perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id commit to user i PENGARUH RELATIVE ROUGHNESS PITCH TERHADAP KARAKTERISTIK PERPINDAHAN PANAS DAN FAKTOR GESEKAN PADA PLAT PENYERAP DENGAN KEKASARAN BUATAN TRANSVERSE CONTINUOUS RIBS DALAM SALURAN PEMANAS UDARA SURYA SKRIPSI Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Oleh: BAYU ANGKASAWAN NIM. I1409009 JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2015
20
Embed
naskah bayu angkasawan I1409009 - Sebelas Maret … Tri Istanto dan Pak D. Danardono yang dengan sabar dan tak kenal lelah ... showed that the Nusselt number and friction factor of
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
i
PENGARUH RELATIVE ROUGHNESS PITCH TERHADAP KARAKTERISTIK PERPINDAHAN PANAS DAN FAKTOR GESEKAN
PADA PLAT PENYERAP DENGAN KEKASARAN BUATAN TRANSVERSE CONTINUOUS RIBS DALAM SALURAN PEMANAS
UDARA SURYA
SKRIPSI
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik
Oleh:
BAYU ANGKASAWAN NIM. I1409009
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2015
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
ii
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
iii
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
iv
MOTTO
And whatever you do in word or deed, do it all in the name of the Lord Jesus,
giving thanks to God the Father through him. (Colossians 3: 17)
So then, do not worry about tomorrow,
for tomorrow will worry about itself. Today has enough trouble of its own.
(Matthew 6: 34)
Aku tidak selalu memperoleh apa yang aku minta, tetapi doaku selalu dijawab-Nya.
(Pdt. Eka Darmaputra)
Bakat yang akan membawa seseorang ke puncak, tetapi karakternya yang membuat bertahan disana.
(Ps. Jeffrey Rachmad)
Don’t expect your friend to be a perfect person, but help your friend to become a perfect person,
that’s true friendship. (Mother Theresa)
Limitations live only in our minds.
But if we use our imaginations, our possibilities become limitless
(Jamie Paolinetti)
If i'd had some set idea of a finish line, don't you think i would have crossed it years ago?
(Bill Gates)
Believe and trust in faith. (Bayu Angkasawan)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
v
PERSEMBAHAN
Dengan segala kerendahan hati seraya mengucapkan syukur kehadirat
Tuhan Yang Maha Esa, kupersembahkan tulisan ini kepada :
1. Jesus my savior.
2. Bapak Immanuel Suwarman, S.Pd., dan Ibu Sri Hatnyonowati, S.Pd., atas kasih
sayangnya yang tak pernah terbatas.
3. Kakakku Agni Dian Satriawan dan istrinya Mbak Devi.
4. Tessalonika Natalia Djie, i believe and trust in faith that you would be my wife.
5. Pak Tri Istanto dan Pak D. Danardono yang dengan sabar dan tak kenal lelah
selalu siap setiap waktu dalam membimbing skripsi saya.
6. Arif Rochman Hakim dan Abdul Azis Hidayat Taufik, selamanya tak akan
terlupakan perjuangan kita dalam mengerjakan skripsi.
This study was conducted to examine the effect of relative roughness pitch (p/e) on the characteristics of heat transfer and friction factor on absorber plate with transverse continuous ribs artificial roughness in solar air heater duct. In this study, relative roughness pitch with transverse continuous ribs (p/e) was varied at 8, 9, 10 and 11. Solar air heater duct having the duct aspect ratio (W/H) was 12, and constant relative roughness height (e/Dh) value at 0.033. To simulate the indoor testing of solar air heater, the absorber plate was heated by an electric heater that provided constant heat flux of 1000 W/m2. While the others sides of duct were insolated. Tests were performed on the air flow Reynolds number (Re) of 3440 – 9990. The results of heat transfer and friction factor have been compared with smooth plate under similar flow and thermal boundary condition to determine the enhancement in heat transfer and friction factor. The results showed that the Nusselt number and friction factor of the absorber plate with transverse continuous ribs artificial roughness increases with the increase in the value of p/e until it reaches a maximum at p/e = 10, after that experienced a decline. Nusselt number of the absorber plate with transverse continuous ribs artificial roughness increase in the range of 32% - 47%, 44% - 64%, 57% - 92% and 35% - 55% compared to smooth plate for the values of p/e = 8, 9, 10 and 11, respectively. Maximum enhancement of friction factor of the absorber plate with transverse continuous ribs artificial roughness was obtained of 1.58, 1.74, 1.87 and 1.66 times friction factor of smooth plate for the values of p/e = 8, 9, 10 and 11, respectively. Maximum enhancement of Nusselt number and friction factor of the absorber plate with transverse continuous ribs artificial roughness was obtained respectively of 1.92 and 1.87 times compared to smooth plate at p/e = 10 and at Re = 9880 and Re = 3460, respectively. Thermo-hydraulic performance values of the absorber plate with transverse continuous ribs artificial roughness in the range of 1.00 – 1.18, 1.02 – 1.21, 1.04 – 1.22 and 1.05 – 1.24 for the values of p/e = 8, 9, 10 and 11, respectively. Using experimental data correlations for Nusselt number and friction factor have also been developed for such solar air heater, which gives a good agreement between predicted values and experimental values of Nusselt number and friction factor. Keywords: absorber plate, artificial roughness, relative roughness pitch, solar air
heater, transverse continuous ribs.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
vii
PENGARUH RELATIVE ROUGHNESS PITCH TERHADAP KARAKTERISTIK PERPINDAHAN PANAS DAN FAKTOR GESEKAN PADA PLAT PENYERAP
DENGAN KEKASARAN BUATAN TRANSVERSE CONTINUOUS RIBS DALAM SALURAN PEMANAS UDARA SURYA
Bayu Angkasawan Jurusan Teknik Mesin
Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta, Indonesia
Penelitian ini dilakukan untuk menguji pengaruh relative roughness pitch (p/e) terhadap karakteristik perpindahan panas dan faktor gesekan pada plat penyerap dengan kekasaran buatan transverse continuous ribs dalam saluran pemanas udara surya. Pada penelitian ini, p/e divariasi sebesar 8, 9, 10 dan 11. Saluran pemanas udara surya mempunyai duct aspect ratio (W/H) sebesar 12, dan relative roughness height (e/Dh) konstan sebesar 0,033. Untuk mensimulasikan pengujian pemanas udara surya di dalam ruangan, plat penyerap dipanaskan dengan pemanas listrik yang memberikan fluks kalor konstan sebesar 1000 W/m2 dan sisi saluran lainnya diisolasi. Pengujian dilakukan pada bilangan Reynolds aliran udara (Re) sebesar 3440 – 9990. Hasil perpindahan panas dan faktor gesekan dibandingkan dengan plat penyerap halus (smooth plate) dibawah kondisi aliran udara dan kondisi batas termal yang sama untuk menentukan peningkatan perpindahan panas dan faktor gesekan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa bilangan Nusselt dan faktor gesekan dari plat penyerap dengan kekasaran buatan transverse continuous ribs meningkat dengan kenaikan p/e hingga mencapai maksimum pada p/e =10, setelah itu mengalami penurunan. Bilangan Nusselt plat penyerap dengan kekasaran buatan transverse continuous ribs meningkat dalam kisaran 32% - 47%, 44% - 64%, 57% - 92% dan 35% - 55% dibandingkan dengan smooth plate berturut-turut untuk nilai p/e=8, 9, 10 dan 11. Peningkatan faktor gesekan plat penyerap dengan kekasaran buatan transverse continuous ribs maksimum didapatkan sebesar 1,58; 1,74; 1,87 dan 1,66 kali faktor gesekan smooth plate berturut-turut untuk nilai p/e =8, 9, 10 dan 11. Peningkatan bilangan Nusselt dan faktor gesekan maksimum dari plat penyerap dengan kekasaran buatan transverse continuous ribs didapatkan berturut-turut 1,92 dan 1,87 kali dibandingkan smooth plate pada p/e = 10 dan berturut-turut pada Re = 9880 dan Re = 3460. Nilai unjuk kerja termohidrolik plat penyerap dengan kekasaran buatan transverse continuous ribs dalam kisaran1,00 – 1,18; 1,02 – 1,21; 1,04 - 1,22 dan 1,05 – 1,24 berturut-turut untuk nilai p/e =8, 9, 10 dan 11. Menggunakan data eksperimen, korelasi-korelasi untuk bilangan Nusselt dan faktor gesekan juga dikembangkan untuk pemanas udara surya dan memberikan kesesuaian yang baik antara nilai-nilai prediksi dan nilai-nilai eksperimen dari bilangan Nusselt dan faktor gesekan.
Kata kunci: kekasaran buatan, pemanas udara surya, plat penyerap, relative roughness
pitch, transverse continuous ribs.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
viii
KATA PENGANTAR
Segala puji syukur penulis hadapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas
segala kebesaran dan anugerah-Nya sehingga penulis dapat melaksanakan dan
menyelesaikan skripsi ini.
Skripsi ini membahas Pengaruh Relative Roughness Pitch Terhadap
Karakteristik Perpindahan Panas Dan Faktor Gesekan Pada Plat Penyerap Dengan
Kekasaran Buatan Transverse Continuous Ribs Dalam Saluran Pemanas Udara
Surya. Skripsi ini di susun guna memenuhi persyaratan untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik di Fakultas Teknik Jurusan Teknik Mesin Universitas Sebelas
Maret Surakarta.
Dalam Mengerjakan Skripsi ini penulis banyak mendapat bantuan dari
berbagai pihak baik secara lansung dan tidak langsung yang sangat berarti dan
bermanfat hingga selesai. Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis ingin
menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar besarnya kepada semua pihak yang
telah membantu dalam menyelesaikan Skripsi ini, terutama kepada:
1. Bapak Prof. Dr. Kuncoro Diharjo, ST., MT, selaku Dekan Teknik Universitas
Sebelas Maret Surakarta.
2. Bapak Didik Djoko Susilo, ST., MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin
Universitas Sebelas Maret Surakarta.
3. Bapak Tri Istanto, ST, MT, selaku Dosen Pembimbing Skripsi I dan
Pembimbing Akademik yang telah memberikan petunjuk dan bimbingannya
hingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi ini.
4. Bapak D. Danardono, ST., MT., PhD, selaku Pembimbing Skripsi II yang
telah turut serta memberikan bimbingan yang berharga bagi penulis.
5. Bapak Dr Eng. Syamsul Hadi, ST., MT, dan Bapak Dr. Budi Santoso, ST., MT,
selaku Dosen Penguji Tugas Akhir yang telah memberi saran dan masukan
yang membangun.
6. Seluruh Dosen, Asisten dan Staf Laboratorium Teknik Mesin Universitas
Sebelas Maret Surakarta yang telah memberikan bantuan pikiran dan
tenaganya dalam proses kuliah penulis hingga menyelesaikan studi S1.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
ix
7. Arif Rochman Hakim dan Abdul Azis Hidayat Taufik yang telah menjadi
teman seperjuangan dalam pembuatan alat, pengambilan data dan
penyelesaian penulisan Skripsi.
8. Teman-teman Jurusan Teknik Mesin Non Reguler Angkatan 2009 Universitas
Sebelas Maret Surakarta.
9. Rekan-rekan Mahasiswa Jurusan Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret
Surakarta.
10. Dan semua pihak yang telah memberikan sumbangan pikiran kepada penulis
yang tidak dapat disebutkan satu persatu.
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan Skripsi ini masih banyak
kekurangan dan masih jauh dari harapan, mengingat terbatasnya waktu untuk
analisa dan dan keterbatasan kemampuan yang dimiliki penulis. Oleh karena itu
penulis mengharapkan adanya kritik dan saran yang bersifat membangun dari
semua pihak untuk memperbaiki dan menyempurnakan penulisan Skripsi ini.
Demikianlah semoga Skripsi ini dapat bermanfaat bagi adik-adik Angkatan
Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret Surakarta dan para pembaca. Terima
kasih.
Surakarta, April 2015
Penulis
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
x
DAFTAR ISI
Halaman
Halaman Judul ....................................................................................... i
Halaman Surat Penugasan ...................................................................... ii
HalamanPengesahan .............................................................................. iii
Halaman Motto ...................................................................................... iv
Halaman Persembahan ........................................................................... v
Abstrak .................................................................................................. vi
Kata Pengantar ....................................................................................... viii
Daftar Isi .............................................................................................. x
Daftar Tabel ........................................................................................... xiii
Daftar Gambar ....................................................................................... xiv
Daftar Persamaan ................................................................................... xvi
Daftar Notasi ......................................................................................... xix
Daftar Lampiran..................................................................................... xx
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah ................................................... 1
1.2. Perumusan Masalah .......................................................... 3
1.3. Batasan Masalah ............................................................... 3
1.4. Tujuan Dan Manfaat ......................................................... 3