TUGAS AKHIR
PENELITIAN ANGKA HAMBAT PANAS KOMPOSIT
HONEYCOMB SERAT SINTETIS – POLIESTER 3 LAPIS
Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
oleh :
JULIANTO PURWAN RIYADI
NIM : D 200 010 028JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
iii
HALAMAN PERSETUJUAN
Tugas Akhir ini telah disetujui oleh pembimbing dengan judul : “Penelitian
Angka Hambat Panas Komposit Honeycomb Serat Sintetis – Poliester 3 Lapis”,
untuk dipertahankan di hadapan Dewan Penguji sebagai syarat untuk memperoleh
gelar Sarjana (S-1) Teknik Mesin di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Nama : JULIANTO PURWAN RIYADI
NIM : D 200 010 028
Hari : ………..
Tanggal : ………..
Mengetahui,
Pembimbing Utama
(Ir. Ngafwan, MT)
Pembimbing Pendamping
HALAMAN PENGESAHAN
Tugas Akhir dengan judul : “ Penelitian Angka Hambat Panas Komposit
Honeycomb Serat Sintetis-Polyester 3 Lapis ”, telah disyahkan oleh Dewan
Penguji sebagai syarat untuk memperoleh gelar Sarjana (S-1) Teknik Mesin di
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta,
pada :
Nama : JULIANTO PURWAN RIYADI
NIM : D 200 010 028
Hari : ………..
Tanggal : ………..
Dewan Penguji :
Ketua Sekretaris
Ir. Ngafwan, MT Marwan Effendy,ST, MT
Anggota
(Nurmuntaha A. N., ST.)
Mengetahui,
Dekan Fakultas Teknik
(Ir. Sri Widodo, MT)
Ketua Jurusan
v
HALAMAN MOTTO
Katakanlah: “Jika kamu benar-benar mencintai ALLAH, ikutilah aku, niscaya
ALLAH mengasihi dan mengampuni dosa-dosamu“.ALLAH Maha Pengampun lagi
Maha Penyayang. (QS.Ali Imron:31)
Maka apabila kamu telah selesai (dari suatu urusan), kerjakanlah dengan
sungguh-sungguh (urusan) yang lain. (QS.Al Insyirah :7)
Rasulullah menasehatkan:
”Mintalah fatwa dari hatimu, Kebaikan itu adalah apa-apa yang tenteram jiwa
padanya dan tenteram pula dalam hati. Dan dosa itu adalah apa-apa yang syak
dalam jiwa dan ragu-ragu dalam hati, walaupun orang-orang memberikan fatwa
kepadamu dan mereka membenarkannya.” (HR.Ahmad)
Sesungguhnya ilmu itu (didapat) dengan belajar, dan rasa murah hati dengan belajar
bermurah hati. Barang siapa menjaga diri dari keburukan dia akan dijaga
( Al Hadits)
Tugas yang tersedia lebih banyak dari waktu yang tersedia ( Al Bana )
Peluang adalah emas kesibukan adalah berkah, tidak dapat mengatur waktu adalah
bencana kehidupan yang besar (Penulis)
Hari ini adalah impian lalu, Hari yang akan datang adalah impian saat ini, maka
Raihlah mimpimu dalam kenyataan kehidupan. (Penulis )
vi
KATA PENGANTAR
Segala puji syukur ke hadirat Allah SWT atas segala rahmat dan
karunia-NYA yang telah terlimpahkan kepada penulis, sehingga Tugas Akhir ini dapat
terselesaikan dengan baik. Sholawat dan salam semoga selalu dilimpahkan kepada
Nabi Besar Muhammad SAW, beserta keluarga dan sahabat-sahabatnya, Amien.
Adapun Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi persyaratan Sidang
Sarjana S-1 pada Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, penulis banyak mendapat bantuan
dari berbagai pihak secara moril maupun materiil. Oleh karena itu pada kesempatan
ini, penulis sampaikan rasa terimakasih yang tulus, kepada :
1. Bapak Ir Sri Widodo, MT, selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
2. Bapak Marwan Effendy, ST, MT., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas
Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
3. Bapak Ir. Ngafwan, MT., selaku Dosen Pembimbing Utama yang telah
membimbing, mengarahkan, memberi petunjuk dalam penyusunan Tugas
Akhir ini dengan sangat perhatian, baik, sabar, serta ramah.
4. Bapak Marwan Effendy, ST, MT, selaku Dosen Pembimbing Pendamping yang
telah meluangkan banyak waktu untuk memberikan bimbingan dan arahan dalam
penyusunan Tugas Akhir ini dengan sangat baik, teliti, sabar serta ramah.
5. Bapak Nurmuntaha A. N., ST., selaku dosen penguji.
vii
7. Dosen Jurusan Mesin beserta Staf Tata Usaha Fakultas Teknik Mesin Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
8. Ayah bunda dan seluruh keluarga, yang dengan kesungguhan juga kerelaan serta
memberi dukungan baik moril maupun materiil di dalam penyusunan Tugas
Akhir ini.
9. Saudaraku keluarga besar Tapak Suci yang telah mengarahkanku menuju jalan
yang lebih baik.
10. Teman-teman BBSkost: Izru, Joko, Ahmat, Adi, Kusnandar, Udik,Gosong alias
siBleck, Pedro, mas Waluyo sekeluarga yang telah menemani selama ini.
11. Teman-teman seperjuangan : Budi Setyadi, mas Anjar, Mumun, Mamik, Nuning,
M.H, Andrea,Tatik, sukses selalu buat kalian.
12. Teman sejatiku yang membuat aku lebih bersemangat dalam hidup ini, semoga
Allah segera mempertemukan kita dalam barokah-Nya.
13. Teman-teman yang tidak dapat disebutkan satu persatu.
Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam pembuatan laporan
Tugas Akhir ini, yang disebabkan adanya keterbatasan-keterbatasan antara lain
waktu, dana, literayur dan pengetahuan yang dimiliki. Mohon maaf sebelum dan
sesudahnya, jika sekiranya terdapat kesalahan-kesalahan penulisan dalam Tugas
Akhir ini. Harapan penulis semoga Tugas Akhir ini bermanfaat khususnya bagi
penulis dan pihak lain yang membutuhkannya. Amin.
Surakarta, Juli 2007
INTISARI
Penelitian ini menjelaskan kajian tentang penelitian angka hambat panas komposit honeycomb serat sintetis-polyester 3 lapis. Penelitian yang dilakukan bertujuan untuk mengetahui angka hambat panas komposit honeycomb serat sintetis-polyester ronggaudara, rongga udara-serbuk kayu-udara, dan rongga serbuk kayu-udara-serbuk kayu, kemudian membandingkan nilai konduktivitas termal dan hambat termal komposit dari ketiga spesimen tersebut.
Dalam penelitian ini diawali dengan membuat spesimen uji berupa komposit honeycomb 3 lapis dari serat sintetis nilon dengan metrik resin polyester. Spesimen diuji pada perangkat penguji dan dihubungkan pada unit kontrol, pengujian dilakukan dengan media air diberi perlakuan panas pada air dan spesimen diberi sekat berupa lempengan aluminium. Pengujian dilakukan sebanyak 25 kali pada kawat 1-1 sampai dengan kawat 5-5 yang dipasang didinding spesimen uji dengan jarak perkawat 0.1 m agar panas yang dialirkan merata pada spesimen. Kondisi suhu ruangan juga harus dijaga tetap stabil supaya pengujian dapat dimaksimalkan. Untuk variasi dilakukan pada rongga spesimen 3 lapis yaitu spesimen 1 (ronga berisi udara), spesimen 2 (rongga berisi udara-serbuk-udara), spesimen 3 (rongga berisi serbuk-udara-serbuk). Setelah spesimen diuji, data diolah untuk mengetahui konduktivitas panas (kc) dan tahanan termal (R).
Berdasarkan hasil pengujian didapatkan nilai konduktivitas panas rongga udara 0.292W/moC, rongga udara-serbuk-udara 0.473W/moC, sedangkan nilai konduktivitas panas rongga serbuk-udara-serbuk 0.487W/moC. Nilai hambat panas rongga udara 13.934oC/W, nilai hambat panas rongga udara-serbuk-udara 8.701oC/W, sedangkan nilai hambat panas rongga serbuk-udara-serbuk 8.228oC/W. Ini artinya nilai konduktivitas panas rongga serbuk kayu-udara-serbuk kayu lebih tinggi dibanding rongga udara maupun rongga udara-serbuk kayu-udara. Sebaliknya nilai hambat panas rongga serbuk kayu-udara-serbuk kayu lebih rendah dibanding rongga udara maupun rongga udara-serbuk kayu-udara
2.3.1. Komposit Serat (Fibrous Composites) ... 8
2.3.2. Komposit Lapis (Laminate Composites) ... 10
2.3.3. Komposit Partikel (Particulate Composites) ... 13
2.4. Unsur Penyusun Komposit Serat (Fibraus Composite) ... 15
2.4.1. Serat (Fibre) ... 16
2.4.2. Matriks ... 17
2.5. Perpindahan Panas ... 20
2.5.1. Perpindahan Panas Konduksi ... 21
2.5.2. Perpindahan Panas Konveksi ... 24
2.5.3. Perpindahan Panas Radiasi ... 25
BAB III. PELAKSANAAN PENGUJIAN ... 29
3.1. Diagram Alir ... 29
3.2. Penyiapan Pembuatan Benda Uji ... 30
3.3. Pengujian Komposit ... 36
3.3.1. Hambat Panas ... 36
BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ... 41
4.1. Hasil Penelitian ... 41
4.1.1. Hasil Perhitungan Rata-rata Perkawat ... 41
4.1.1.a. Hasil Perhitungan Konduktivitas Panas Rata-rata Perkawat .. 41
4.1.1.b. Hasil Perhitungan Hambat Panas Rata-rata Perkawat ... 44
xi
4.1.2.a. Analisis Perhitungan Konduktivitas Panas Untuk
Komposit 3 Lapis Rongga Udara ... 46
4.1.2.b. Analisis Perhitungan Hambat Panas atau Tahanan Termal pada Rata-rata Jumlah Semua Kawat ... 47
4.2. Pembahasan ... 49
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ... 53
5.1. Kesimpulan ... 53
5.2. Saran ... 54
DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Pemakaian komposit pada Boeing 767 ... 5
Gambar 2.2. Berbagai jenis komposit diperkuat serat ... 8
Gambar 2.3. Susunan lapisan simetris ... 10
Gambar 2.4. Lapisan asimetris ... 10
Gambar 2.5. Susunan lapisan asimetris ... 12
Gambar 2.6. Susunan lapisan quasi isentropic ... 12
Gambar 2.7. Dimensi benda pengujian tarik ... 13
Gambar 2.8. Potongan penampang balok ... 13
Gambar 2.9. Karakteristik kegagalan akibat beban impak ... 14
Gambar 2.10. Kurva tegangan-regangan komposit Matrik Failure Mode ... 21
Gambar 2.11. Kurva tegangan-regangan komposit Matrik Failure Mode ... 23
Gambar 3.1. Diagram alir penelitian ... 29
Gambar 3.10. Komposit honeycomb 3 lapis Spesimen Pertama ... 35
xiii
Gambar 3.12. Komposit honeycomb 3 Lapis Spesimen Ketiga ... 35
Gambar 3.13 . Distribusi Temperatur untuk Perpindahan Kalor yang Tetap ... 36
Gambar 3.14. Distribusi Perpindahan Kalor ... 37
Gambar 3.15. Skema rangkaian alat uji panas ... 37
Gambar 3.14. Alat uji panas ... 38
Gambar 3.14. Skema pencatatan suhu ... 39
Gambar 4.1. Grafik hubungan konduktivitas panas dengan variasi spesimen komposit 3 lapis ... 49
Gambar 4.2. Grafik hubungan konduktivitas panas dengan variasi spesimen komposit 3 lapis dimana TK, T1, T2, T3, dan t dijumlah langsung 50 Gambar 43. Grafik hubungan tahanan termal dengan variasi spesimen komposit 3 lapis ... 51
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Klasifikasi dari berbagai macam jenis ... 17
Tabel 2.2. Nilai Konduktivitas Termal beberapa Material Pada 00C ... 24
Tabel 4.1. Hasil Perhitungan Sumber Panas Komposit 3 Lapis ... 42
Tabel 4.2. Hasil Perhitungan Konduktivitas Panas Komposit 3 Lapis ... 43
Tabel 4.3. Hasil Perhitungan Tahanan Termal Komposit 3 Lapis ... 45
Tabel 4.4. Hasil Perhitungan Sumber Panas Jumlah Semua Kawat Komposit 3 Lapis ... 46
Tabel 4.5. Hasil Perhitungan Konduktivitas Panas Jumlah Semua Kawat Komposit 3 Lapis ... 47
xv
DAFTAR NOTASI
A =Luas (m2)
q = Laju perpindahan kalor (watt)
k = Konduktivitas termal W/moC)
Rth = Tahanan termal (oC/W)
h = Koefisien perpindahan panas konveksi (W/moC)
İ = Emisivitas
ı = Konstanta proporsionalitas (tetapan Stefan Bolzman), 5.669.10-8 W/m2 K4
