ISSN 2338 – 414X
Nomor 1/Volume 3/Juli 2015
P R O S I D I N G
KONFERENSI NASIONAL
ENGINEERING PERHOTELAN
“INOVASI TEKNOLOGI UNTUK MENINGKATKAN KUALITAS INDUSTRI PARIWISATA”
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Udayana ISSN 2338 - 414X
Jurusan Teknik Mesin
Fakultas Teknik, Universitas Udayana Kampus Bukit Jimbaran, Bali 80362 Telp./Fax.: +62 361 703321
http://www.mesin.unud.ac.id
i
ISSN: 2338-414X
Prosiding Konferensi Nasional Engineering Perhotelan VI – 2015 11 – 12 Juni, 2015
Ketua Editor : Dr. I Made Parwata, ST.,MT Editor Pelaksana : Ainul Ghurri, S.T., M.T., Ph.D.
Dr. Wayan Nata septiadi, ST, MT
I Ketut Adi Atmika, S.T., M.T.
IG Teddy Prananda Surya, S.T., M.T.
I.D.G Ary Subagia, S.T,M.T, Ph.D
Penyunting Ahli : Prof.Ir.Ngakan Putu Gede Suardana,MT.,Ph.D (UNUD) Prof.I Nyoman Suprapta Winaya, ST., MASc, PhD (UNUD) Prof.Dr. ING Antara M.Eng. (UNUD)
Prof.Dr. Tjok Gd. Tirta Nindhia (UNUD)
Dr. Ir. I Wayan Surata, MErg (UNUD) Prof.Dr.Ing. Mulyadi Bur (Sekjen BKSTM)
Prof. Dr. Kuncoro Diharjo, ST,MT. (UNS) Prof Johny Wahyuadi M, DEA (UI)
Prof. Dr-Ing. Nandy Putra, (UI)
Prof. Dr. Ir. Satryo Soemantri Brodjonegoro (ITB) Dr Caturwati (UNTIRTA)
Fauzun, ST.,MT. PhD.(UGM)
Hak Cipta @ 2014 oleh KNEP VI – 2015
Jurusan Teknik Mesin – Universitas Udayana.
Dilarang mereproduksi dan mendistribusi bagian dari publikasi ini dalam bentuk maupun media apapun tanpa seijin Jurusan Teknik Mesin – Universitas Udayana.
Dipublikasikan dan didistribusikan oleh Jurusan Teknik Mesin – Universitas
Udayana, Kampus Bukit Jimbaran, Bali 80362, Indonesia.
ii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena berkat rahmatNya acara Konferensi Engineering Perhotelan VI (KNEP-VI) bisa terselenggara pada tanggal 11-12 Juni 2015 di Universitas Udayana Bali, Kampus Sudirman.
KNEP-VI, 2015 ini diselenggarakan sebagai suatu forum untuk membirarakan, mendiskusikan serta mempresentasikan inovasi inovasi teknologi yang telah dilakukan oleh berbagai kalangan yang nantinya dapat dimanfaatkan untuk peningkatan kualitas industri pariwisata, khususnya di daerah Bal, yang di kelompokkan ke dalam lima topik yakni:
1.
Engineering Perhotelan: manajemen dan optimasi sistem energy, sistem pengamanan, sistem air dan perpipaan.
2.
Energi dan Thermofluid: perpindahan kalor, mekanika fluida, termodinamika, sistem energy baru terbarukan, teknologi pembangkit energi, teknologi nuklir.
3.
Material : teknologi pengelasan, korosi, teknologi pengecoran, polimer dan komposit,pengembangan material, nano teknologi dan nanomaterial.
4.
Disain dan Manufaktur: desain dan sistem permesinan, pabrikasi, optimasi permesinan, otomatisasi dan sistem control permesinan.
5.
Industri Pariwisata Kreatif: teknologi penunjang manajemen pariwisata, manajemen industri pariwisata, kebijakan energi, pengelolaan dampak lingkungan.
Adapun jumlah makalah yang dipresentasikan dalam konferensi ini berjumlah 71 makalah yang mencakup lima topik di atas.
Kami mengucapkan terima kasih kepada
keynote speaker, para akademisi, peneliti,praktisi dan professional di bidang perhotelan yang telah mengirimkan artikelnya, serta semua pihak yang meliputi panitia pengarah, panitia pelaksana,
scientific committee danpihak-pihak yang telah terlibat dan membantu terselenggaranya kegiatan ini dengan sukses.
Denpasar, Bali, 8 Juni 2015 Ketua Panitia KNEP VI,
Dr. I Made Parwata, ST.,MT
iii
DAFTAR ISI
Kata Pengantar ii
Daftar Isi iii
Makalah KNEP VI - 2015 Energi dan Tehrmofluid
ET 01
Analisa Pengaruh Variasi Kapasitas Uap Terhadap Efisiensi Ketel Uap di PT. Sinar Sosro Banyuasin-Sumatera Selatan - Aneka Firdaus, Erwin Sirait
1
ET 02
Kajian Kelayakan Sistem Kogenerasi Turbin Gas Bandara Udara- I Made Astina dan Arief Hariyanto
9
ET 03
Aplikasi PCM Bees Wax sebagai Teknologi Penyimpan Energi (thermal energy storage) pada Pemanas Air Domestik- Adi Winarta, Muhammad Amin, Nandy Putra
21
ET 04
Pengujian Performansi Model Sistem Pompa Tunggal yang Beroperasi pada Berbagai Temperatur Fluida Kerja- I Wayan Suma Wibawa
29
ET 05
Uji Performansi Gasifikasi Limbah Jerami Menggunakan Gasifier Kompor Biomass UB-03- Ahmad Maulana, I Nyoman Suprapta Winaya, I Wayan Bandem Adnyana
39
ET 06
Investigasi Eksperimental Pengaruh Laju Aliran Massa Air pada Solar Termal Tipe CPC - Edi Marzuki, Mokhamad Hasan, Yogi Sirod Gaoz, Mulya Juarsa, Muhamad Yulianto
47
ET 07
Metode Konstruksi Kolektor Surya CPC Berselubung Kaca sebagai Media Evaporasi Sistem ORC- Dwi Yuliaji, Yogi Sirod Gaoz, Tachli Supriyadi, Roy Waluyo, Mulya Juarsa, Muhamad Yulianto
57
ET 08
Pengaruh Saluran Pemasukan Udara terhadap Unjuk Kerja Kompor Teknologi Tepat Guna dengan Bahan Bakar Biomassa Ranting dan Limbah Potongan Kayu Kering- I Wayan Joniarta
67
ET 09
Perancangan Burner Berbahan Bakar Oli Bekas dengan Sistem Steam Atomizing Burner- Maramad Saputra Nara, I Gst. Bagus Wijaya Kusuma, I DGP Swastika
77
ET 10
Rancang Bangun Resirkulator Emisi Gas Buang Mesin Sepeda Motor Empat Langkah - I Ketut Adi, I Gusti Bagus Wijaya Kusuma, I Wyn Bandem Adnyana
85
ET 11
Penggunaan Kabut Air untuk Memadamkan Api Kebakaran- I G.N.Bagus Mahendra Putra, Ainul Ghurri
89
ET 12
Pengaruh Penambahan Gas Argon dan Variasi Holding Time pada Proses Pirolisis Batok Kelapa Muda Terhadap Nilai Kalor Bakar - I W Ambara Antara, I N Suprapta Winaya, I K G Wirawan
97
iv
ET 13Perbandingan Performansi Briket Sabut Kelapa Muda, Serbuk Gergaji dan Campurannya-I A Eka Pertiwi Sari, Yudhi Setiawan, I G Kt Sukadana, Wayan Nata Septiadi
105
ET 14
Analisis Komputasi Pengaruh Geometri Muka terhadap Koefisien Hambatan Aerodinamika pada Model Kendaraan - Rustan Tarakka, A. Syamsul Arifin P, Yunus
113
ET 15
Kajian Eksperimental Pemanfaatan Panas Buang Kondensor Air Conditioning Sebagai Alternatif Penghasil Energi Listrik dengan Bantuan Generator Termoelektrik - Sri Poernomo Sari, Pujang Setia, Trivani Achirudin, Bambang Suryawan
121
ET 16
Perancangan Roket Berbahan Bakar Padat dengan Diameter 35mm- I Nyoman Gede Paramarta, Dewa Gede Angga Pranaditya
131
ET 17
Pengaruh Variasi Konsentrasi Arak Bali Terhadap Torsi, Daya dan Konsumsi Bahan Bakar Sepesifik Mesin Empat Langkah - I Gusti Ketut Sukadana
137
ET 18
Pengaruh Alur Berbentuk Segi Empat pada Permukaan Silinder Terhadap Koefisien Drag dengan Variasi Jarak Antar Alur- Si Putu Gede Gunawan Tista, Wayan Nata Septiadi, I Gede Agus Ari Wahyudi
143
ET 19
Pemanfaatan Energy Recovery pada Destilasi Air Energy Surya - I Gusti Ketut Puja, FA Rusdi Sambada
151
ET 20
Evaluasi Sudut Semprot Minyak Kelapa pada Ujung Nosel dengan Pemanasan Awal Berbentuk Straight- I Ketut Gede Wirawan, Made Sucipta, I Putu Agus Arisudana
161
ET 21
Pengujian Unjuk Kerja Kincir Air Sudu Lurus sebagai Penggerak Pompa Torak - I Wyn Rama Wijaya, I Gst Ketut Sukadana, Wayan Nata Septiadi
163
ET 22
Pengaruh Penempatan Sirip Berbentuk Segitiga yang Dipasang secara Aligned dan Staggered terhadap Performansi Kolektor Surya Pelat Datar - Ketut Astawa, I Nengah Suarnadwipa
167
ET 23
Pengaruh Volume Tabung Udara terhadap Performansi Pompa - Made Suarda, A.A. Adhi Suryawan, Made Sucipta, I G.A. Indra Setiawan
175
ET 24
Karakteristik Pendinginan Evaporatif Menggunakan Cooling Pads - I Gusti Ngurah Putu Tenaya, Ainul Ghurri, I Gede Purwata
183
ET 25
Solar Energy Electric 10kw With “Sliver 3000” And Changeover Switch Based Plc Festo And Green Power Gas Generator Set With Grid Line Lpg Fuel- Suprapto Widodo, Nurman, M.
Syahruddin
189
ET 26
Karakterisasi Kinerja Pipa Kalor Bertingkat dengan Wick Screen Mesh untuk Pendingin CPU- 193
v
Wayan Nata Septiadi, I Gede Putu Agus Suryawan, I Ketut Gede Wirawan, I Komang Jana Mujaya, Mochamad Rizal Sugiono, Putu Wardana
Grup Engineering Perhotelan EP 01
Lean Maintenance di Industri Perhotelan: Sebuah Tinjauan Literatur- I Wayan Suweca 201
Grup Material M 01
Pengaruh Perlakuan Quench Temper dan Karburisasi Terhadap Sifat Mekanik dan Struktur Mikro Baja Karbon Medium Untuk Aplikasi Otomotif - Abdul Aziz
209
M 02
Karburasi dengan Katalisator Serbuk Cangkang Kerang Darah (Anadara Granosa) pada Baja ST 37- Johannes Leonard
217
M 03
Pengaruh Variasi Temperatur Perlakuan Panas Terhadap Kekuatan Mekanis pada Baja Karbon AISI1045 - La Atina, Hammada Abbas
225
M 04
Katalisator Cangkang Keong Mas Terhadap Sifat Mekanik Baja ST42 melalui Proses Kaburasi - Abdul Hay, Arief Darmawa
231
M 05
Pemanfaatan Ampas Tebu sebagai Reinforcement pada Pembuatan Rem Komposit Berbahan Alami- Agus Triono
243
M 06
Analisa Kekuatan Sambungan Pipa Baja Karbon dan Besi Cor Berbasis Teknologi Las Gesek (Friction Welding) - Nur Husodo, Budi Luwar S, Hagi Astono P, Sri Bangun S, Rachmad Hidayat
249
M 07
Pengembangan Bahan Cetakan Alternatif pada Proses Pembuatan Genta Untuk Meningkatkan Sifat Mekanik dan Struktur Mikro Paduan Perunggu - I Made Gatot Karohika, I Nym Gde Antara
259
M 08
Karakteristik Redaman Suara Komposit Polyester Berpenguat Serat Tapis Kelapa - I Made Astika, I Gusti Komang Dwijana
265
M 09
Pengujian Propagasi Gelombang Mikroelektromagnetik pada Komposit Epoxy Berpenguat Serat Ijuk- Nitya Santhiarsa, Eko Marsyahyo, Achmad Assad Sonief, Pratikto
273
M 10
Sifat Kekerasan Lapisan Krom Baja St 60 pada Perlakuan Temperatur dan Tegangan dengan Proses Elektroplating- Ketut Suarsana
279
M 11
Pack Carburizing Baja Karbon Rendah - Dewa Ngakan Ketut Putra Negara, I Dewa Made Kirshna Muku
285
M 12
Kekuatan Tekan Komposit Serat Limbah Pisang dengan Matriks Epoksi sebagai Bahan Socket Prosthesis- Agustinus Purna Irawan, I Wayan Sukania
291
vi
M 13Pengembangan Indentation Size Effect (ISE) dalam Penentuan Koefisien Pengerasan Regang Baja - I Nyoman Budiarsa
295
M 14
Pengaruh Korosi Air Laut pada Kekuatan Tarik Sambungan Las Kombinasi Stainless Steel 304- 201- Tjokorda Gde Tirta Nindhia
297
M 15
Kekuatan Tarik dan Kekuatan Lentur Komposit Epoxy Berpenguat Serat Sisal pada Fraksi Volume yang Berbeda- I Putu Lokantara, I Wayan Surata, NPG Suardana, Ade Putra Arimbawa
301
M 16
Analisis Koefisien Absorpsi Bunyi pada Komposit Penguat Serat Alam dengan Menggunakan Alat Uji Tabung Impedansi 2 Microphone- Cok Istri Putri Kusuma Kencanawati, I Ketut Gede Sugita, I Gusti Ngurah Priambadi
307
M 17
Studi Dendrite Arm Spacing (Das) dan Porositas pada Pengecoran Perunggu 20% Sn sebagai Bahan Gamelan- I Ketut Gede Sugita, Ketut Astawa, I.G.N. Priambadi
313
Grup Desain dan Manufaktur DM 01
Pendekatan Lean Maintenance untuk Perbaikan Sistem Pemeliharaan- H. HARI SUPRIYANTO 319
DM 02
Studi Karakteristik Pencampuran pada Pergeseran Pusat Putaran dengan Tool CFD - Zumrotul Ida, Moch. Agus Choiron
325
DM 03
Penerapan Teknologi Hybrid Crash Box sebagai Peningkatan Energi Absorbtion- Agus Wahyu Prasetyo, Moch. Agus Choiron
331
DM 04
Pengaruh Nose Radius Mata Pahat Terhadap Nilai Kekasaran Permukaan Baja AISI D3 pada Proses Pembubutan- Sobron Lubis, Rosehan, Candy Alipin
337
DM 05
Rancang Bangun Mesin Pengaduk Adonan Kulit Mochi untuk Meningkatkan Mutu Produk- SilviAriyanti dan Wildan Yoga Pratam
347
DM 06
Perancangan Teknik Berbasis Optimasi Numerik Menggunakan Algoritma Genetik Untuk Permasalahan Berkendala - Muhammad Idris
357
DM 07
Pengaruh Pendinginan Oli dan Air Terhadap Kekuatan Las Gesek Pada Baja ST42- Hammada Abbas , Arfandy
369
DM 08
Desain dan Analisa Pisau Penghancur Bonggol Jagung Sebagai Salah Satu Bahan Pakan Ternak dengan Menggunakan Software Ansys 12.1 - Liza Rusdiyana, Suhariyanto, Gathot Dwi Winarto, Syamsul Hadi, Mahirul Mursid
375
DM 09
Crack Opening Evaluation due to One Single Overload on CCS- Nafisah Arina Hidayati 385
vii
DM 10Analisa Perhitungan Gaya pada Implant Broad Plate Narrow LC-DCP 10 Holes yang Tertanam di Tulang Kering Kaki Manusia - Budi Luwar S, Nur Husodo, Sri Bangun Setyawati, Rizki Krisnando Rachmad Hidayat
395
DM 11
Pengembangan Model Total Biaya Sistem Produksi Pembuatan Kapal Layar Phinisi dengan Critical Path Metdhot (Cpm) - Dirgahayu Lantara
405
DM 12
Perancangan Rasio Sistem Transmisi dengan Progresi Geometri Bebas untuk Kendaraan Penggerak Roda Belakang- I Gusti Agung Kade Suriadi, AAIA. Sri Komaladewi, I Ketut Adi Atmika
415
DM 13
Karakteristik Traksi dengan Kontrol Rasio CVT Pada Kendaraan Mikro Hibrida - I Ketut Adi Atmika, I.D.G. Ary Subagia, I Made Dwi Budiana P.
423
DM 14
Simulation of Integrated Double Pendulum with MATLAB/Simulink and Solidworks Softwares - I Wayan Widhiada
433
DM 15
Analisa Cost Down Time Komponen Kritis Mesin Pembersih Gallon Pt. X Menggunakan Metide Rcm - Ida Bagus Gde Ardhikayana
441
DM 16
Kekasaran permukaan baja karbon sedang akibat proses sand-blasting dengan variasi jarak nosel - I Made Widiyarta, I Made Parwata dan I Putu Lokantara
453
Grup Industri Pariwisata Kreatif IPK 01
Analisis dan Pemetaan Tingkat Kebisingan Berbagai Kawasan di Kota Denpasar- Aris Budi Sulistyo, I Ketut Gede Sugita, dan Cok Istri P. Kusuma K.
457
IPK 02
Aplikasi Search Engine Perpustakaan Petra Berbasis Android Dengan Apache SOLR- Andreas Handojo, Adi Wibowo, Monika Irfanny, Agnes Yustivani, Fenny Valentine
467
IPK 03
Transkripsi Musik Gong Timor Menggunakan Continous Wavellet Transform - Yovinia C H Siki, Yoyon K Suprapto
475
IPK 04
Usulan Perbaikan Kualitas Penggulungan Benang Nilon dengan Menggunakan Metode Six Sigma di PT. XYZ- I Wayan Sukania, Iphov Kumala Sriwana, dan Edwin Suryajaya
483
IPK 05
Peningkatkan Pendapatan Kelompok Linggasana dan Denbantas dengan Mesin Pencacah Sampah Organik untuk Kompos- I Gede Putu Agus Suryawan, I Gst. A. K.
Diafari D. Hartawan, Cok. Istri P. Kusuma Kencanawati
491
IPK 06
Rancang Bangun Aplikasi Pendataan Member Restoran pada Ponsel Pintar Berbasis Android- I G.A.K. Diafari Djuni H, N.M.A.E.D. Wirastuti, I M.A. Suyadnya,
A.A.K. Aditama
497
viii
IPK 07Pengembangan Potensi Biogas Skala Rumah Tangga di Desa Ped-Nusa Penida- I Wayan Surata, Tjokorda Gde Tirta Nindhia
507
IPK 08
Analisis Postur Operator Quality Control terhadap Resiko Musculoskeletal Disorders (Studi Kasus Visual Inspection Departemen Produksi PT. Widatra Bhakti)- Fu’ad Kautsar, Dayal Gustopo, Fuad Achmadi
513
IPK 09
Mekanisasi Kemudi Empat Roda (4ws) Pendukung Transportasi Pariwisata - I.D.G Ary Subagia, NPG. Suardana, IM. Dwi Budiana, Dea Indrawan
517
Konferensi Nasional Engineering Perhotelan VI, Universitas Udayana, 2015 143
Pengaruh alur berbentuk segi empat pada permukaan silinder terhadap koefisien drag dengan variasi jarak antar alur
Si Putu Gede Gunawan Tista1), Wayan Nata Septiadi2), I Gede Agus Ari Wahyudi3)
1)Jurusan Teknik Mesin, Universitas Udayana Kampus Bukit Jimbaran, Bali 80362 Email: [email protected]
2)Jurusan Teknik Mesin, Universitas Udayana Kampus Bukit Jimbaran,Bali 80362
Email: [email protected]
Abstrak
Banyak peralatan yang menggunakan silinder dalam aplikasi engineering, seperti cerobong asap, tiang penyangga jembatan dan sebagainya. Peralatan-peralatan ini mengalami drag akibat adanya hembusan udara yang mengalir melaluinya. Adanya drag akan menyebabkan kekuatan konstruksi peralatan tersebut berkurang. Salah satu upaya untuk mengurangi drag adalah dengan membuat alur berbentuk segi empat pada permukaan silinder. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh alur berbentuk segi empat pada permukaan silinder terhadap koefisien drag dengan variasi jarak antar alur. Penelitian ini dilakukan pada wind tunnel yang terdiri dari blower, pipa pitot, U manometer, inclined manometer, neraca digital, silinder. Silinder diletakkan vertikal dengan variasi jarak antar alur 30 mm, 40 mm dan 50 mm. Lebar alur 3 mm dan dalamnya 2 mm. Bilangan Reynolds berdasarkan diameter silinder D = 60 mm adalah Re = 3,64 x 104. Distribusi tekanan diperoleh dengan mengukur tekanan permukaan silinder pada 36 titik dengan interval 10o . Pengukuran gaya drag diperoleh dengan menggunakan neraca digital yaitu dengan mencatat besarnya massa , lalu mengalikan dengan gravitasi didapat gaya drag. Hasil penelitian menunjukkan, penurunan drag terbesar terjadi pada jarak antar alur 50 mm dengan nilai CD =0,33175, besarnya penurunan yaitu 29,86% dibandingkan silinder tanpa alur.
Kata kunci: silinder beralur segi empat, Jarak antar alur, koefisien drag
Abstract
Many devices that use cylinders in engineering applications, such as smoke chimney, bridge support column ,etc. The equipment is undergoing drag due to the airflow that flows through it. The existence of the drag will cause the power of the equipment construction is reduced.
One effort to reduce drag is to create a rectangular-shaped grooves on the surface of the cylinder. The purpose of this study was to determine the effect of a rectangular groove on the cylinder surface with a drag coefficient of variation of the distance between the grooves.
This research was conducted at the wind tunnel which consists of a blower, pitot pipe, U manometer, inclined manometer, digital balance, cylinder. The cylinder is placed vertically with a variation of the distance between the grooves 30 mm, 40 mm and 50 mm. Groove width 3 mm and depth of 2 mm. Reynolds number is based on the cylinder diameter D = 60 mm is Re = 3.64 x 104. The pressure distribution is obtained by measuring the surface pressure cylinder at 36 points with 10o intervals. Drag force measurements obtained using a digital balance is by noting the magnitude of the masses, and then multiplying the drag force of gravity obtained. The results showed the largest decrease in drag occurs at a distance of 50 mm between grooves with CD value = 0.33175, the magnitude of which 29.86%
decrease compared to the cylinder without grooves.
Keywords: rectangular Grooved cylinder, distance between the grooves, the coefficient of drag
1. PENDAHULUAN
Fenomena aliran fluida melintasi suatu benda (bluff body) memegang peranan sangat penting dalam aplikasi engineering seperti pada penukar kalor, pembakaran, alat transportasi , cerobong asap, dan bangunan. Dengan demikian penelitian fenomena aliran tersebut menjadi sangat penting jika dikaitkan dengan krisis energi yang melanda dunia dewasa ini.
Pola aliran berbeda-beda tergantung geometri bluff body seperti silinder, segi empat, dan plat.
Aliran external viscous yang mengalir melalui silinder akan mengalami stagnasi, lapisan batas, separasi(pemisahan) dan wake di belakang silinder. Untuk benda yang bergerak dalam fluida viscous, gaya drag (gaya hambat) dan gaya lift (gaya angkat) erat hubungannya dengan separasi aliran (Chew et al., 1997).
Prosiding KNEP VI 2015 ISSN 2338-414X 144 Adanya separasi aliran akan menyebabkan timbulnya wake di belakang silinder yang mengakibatkan drag (hambatan). Semakin cepat terjadinya separasi aliran, wake akan semakin lebar sehingga drag semakin besar.
Dalam aplikasi engineering, banyak ditemukan peralatan yang menggunakan silinder seperti tiang penyangga jembatan, cerobong asap, dan sebagainya. Peralatan-peralatan tersebut, mengalami hembusan aliran udara setiap saat, sehingga akan membuat kekuatan konstruksi dari peralatan tersebut akan berkurang. Hal ini diakibatkan oleh adanya drag (gaya hambat) yang ditimbulkan oleh aliran udara, dimana arahnya searah dengan arah aliran.
Oleh karena itu, penelitian tentang pengurangan drag (gaya hambat) pada silinder penting untuk dilakukan. Dalam penelitian ini permukaan silinder dibuat alur berbentuk segi empat, sehingga terjadi perubahan pola aliran pada silinder ,diharapkan separasi aliran bisa ditunda, wake dibelakang silinder menjadi lebih sempit dan terjadi pengurangan drag pada silinder. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh alur berbentuk segi empat pada permukaan silinder terhadap koefisien drag dengan variasi jarak antar alur.
Berbagai penelitian tentang drag yang mendukung penelitian ini antara lain :
Lee, et al. (2004), meneliti pengaruh pemasangan batang kontrol kecil pada upstream dari silinder dengan fokus pada karakteristik drag dan struktur aliran. Bilangan Reynold berdasarkan silinder utama (D = 30 mm) adalah sekitar Re = 20000.Diameter batang kontrol diubah-ubah dari 4 sampai 8, sedangkan panjang jarak puncak L adalah 45, 50, 55, 60, 62.5, 65, 70, 90, 105, dan 120 mm.
Pengurangan koefisien drag dari silinder utama adalah 29% dari kasus tanpa batang kontrol.
Maksimum pengurangan koefisien total drag dari seluruh sistem meliputi silinder utama dan batang kontrol sekitar 25% pada rasio jarak puncak L/D= 1,833 dengan diameter batang kontrol d/D = 0,233.
Tsutsui & Igarashi (2002), mengkaji aliran sekitar silinder dengan menempatkan batang kecil pada upstream dari silinder . Diameter silinder adalah D = 40 mm, dan diameter batang d rentangnya dari 1 sampai 10 mm. Jarak antara sumbu silinder dan batang, L adalah 50 – 120 mm. Angka Reynold didasarkan pada D rentang dari 1,5 x 104 sampai 6,2 x 104. Terjadi dua pola aliran dengan dan tanpa vortex shedding dari batang. Pola aliran berubah tergantung pada diameter batang, posisi, dan angka Reynold. Kondisi optimum dari pengurangan drag adalah pada d/D = 0,25, L/D = 1,75 – 2,0. Pada kondisi ini vortex tidak tumpah dari batang dan lapisan geser dari batang menempati muka depan dari silinder. Pengurangan total drag yang meliputi drag dari batang adalah 63% dibandingkan dengan yang satu silinder.
Lim & Lee (2003), membahas aliran disekitar silinder yang dikontrol dengan membuatkan alur tipe -U pada permukaan silinder untuk mengurangi drag. Gaya drag dan statistik turbulensi dari wake dibelakang silinder diukur untuk bilangan Reynolds berdasarkan diameter silinder (D = 60 mm) dalam range ReD = 8 x 103 - 1,4 x 105 . Alur tipe U mengurangi koefisien drag yang bekerja pada silinder 18,6% dibandingkan dengan silinder smooth.
Lim & Lee (2004), membahas aliran disekitar silinder bulat yang dikontrol dengan menempelkan O ring untuk mengurangi gaya drag pada silinder. Gaya drag, kecepatan wake dan intensitas turbulensi diukur pada bilangan Reynold dalam range ReD = 7,8 x 103 ~ 1,2 x 105 dengan variasi kombinasi diameter dan jarak puncak antara O ring yang berdekatan. Didapatkan hasil silinder yang dipasang dengan diameter O ring d = 0,0167D pada interval puncak dari PPD (jarak dari puncak ke puncak) = 0,165D menunjukkan maksimum pengurangan drag sekitar 9% pada ReD = 1,2 x 105, dibandingkan silinder halus. Tetapi, pemasangan gelang O dengan diameter lebih besar dari pada d = 0,067D hanya sedikit mengurangi drag.
Yajima & Sano (1996), Mengkaji aliran sekitar silinder dengan melubangi sepanjang silinder dalam dua baris yang dibuat melintang diamater silinder. Pengurangan drag luar biasa didapat untuk bermacam-macam sudut serang. Besarnya pengurangan drag adalah 40% dibandingkan dengan silinder halus.
Igarashi (1997), Mengkaji aliran sekitar Prisma segiempat dengan menempatkan batang kecil di depan prisma (upstream). Panjang sisi prisma D adalah 30 mm dan bilangan Reynold Re adalah 3,2 x 104. Pada jarak kritis Gc = D + 4,5d, vortex dari batang hilang. Drag dari prisma menurun sekitar 50%
pada G > Gc dan 70% pada G ≤ Gc.penggunaan heading sampai level ketiga.
1.1. DASAR TEORI
Aliran inkompresibel melintasi silinder dapat dilihat pada gambar 1.
Konferensi Nasional Engineering Perhotelan VI, Universitas Udayana, 2015 145 Gambar 1. Gambar kualitatif aliran pada suatu silinder (fox, 1985)
Pada Gambar1.a. menunjukkan aliran viscous pada suatu silinder, streamlines adalah simetris.
Titik A adalah titik stagnasi,selanjutnya terjadi boundary layer, dari titik A ke titik B terjadi kenaikan kecepatan yang berakibat penurunan tekanan, lalu titik B ke titik C terjadi penurunan kecepatan sehingga terjadi kenaikan tekanan (PC > PB). Di titik C momentum aliran tidak mampu melawan tegangan geser sehingga menyebabkan pecahnya boundary layer. Titik C disebut dengan point of separation. Di antara titik-titik atau tempat-tempat pemisahan boundary layer terjadi suatu kawasan yang disebut dengan wake. Makin besar wake makin besar terjadi perbedaan gaya di depan dan di belakang silinder berakibat makin besar gaya seret aliran terhadap silinder. Aliran inviscid digambarkan pada gambar 1.b. terlihat bahwa streamlines simetris, terjadi slip pada permukaan silinder dan perbedaan besar kecilnya kecepatan aliran ditunjukkan oleh rapat longgarnya streamlines yang ada dan juga tidak terjadi wake sehingga tidak terjadi gaya seret pada silinder.
Pada penelitian ini perhitungan koefisien tekanan digunakan persamaaan (Lee, et al., 2004):
2
2 1
o o P
U P C P
(1)Dengan :
P = Tekanan permukaan (N/m2) Po = Tekanan statis lingkungan (N/m2) Uo = Kecepatan aliran bebas (m/s) ρ = Densitas fluida (kg/m3)
Untuk mendapatkan koefisien drag (CD) digunakan persamaan (Lim & Lee, 2004) :
A U C F
o D D
.
22 1
(2)Keterangan :
FD = Gaya drag (N)
ρ = Densitas udara (kg/m3)
Uo = Kecepatan aliran udara bebas (m/s) A = Luas frontal (m2)
2. METODE
Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah : lorong udara (wind tunnel), pipa pitot, U manometer, inclined manometer, silinder beralur, blower, timbangan digital . Adapun skema instalasi penelitian adalah seperti pada gambar 2.
Prosiding KNEP VI 2015 ISSN 2338-414X 146 Gambar 2. Skema instalasi penelitian
Keterangan :
1. Blower 6. Rel/lintasan
2. Wind tunnel 7. Penyearah
3. Pipa Pitot 8. Neraca digital
4. U Manometer 9. Tuas
5. Inclined Manometer 10. Benda uji
2.1. CARA KERJA DAN TEKNIK PENGAMBILAN DATA
Setelah instalasi terpasang, pertama hidupkan blower (1), aliran udara yang dihembuskan mengalir dalam wind tunnel, melintasi penyearah (7) agar aliran udara dalam wind tunnel (2) mengalir rata ke seluruh bagian dalam wind tunnel. Untuk mengukur kecepatan aliran udara digunakan pipa pitot (3) dengan diameter selang 2 mm yang membaca tekanan total, sedangkan alat ukur (4) yang dihubungkan dengan selang berdiameter 2 mm untuk mengukur tekanan statis (Po) yang dibaca secara manual. Kecepatan udara bebas Uo diperoleh dari tekanan dinamik yakni selisih antara tekanan total dan tekanan statis.
Selanjutnya pengukuran tekanan statis pada permukaan silinder untuk mendapatkan harga koefisien tekanan (Cp), dimana untuk pengukuran tekanan pada permukaan silinder, silinder dilubangi sebanyak 36 titik dengan jarak antar lubang 10º dengan diameter lubang 1 mm dan dihubungkan dengan selang berdiameter 2 mm ke inclined manometer berdiameter 2 mm, untuk mengukur tekanan permukaan (P) digunakan alat ukur (5).
Untuk mengukur gaya drag (FD) digunakan timbangan digital. Aliran udara yang dihembuskan mengalir dalam wind tunnel, melintasi penyearah (7) agar aliran udara dalam wind tunnel mengalir uniform ke seluruh bagian dalam wind tunnel. Setelah melewati penyearah udara melintasi benda uji (10) yang pada bagian atas dan bawahnya sudah terpasang rel/lintasan (6), agar benda uji dapat bergerak ke belakang setealah terkena hembusan udara, sehingga tuas (9) yang terpasang dibagian atas benda uji dapat mendorong neraca digital (8) yang terpasang pada bagian atas wind tunnel, lalu timbangan digital akan mencatat besarnya massa, untuk mendapatkan besar gaya drag (FD), maka massa dikalikan gravitasi..
2.2. PROSEDUR PENGAMBILAN DATA
Prosedur pengambilan data dilaksanakan setelah menentukan atau mengatur semua instrumen yang mendukung dalam proses pengambilan data.
Langkah-langkah yang diambil antara lain :
1. Meletakkan silinder pada posisi vertikal di dalam wind tunnel, yang dilakukan bertahap yaitu silinder
Konferensi Nasional Engineering Perhotelan VI, Universitas Udayana, 2015 147 tanpa alur dan silinder beralur.
2. Menghidupkan blower
3. Setelah blower berjalan stasioner dilakukan pengambilan data
4. Pengambilan data distribusi tekanan pada, silinder tanpa alur dan beralur, dilakukan dengan mengambil data pada permukaan silinder
5. Pengambilan data untuk mendapatkan gaya drag dilakukan dengan mencatat massa pada masing- masing silinder dengan neraca digital, baik silinder tanpa alur maupun silinder beralur.
6. Pengambilan data dilakukan sebanyak tiga kali pada setiap pengujian, baik silinder tanpa alur maupun beralur. Dilakukan juga pengambilan data untuk kecepatan aliran bebas di depan dari saluran subsonik dan juga pengukuran tekanan statis lingkungan.
Gambar benda uji dengan variasi jarak antar alur seperti pada gambar 3.
Gambar 3. Benda uji dengan variasi jarak antar alur yaitu : 30 mm, 40 mm, dan 50 mm.
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil penelitian pada silinder tanpa alur dan silinder beralur ,pada kecepatan aliran udara
= 8,8 m/s, dengan bilangan Reynolds Re = 3.64 x 10 4 adalah seperti terlihat pada gambar berikut.
Prosiding KNEP VI 2015 ISSN 2338-414X 148 Gambar 4. Grafik hubungan koefisien tekanan Cp terhadap sudut (θ) titik pengujian silinder,
dengan silinder tanpa alur dan beralur dengan variasi jarak antar alur.
Pada gambar 4. menunjukkan grafik hubungan koefisien tekanan (Cp) terhadap sudut (θ) pada titik pengujian silinder dengan silinder tanpa alur dan beralur dengan variasi jarak antar alur. Pada gambar 4 terlihat tekanan dari titik stagnasi menurun karena kecepatan aliran meningkat, penurunan terjadi sampai pada sudut 70o untuk silinder tanpa alur, sedangkan untuk silinder beralur penurunan berkisar antara sudut 70o – 80o . Kemudian tekanan meningkat karena kecepatan aliran turun, lalu terjadi separasi aliran. separasi aliran terjadi pada sudut θ = 80o untuk tanpa alur, dan untuk silinder beralur terjadi pada θ = 100o – 120o. Penundaan separasi aliran pada silinder beralur disebabkan karena aliran melalui alur atau luasan yang sempit kecepatannya meningkat, sehingga momentum aliran cukup besar untuk mengatasi tegangan geser yang terjadi.
Gambar 5. Grafik hubungan koefisien drag (CD) terhadap jarak antar alur (L/D) untuk silinder tanpa alur dan beralur.
-0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3
0 40 80 120 160 200 240 280 320 360
CP
Sudut (θ)
tanpa alur L/D=0.50 L/D=0.67 L/D=0.83
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
CD
L/D
tanpa alur dengan alur
Konferensi Nasional Engineering Perhotelan VI, Universitas Udayana, 2015 149 Pada gambar 5 menunjukkan grafik hubungan koefisien drag terhadap jarak antar alur (L/D) pada silinder tanpa alur dan beralur. Pada gambar 5 menunjukkan terjadi penurunan koefisien drag pada silinder beralur, semakin besar jarak antar alur koefisien drag semakin rendah. Penurunan koefisien drag disebabkan karena pada jarak antar alur yang semakin besar mampu menunda separasi aliran sehingga menyebabkan wake lebih sempit serta beda tekanan di depan dan dibelakang silinder menjadi lebih kecil. Koefisien drag terendah terjadi pada jarak antar alur L/D = 0,83, dengan CD=0,50575. Besarnya penurunan drag adalah 29,86% dibandingkan silinder tanpa alur.
4. SIMPULAN
Dari hasil penelitian dapat ditarik simpulan sebagai berikut:
1. Adanya alur pada permukaan silinder mampu menurunkan koefisien drag 2. Semakin besar jarak antar alur, koefisien drag semakin rendah
DAFTAR PUSTAKA
[1] Chew, Y T., L S Pan, & T S Lee, Numerical Simulation Of The Effect Of a Moving Wall On Separation Of Flow Past a Symmetrical Aerofoil, ImechE, 212, 1997.
[2] Fox, R. W., Introduction To Fluid Mechanics. John Wiley & Sons, New York, 1985.
[3] Igarashi, T., Drag Reduction Of a Square Prism by Flow Control Using a Small Rod. J ournal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 69 – 71(1997), 141 – 153.
[4] Lee, S., S. Lee, & C. Park,. Reducing The Drag On a Circular Cylinder by Upstream In stallation Of a Small Control Rod, Fluid Dynamics Reseach , 34(2004): 233-250.
[5] Lim, H.C.&.Lee S.J., Flow Control of Circular Cylinder With O-Rings .Fluid Dynamics R esearch, 35 (2004): 107 – 122
[6] H.-C.Lim, S.-J.Lee (2003),PIV measurements of near wake behind a U-grooved cylinder, journal of fluid and structures 18 (2003) 119-130.
[7] Tsutsui, T. & T. Igarashi, Drag Reduction of a Circular Cylinder in an Air-Stream. Journa l of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 90(2002): 527-541.
[8] Yajima, Y & O. Sano, A Note On The Drag Reduction Of a Circular Cylinder Due To D ouble Rows Of Holes. Fluid Dynamics Research, 18(1996): 237 – 243.
Prosiding KNEP VI 2015 ISSN 2338-414X 150
