KR-01 Afif Muhammad Fadhil

LAPORAN R-LAB

Disipasi Kalor Hot Wire

Nama : Afif Muhammad Fadhil

NPM : 1406603283

Fakultas : Teknik

Departemen : Teknik Sipil

Program Studi : Teknik Sipil

Kode Praktikum : KR01 – Disipasi Kalot Hot Wire

Tanggal Praktikum : 24 Oktober 2014

Unit Pelaksana Pendidikan Ilmu Pengetahuan Dasar

(UPP – IPD)

Universitas Indonesia

Depok

KR-01 Disipasi Kalor Hot Wire

Tujuan

Menggunakan hotwire sebagai sensor kecepatan aliran udara.

Alat

1. Kawat pijar (hotwire)

2. Fan

3. Voltmeter dan Ampermeter

4. Adjustable power supply

5. Comcoder

6. Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis

Dasar Teori

Single normal probe adalah suatu tipe hotwire yang paling banyak digunakan sebagai sensor

untuk memberikan informasi kecepatan aliran dalam arah axial saja. Probe seperti ini terdiri dari

sebuah kawat logam pendek yang halus yang disatukan pada dua kawat baja. Masing masing

ujung probe dihubungkan ke sebuah sumber tegangan. Energi listrik yang mengalir pada probe

tersebut akan didispasi oleh kawat menjadi energi kalor. Besarnya energi listrik yang terdisipasi

sebanding dengan tegangan , arus listrik yang mengalir di probe tersebut dan lamanya waktu arus

listrik mengalir.

Bila probe dihembuskan udara maka akan merubah nilai resistansi kawat sehingga merubah

besarnya arus listrik yang mengalir. Semakin cepat udara yang mengalir maka perubahan nilai

resistansi juga semakin besar dan arus listrik yang mengalir juga berubah.

Jumlah perpindahan panas yang diterima probe dinyatakan oleh overheat ratio yang dirumuskan

sebagai :

𝑂𝑣𝑒𝑟ℎ𝑒𝑎𝑡 𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜 =𝑅𝑤

𝑅𝑎

Rw = resistansi kawat pada temperatur pengoperasian (dihembuskan udara)

P = v i Δ t .........( 1 )

Ra = resistansi kawat pada temperatur ambient (ruangan)

Hot wire probe harus dikalibrasi untuk menentukan persamaan yang menyatakan hubungan

antara tegangan kawat (wire voltage, E) dengan kecepatan referensi (reference velocity, U)

setelah persamaan diperoleh, kemudian informasi kecepatan dalam setiap percobaan dapat

dievaluasi menggunakan persamaan tersebut. Persamaan yang didapat dalam bentuk persamaan

linear atau persamaan polynomial.

Pada percobaan yang akan dilakukan, yaitu mengukur tegangan pada temperatur ambient dan

mengukur tegangan kawat bila dialiri arus udara dengan kecepatan yang dihasilkan oleh fan.

Kecepatan aliran udara akan divariasi melalui daya yang diberikan ke fan, yaitu 70 m/s, 110 m/s,

150 m/s, 190 m/s, dan 230 m/s.

Cara Kerja

1. Untuk memulai praktikum, praktikan meng-klik “link ke RLab” pada bagian bawah

modul KR01!

2. Mengaktifkan Web Cam! (klik icon video pada halaman web r-lab)!

3. Memberikan aliran udara dengan kecepatan 0 m/s, dengan meng”klik” pilihan drop

down pada icon “atur kecepatan aliran”.

4. Menghidupkan motor penggerak kipas dengan meng”klik” radio button pada icon

“menghidupkan power supply kipas”.

5. Mengukur tegangan dan arus listrik di kawat hotwire dengan cara meng”klik” icon

“ukur”.

6. Mengulangi langkah ke-3 hingga ke-5 untuk kecepatan 70, 110, 150, 190, dan 230

m/s!

Tugas & Evaluasi

1. Berdasarkan data yang didapat, buatlah grafik yang menggambarkan hubugan tegangan

hotwire dengan waktu untuk tiap kecepatan aliran udara.

2. Berdasarkan pengolahan data diatas, buatlah grafik yang menggambarkan hubungan

tegangan hotwire dengan kecepatan aliran angin.

3. Buatlah persamaan kecepatan angin sebagai fungsi dari tegangan hotwire.

4. Berdasarkan percobaan dan data yang didapat, apakah kita dapat menggunakan hotwire

sebagai pengukur kecepatan angin?

5. Berilah analisis dari hasil percobaan ini.

Data dan Hasil Percobaan

1. Kecepatan 0 m/s

Waktu Kecepatan angin V-HW I-HW

1 0 2.112 54.1

2 0 2.112 54.4

3 0 2.112 54.4

4 0 2.112 54.1

5 0 2.112 53.9

6 0 2.112 53.9

7 0 2.112 54.1

8 0 2.112 54.4

9 0 2.112 54.4

10 0 2.112 54.0

2. Kecepatan 70 m/s


1 70 2.085 54.0

2 70 2.083 54.1

3 70 2.083 54.3

4 70 2.084 54.4

5 70 2.085 54.7

6 70 2.084 54.9

7 70 2.082 55.0

8 70 2.083 54.8

9 70 2.083 54.6

10 70 2.082 54.4

3. Kecepatan 110 m/s


1 110 2.066 55.0

2 110 2.066 55.2

3 110 2.066 55.3

4 110 2.066 55.3

5 110 2.066 55.1

6 110 2.066 54.9

7 110 2.066 54.6

8 110 2.066 54.4

9 110 2.066 54.3

10 110 2.067 54.2


Waktu Kecepatan Angin V-HW I-HW

1 150 2.059 54.6

2 150 2.060 54.6

3 150 2.059 54.6

4 150 2.059 54.7

5 150 2.060 54.6

6 150 2.060 54.6

7 150 2.059 54.6

8 150 2.059 54.6

9 150 2.059 54.6

10 150 2.059 54.6

5. Keecepatan 190 m/s


1 190 2.055 54.5

2 190 2.055 54.5

3 190 2.055 54.5

4 190 2.055 54.6

5 190 2.055 54.7

6 190 2.055 54.8

7 190 2.055 54.9

8 190 2.055 55.0

9 190 2.054 55.1

10 190 2.054 55.2


Waktu Kecepatan Angin V-HW I-HW

1 230 2.053 55.7

2 230 2.052 55.5

3 230 2.053 55.4

4 230 2.052 55.3

5 230 2.052 55.0

6 230 2.052 54.8

7 230 2.052 54.7

8 230 2.052 54.5

9 230 2.053 54.4

10 230 2.053 54.3

Keterangan: kecepatan angin (m/s)

Grafik Tegangan Terhadap Waktu

1. Kecepatan 0 m/s

2. Kecepatan 70 m/s

0

0.5

1

1.5

2

2.5

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

V = 0 m/s

2.0805

2.081

2.0815

2.082

2.0825

2.083

2.0835

2.084

2.0845

2.085

2.0855

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

V = 70 m/s



2.0654

2.0656

2.0658

2.066

2.0662

2.0664

2.0666

2.0668

2.067

2.0672

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

V = 110 m/s

2.0584

2.0586

2.0588

2.059

2.0592

2.0594

2.0596

2.0598

2.06

2.0602

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

V = 150 m/s



2.0534

2.0536

2.0538

2.054

2.0542

2.0544

2.0546

2.0548

2.055

2.0552

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

V = 190 m/s

2.0514

2.0516

2.0518

2.052

2.0522

2.0524

2.0526

2.0528

2.053

2.0532

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

V = 230 m/s

Grafik Tegangan Rata-Rata Terhadap Kecepatan Angin

No. Kecepatan Angin Tegangan Rata-Rata

1 0 2.112

2 70 2.0834

3 110 2.0661

4 150 2.0593

5 190 2.0548

6 230 2.0524

Persamaan Angin Sebagai Fungsi Hotwire

Untuk memudahkan perhitungan, praktikan dapat menggunakan data dari Tegangan Rata-Rata

dalam pengolahan data Least Square

2.02

2.03

2.04

2.05

2.06

2.07

2.08

2.09

2.1

2.11

2.12

0 70 110 150 190 230

Tegangan Rata-Rata Terhadap Kecepatan Angin

Keterangan : X = Kecepatan Angin

Y = Tegangan Rata-Rata

𝑚 =𝑛∑xiyi − (∑xi)(∑yi)

n∑xi2 − (∑xi)2

𝑏 =∑xi2∑yi − ∑xi∑(xiyi)

n∑xi2 − (∑xi)2

Jadi, persamaan dari fungsi kecepatan angin adalah

y = -0.000259x + 2.103

dengan,

x = kecepatan angin

y = tegangan listrik

atau (tegangan listrik) = -0,000259 x (Kecepatan Angin) + 2,103

Sehingga, dapat kita simpulkan kecepatan angin dapat kita ukur menggunakan kawat hotwire.

Tingginya tengangan yang dihasilkan dipengaruhi oleh semakin kecilnya kecepatan udara yang

mengalir, begitu pula kebalikanya. Rendahnya tegangan yang tercatat dipengaruhi oleh besarnya

kecepatan udara yang mengalir.

Analisa Percobaan

1. Analisa Percobaan dan Hasil

Pada percobaan ini terdapat beberapa variabel, yaitu kecepatan angin sebagai variabel

bebas dan tegangan listrik sebagai variabel terikat. Kecepatan angin diatur menjadi

sebanyak 6 variasi, yaitu 0 m/s, 70 m/s, 110 m/s, 150 m/s, 190 m/s, dan 230 m/s.

Pengukuran tegangan dilakukan setiap detik selama jangka waktu sepuluh detik untuk

setiap kecepatan.

Setelah semua hasil tegangan dari variasi kecepatan diperoleh, praktikan mengolah data

dengan menggunakan metode Least Square untuk memperoleh persamaan kecepatan

angin. Praktikan menggunakan data kecepatan angin dan tegangan rata-rata untuk

memudahkan dalam penghitungan. Sehingga diperoleh persamaan:

y = -0.000259x + 2.103

Dengan persamaan tersebut, dapat dibuktikan bahwa sebuah kawat hotwire dapat

digunakan sebagai sensor atau alat pengukur kecepatan udara.

2. Analisa Grafik

Dari percobaan di dapat dua buah grafik, yaitu grafik tegangan listrik terhadap waktu dan

grafik tegangan rata-rata terhadap kecepatan angin. Pada grafik pertama, terlihat bahwa

gradient garis pada grafik bergradien negatif. Hal ini menunjukkan bahwa saat kecepatan

udara bertambah, maka tegangan yang ditampilkan nilainya akan semakin kecil.

Sehingga disimpulkan bahwa kecepatan udara dengan tegangan listik berbanding

terbalik.

Kesimpulan

Dari hasil percobaan disimpulkan bahwa hotwire dapat digunakan untuk mengukur atau

menjadi sensor kecepatan aliran udara

Referensi

Giancoli, Douglas C. 2000. Physic for Scientist & Engineers, 3rd

Edition. NJ: Prentice Hall.

Halliday, Resnick, Walker. 2005. Fundamental of Physics, 7th

Edition. NJ: Wiley & Sons, Inc.

KR-01 Afif Muhammad Fadhil

Documents