,8 oC dengan, prosentase kapasitas pendinginan hanya 18%
108 temperatur udara keluaran dingin dan debit udara
dingin keluaran.
Debit udara dingin keluaran awal berikutnya pada d
= 3,5 SCFM atau pada fraksi massa udara dingin awal µd = 0,66 mempunyai temperatur keluaran awal tanpa udara suntikan sebesar 7,2 oC, dengan kapasitas pendinginan keluaran d = 37,63 watt. Penurunan temperatur keluaran dingin akibat udara suntikanpun terus terjadi hingga mencapai temperatur 6,3 oC dengan kenaikan prosentase kapasitas pendinginan sebesar 11 %.Kenaikan udara suntikan lanjutan akan meningkatkan temperatur udara dingin keluaran di atas temperatur udara keluaran dingin awal tanpa suntikan hingga mencapai temperatur 8,9oC pada prosentase kenaikann kapasitas pendinginanmenjadi turun menjadi 6%. .Temperatur dingin keluaran yang lebih tinggi menyebabkan terjadinya penurunan kapasitas pendinginan keluaran dan kurvapun berbalik arah.
Tekanan udara mampat masukan pada tekanan 4 kg/cm2\
Pada gambar . 6 memperlihatkan grafik hasil pengolahan data pada tabung vortex antara kapasitas pendinginan dengan penurunan temperatur keluaran udara dingin akibat suntikan pada tekanan 4 kg/cm2..:
90 100 110 120 130 140 150
-4 -2 0 2 4 6 8 10 12 14
Qa (%)
Td (Celcius)
Gambar 6. Grafik prosentase Kapasitas pendinginan terhadap penurunan temperatur udara dingin pada
tekanan masukan Pm = 4 kg/cm2
Secara prinsip bentuk kuva keseluruhan pada grafik untuk tekanan 4 kg/cm2 tidak jauh berbeda denganbentuk kurva keseluruhan pada tekenan 5 kg/cm2. Perbedaannya terlihat kenaikan temperatur awal dingin keluaran dan peningkatan prosentase kapasitas pendinginan pada setiap kurva.
udara suntikan secara bertahap, terjadi penurunan temperatur dingin terendah pada -2,7 dan kenaikan kapasitas pendinginan 31%. . Pemasukan udara suntikan berikutnya akan menaikkan temperatur keluaran udara dingin dan batas akhir pemasukan udara suntikan terjadi pada temperatur dingin keluaran Td = --2,4 dan masih lebih rendah dari temperatur keluaran udaradingin awal, sedang kenaikan kapasitas pendinginan terus meningkat hingga 49%. Penambahan udara suntikan berikutnya akan mengakibakan terjadinya arus balik sebagian dari udara suntikan ke udara panas keluaran.
Pengaturan katup sumbat berikutnya dengan mengatur debit udara dingin keluaran awal d = 1,67 SCFM atau pada fraksi massa udara dingin awal µd = 0,35 dan temperatur awal tanpa udara suntikan sebesar 3,3oC, dengan kapasitas pendinginan keluaran d = 22,43 watt Pemasukan udara suntikan akan menurunkan temperatur dingin keluaran terendah pada temperatur -0,1 dan kenaikan kapasitas pendinginan 35%. Batas akhir pemasukan udara suntikan terjadi pada temperatur dingin keluaran Td
= 0,2 dengan terus meningkatnya kenaikan kapasitas pendinginan hingga mencapai 48 %.
Berikutnya katup sumbat diatur pada debit udara dingin keluaran awal d = 2,11 SCFM atau pada fraksi massa udara dingin awal µd = 0,48 dengan temperatur keluaran awal tanpa udara suntikan sebesar 5,5oC, dengan kapasitas pendinginan keluaran d = 25,49 watt . Pemasukan udara suntikan akan terus menurunkan temperatur dingin hingga mencapai temperatur terendah 3,1 dan kenaikan kapasitas pendinginan maksimal terjadi sebesar 33% . Batas akhir pemasukan udara suntikan mencapai temperatur 3,9oC pada kenaikan kapasitas pendinginan 34 %.
Pada pengaturan katup sumbat dengan debit udara dingin keluaran awal d = 2,62 SCFM atau pada fraksi massa udara dingin awal µd = 0,62dengan temperatur keluaran awal tanpa udara suntikan sebesar 8,2oC, dengan kapasitas pendinginan keluaran d = 28,63 watt . Pemasukan udara suntikan akan terus menurunkan temperatur dingin hingga mencapai temperatur terendah 7,8oC dengan kenaikan prosentase kapasitas pendinginan sebesar 19 %.
Kenaikan udara suntikan berikutnya.akan menaikan temperatur keluaran udara dingin hingga mencapai batas pemasukan udara suntikan maksimal terjadi
109 keluaran awal,
Debit udara dingin keluaran awal berikutnya pada d
= 2,79 SCFM atau pada fraksi massa udara dingin awal µd = 0,66 mempunyai temperatur keluaran awal tanpa udara suntikan sebesar 8,4oC, dengan kapasitas pendinginan keluaran d = 28,77 watt. Penurunan temperatur keluaran dingin akibat udara suntikanpun terus terjadi hingga mencapai temperatur 7,3 oC dengan kenaikan prosentase kapasitas pendinginan sebesar 8 %.Kenaikan udara suntikan lanjutan akan meningkatkan temperatur udara dingin keluaran di atas temperatur udara keluaran dingin awal tanpa suntikan hingga mencapai temperatur 11,7 keluaran 2%yang merupakan batas akhir pemasukan udara suntikan.Karena kecilnya perosentse keluaran kapasitas pendinginan, maka kurvapun berbalik arah.
Tekanan udara mampat masukan pada tekanan 3 kg/cm2\
Gambar . 7 memperlihatkan grafik hasil pengolahan data pada tabung vortex antara kapasitas pendinginan dengan penurunan temperatur keluaran udara dingin akibat suntikan pada tekanan masukan 3 kg/cm2.:
100 110 120 130 140 150 160
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Qa (%)
Td (Celcius)
G ambar 7. Grafik prosentase Kapasitas pendinginan
terhadap penurunan temperatur udara dingin pada tekanan masukan Pm = 3 kg/cm2
Pertama katup sumbat diatur untuk memperoleh udara dingin keluaran terendah tanpa pemasukan udara suntikan pada fraksi massa udara dingin awal µd = 0,26 atau pada debit udara dingin keluaran awal d = 1,0 SCFM dan diperoleh temperatur keluaran udara dingin Td = 4,4 dengan kapasitas pendinginan keluaran d = 13,38watt . Kemudian dimasukkan udara suntikan secara bertahap, terjadi penurunan temperatur dingin terendah pada 1,5 dan kenaikan
Pengaturan katup sumbat berikutnya dengan mengatur debit udara dingin keluaran awal d = 1,2 SCFM atau pada fraksi massa udara dingin awal µd = 0,31 dan temperatur awal tanpa udara suntikan sebesar 7,1oC, dengan kapasitas pendinginan keluaran d = 14,18 watt Pemasukan udara suntikan akan menurunkan temperatur dingin keluaran terendah pada temperatur 3,3 dan kenaikan kapasitas pendinginan 38%. Batas akhir pemasukan udara suntikan terjadi pada temperatur dingin keluaran Td
= 5,6 dengan terus meningkatnya kenaikan kapasitas pendinginan hingga mencapai 52 %.
Berikutnya katup sumbat diatur pada debit udara dingin keluaran awal d = 1,4 SCFM atau pada fraksi massa udara dingin awal µd = 0,39 dengan temperatur keluaran awal tanpa udara suntikan sebesar 7,2oC, dengan kapasitas pendinginan keluaran d = 16,46 watt . Pemasukan udara suntikan akan terus menurunkan temperatur dingin hingga mencapai temperatur terendah 4,9 dan kenaikan kapasitas pendinginan maksimal terjadi sebesar 27% . Batas akhir pemasukan udara suntikan mencapai temperatur 6,7oC pada kenaikan kapasitas pendinginan 39 %.
Pada pengaturan katup sumbat dengan debit udara dingin keluaran awal d = 1,66 SCFM atau pada fraksi massa udara dingin awal µd = 0,46dengan temperatur keluaran awal tanpa udara suntikan sebesar 8,6oC, dengan kapasitas pendinginan keluaran d = 17,52 watt. Pemasukan udara suntikan akan terus
menurunkan temperatur dingin hingga mencapai temperatur terendah . 76,6oC dengan kenaikan prosentase kapasitas pendinginan sebesar 23 %.
Kenaikan udara suntikan berikutnya.akan menaikan temperatur keluaran udara dingin hingga mencapai batas pemasukan udara suntikan maksimal terjadi pada temperatur 8,3 oC dengan, prosentase kapasitas pendinginan hanya 33% dari kapasitaspendinginan awal.
Debit udara dingin keluaran awal berikutnya pada d
= 1,8 SCFM atau pada fraksi massa udara dingin awal µd = 0,54 mempunyai temperatur keluaran awal tanpa udara suntikan sebesar 9,6 oC, dengan kapasitas pendinginan keluaran d = 18,67 watt. Penurunan temperatur keluaran dingin akibat udara suntikanpun terus terjadi hingga mencapai temperatur terendah 7,8
oC dengan kenaikan prosentase kapasitas pendinginan
110 terlihat kurvapun berbalik arah.
KESIMPULAN
Berdasarkan pembahasan dari hasil penelitian yang dilakukan, dapatlah diambil beberapa kesimpulan seperti berikut :
1. Akibat suntikan udar a terjadi fenomena penurunan temperatur dan peningkatan debit udara keluaran yang akan meningkatkan kapasitas pendinginan udara
2. Pengaruh tekanan udara mampat masukan terhadap batas penyuntikan udara maksimal tidak terlalu signifikan, terjadi pada fraksi massa udara dingin keluara µd, maks = 0,66 ,untuk tekanan 4 kg/cm2 µd, maks = 0,66 pada tekanan 5 kg/cm2 dan µd, maks = 0,66 dan untuk tekanan 3 kg/cm2 µd, maks = 0,54.
3. Semakin tinggi tekanan udara mampat masukan kenaikan kapasitas pendinginan maks, akibat udara suntikanpun semakin menurun , terjadi pada µd = 0,28 dengan maks = 31 % pada tekanan 5 kg/cm2,; µd = 0,24 dengan maks = 49
% pada tekanan 4 kg/cm2 µd = 0,26 dengan
maks = 57 % pada tekanan 3 kg/cm2
2. Gao.C.M, 2005, Experimental Study on The Ranque-HilchVortex Tube, PhD Dissertation, Technische Universiteit Eindhouven, http :\\
alexandria.tue.nl/extra2/200513271.pdf.
3. Piralishvili S.A.; Polyaev V.M.,1996, Flow and thermodynamics characteristics Of energy separation in a Double-Circuit Vortex Tube – an Experimental Investigation, Experimental Thermal and Fluid Science 1996 ; 12:399-4
4. Http:\\ en. wikipidea.org/wiki/vortex_tube, Vortex Tube.
