Tugas Akhir Analisis Perpindahan Panas dan Massa pada Inkubator Bayi dengan Variasi Tipe Dinding dan Overhead Screen

(1)

Tugas Akhir

Analisis Perpindahan Panas dan Massa pada Inkubator

Bayi dengan Variasi Tipe Dinding dan Overhead Screen

Ruri Agung Wahyuono

NRP. 2408100014

Pembimbing:

DR. Ridho Hantoro, S.T., M.T.

DR. Gunawan Nugroho, S.T., M.T.

(2)

HASIL dan PEMBAHASAN

VERIFIKASI HASIL SIMULASI AWAL CFD

31.5 32 32.5 33 33.5 34 34.5 35 35.5 30 32 34 36 38

Pengaturan Temperatur (derajat Celcius)

31.5 32 32.5 33 33.5 34 34.5 35 35.5 30 32 34 36 38

T e m p e ra tu r P e n g u k u ra n d a n S im u la s i C F D ( d e ra ja t C e lc iu s )

Temp. Pengukuran Titik 1 Temp. Simulasi CFD Titik 1

Temp. Pengukuran Titik 2 Temp. Simulasi CFD Titik 2

Temperatur Titik Pengukuran T1 dan T2

Eror min = 0,86% Eror max = 2,42%

(3)

HASIL dan PEMBAHASAN

VERIFIKASI HASIL SIMULASI AWAL CFD

Temperatur Titik Pengukuran T3 dan T4

31.5 32 32.5 33 33.5 34 34.5 35 35.5 30 32 34 36 38 31.5 32 32.5 33 33.5 34 34.5 35 35.5 30 32 34 36 38

T e m p e ra tu r P e n g u k u ra n d a n S im u la s i C F D ( d e ra ja t C e lc iu s )

Temp. Pengukuran Titik 4 Temp. Simulasi CFD Titik 4 Temp. Pengukuran Titik 3 Temp. Simulasi CFD Titik 3

(4)

HASIL dan PEMBAHASAN

VERIFIKASI HASIL SIMULASI AWAL CFD

Kecepatan Aliran Udara di dalam Inkubator

31.50 32 32.5 33 33.5 34 34.5 35 35.5 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12

K e c a p a ta n A lir a n U d a ra P e n g k u ra n d a n S im u la s i (m /s )

Kecepatan Udara Hasil Pengukuran Kecepatan Udara Hasil Simulasi

Eror min = 3,37% Eror max = 20%

Secara keseluruhan data hasil simulasi temperatur dan kecepatan aliran udara dengan CFD terverifikasi dengan hasil yang baik  Inisiasi kondisi batas dapat digunakan untuk pemodelan pada inkubator yang dimodifikasi

(5)

HASIL dan PEMBAHASAN

DISTRIBUSI TEMPERATUR DALAM INKUBATOR

Kontur distribusi temperatur (K) dalam inkubator : (a) dinding tunggal,

(b) dinding tunggal dengan overhead screen, (c) dinding ganda, (d) dinding ganda dengan overhead screen

Pengaturan Temperatur Ruang 32o_C

Inkubator dinding tunggal memiliki

distribusi

temperatur paling baik

(6)

HASIL dan PEMBAHASAN

DISTRIBUSI ALIRAN UDARA

Path line kecepatan aliran udara (m/s) dalam inkubator : (a) dinding tunggal, (b) dinding tunggal dengan overhead screen, (c) dinding ganda, (d) dinding ganda dengan overhead screen

(7)

HASIL dan PEMBAHASAN

DISTRIBUSI ALIRAN UDARA

Inkubator Dinding Tunggal Inkubator Dinding Tunggal – Overhead Screen

Inkubator Dinding Ganda Inkubator Dinding Ganda – Overhead Screen

Rata-rata terjadi peningkatan kecepatan aliran udara yang kembali ke tubuh bayi akibat adanya penambahan dinding dalam

(8)

HASIL dan PEMBAHASAN

KEHILANGAN PANAS RADIASI

Kontur fluks radiasi (W/m2_{) dalam inkubator : (a) dinding tunggal,}

(b) dinding tunggal dengan overhead screen, (c) dinding ganda, (d) dinding ganda dengan overhead screen

(9)

HASIL dan PEMBAHASAN

KEHILANGAN PANAS RADIASI

31.51 32 32.5 33 33.5 34 34.5 35 35.5 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2

Pengaturan temperatur (derajat Celcius)

K e h il a n g a n p a n a s r a d ia s i (W ) Dinding tunggal

Dinding tunggal dengan overhead screen Dinding ganda

Dinding ganda dengan overhead screen

Tren kehilangan panas radiasi terendah pada inkubator dinding

(10)

HASIL dan PEMBAHASAN

KEHILANGAN PANAS KONVEKSI

Koefisien Konveksi Permukaan Bayi

Kontur Koef. konveksi Permukaan Bayi (W/m2_{K) dalam inkubator : (a) dinding}

tunggal, (b) dinding tunggal dengan overhead screen, (c) dinding ganda, (d) dinding ganda dengan overhead screen

(11)

HASIL dan PEMBAHASAN

TEMPERATUR SEKITAR TUBUH BAYI

Inkubator Dinding Tunggal Inkubator Dinding Tunggal – Overhead Screen

(12)

HASIL dan PEMBAHASAN

KEHILANGAN PANAS KONVEKSI

31.5 32 32.5 33 33.5 34 34.5 35 35.5 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

K e h il a n g a n P a n a s K o n v e k s i (W ) Dinding Tunggal

Dinding Tunggal - Overhead Screen Dinding Ganda

Dinding Ganda - Overhead Screen

Kehilangan panas konveksi relatif jauh lebih rendah dibandingkan kehilangan panas radiasi. Inkubator dinding ganda efektif menurunkan kehilangan panas konveksi.

(13)

HASIL dan PEMBAHASAN

VERIFIKASI HASIL SIMULASI KEHILANGAN PANAS

31.5 32 32.5 33 33.5 34 34.5 35 35.5 12 14 16 18 20 22 24 26 28

F lu k s K e h il a n g a n P a n a s R a d ia s i d a n K o n v e k s i (W /m 2) Dindinding Tunggal

Dinding Tunggal - Overhead Screen Dinding Ganda

Dinding Ganda - Overhead Screen

Elabbassi dkk (2004)

Hey & Katz (1970)

Tren dry heat loss(konveksi dan radiasi) secara simulasi hampir sama dengan hasil eksperimen  representasi secara riil

kehilangan panas pada model inkubator yang lain.

(14)

HASIL dan PEMBAHASAN

KETIDAKSEIMBANGAN PANAS TOTAL

31.5 32 32.5 33 33.5 34 34.5 35 35.5 2.4 2.6 2.8 3 3.2 3.4 3.6 3.8 4

Pengaturan temperatur (derajat Celcius)

K e ti d a k s e im b a n g a n p a n a s t o ta l (W ) Dinding tunggal

Dinding tunggal dengan overhead screen Dinding ganda

Dinding ganda dengan overhead screen

Catatan: laju kehilangan panas evaporasi adalah sama untuk semua kondisi

karena hanya dipengaruhi oleh massa dan umur pasca lahir bayi.

Inkubator dinding ganda menyebabkan

ketidakseimbangan panas total terendah

dibandingkan model inkubator lain

(15)

KESIMPULAN

1)Penambahan dinding dalam pada inkubator menyebabkan penurunan

temperatur rata-rata ruang inkubator sebesar 0,2 – 0,3o_{C serta}

mengurangi kehilangan panas pada tubuh bayi cukup signifikan sebesar 8 – 10 Watt.

2)Penambahan overhead screen pada inkubator dinding tunggal

menyebabkan penurunan temperatur rata-rata ruang sekitar 0,3 – 0,5o_C

dan menyebabkan kehialangan panas total semakin berkurang 5 – 9 Watt.

3)Penambahan overhead screen dapat menurunkan temperatur rata-rata

ruang inkubator dinding ganda secara signifikan hingga 1,07o_{C serta}

kehilangan panas total pada tubuh bayi mengalami peningkatan 2 - 5 Watt.

4)Inkubator dinding ganda merupakan model inkubator dengan distribusi temperatur dan aliran udara yang baik serta menyebabkan kehilangan panas total yang paling minimum untuk mendukung tercapainya kondisi

(16)

REFERENSI

Dollberg, Shaul & Hoath, Steven B. (2001), “Temperature Regulation in Preterm Infants: Role of The Skin-Environment Interface,”

lmountacer B. Elabbassi, Khalid Belghazi, Ste´phane Delanaud, J. P. Libert (2004) .Dry heat loss in incubator: comparison of two premature newborn sized manikins.

Ginalsi, Maciej K., A. J. Nowak, L. C. Wrobel (2007). A combined study of heat and mass transfer in an infant incubator with an overhead screen.

Hey, E. N. & Katz, G. (1970). “The optimum termal environment for naked babies,” Archives of Disease in Childhood.

Indrasanto, E., N. Dharmasetiawati, R. Rohsiswanto, R. K. Kaban (2010). Termoregulasi Neonatus, Ikatan Dokter Anak Indonesia (IDAI)

Laroia N, Phelps D. L, Roy J. (2007). Double wall versus single wall incubator for reducing heat loss in very low birth

weight infants in incubators.

McCall EM, Alderdice FA, Halliday HL, Jenkins JG, Vohra S (2006). “Interventions to prevent hypothermia at birth in preterm and/or low birth weight babies,”

Sauer, Dane, dan Viser (1984), “New standards for neutral termal environment of healthy very low birth weight infants in week one of life,”

Sullivan, K, Ibe, O. E., Austin, T, Fabanwo, O., Disu, E., Costello, A. M. de L. (2004), “A comparison of kangaroo mother care and conventional incubator care for termal regulation of infants < 2000 g in Nigeria using continuous ambulatorytemperature monitoring (Abstract),”

Yudiyana, I Nyoman (2009). Analisis Distribusi Temperatur Pada Matras “Baby Incubator” (Abstrak). Tugas Akhir. Teknik Fisika, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya.

(17)