konveksi alamiah

LAPORAN PRAKTIKUM KHUSUS PRAKTIKUM KHUSUS OPERASI TEKNIK KIMIA

DEBIT ALIRAN UDARA PADA PIPA VERTIKAL AKIBAT KONVEKSI ALAMIAH

Disusun oleh:

ANNISA NURUL

10/297843/TK/36402

LABORATORIUM PROSES PEMISAHAN

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS GADJAH MADA

YOGYAKARTA

2013

Laporan Praktikum KhususDebit Aliran Udara Pada Pipa Vertikal Akibat Konveksi Alamiah

PRAKATA

Puji syukur kami panjatkan atas kehadirat Allah SWT, karena atas limpahan rahmat-Nya dan karunia-Nya kami dapat menyelesaikan pratikum khusus Operasi Teknik Kimia serta dapat menyelesaikan laporan resmi ini.

Pratikum Operasi Teknik Kimia merupakan salah satu mata kuliah yang wajib ditempuh mahasiswa Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada.Pelaksanaan pratikum Operasi Teknik Kimia ini, bertujuan untuk meningkatkan kemampuan mahasiswa dalam mengaplikasikan prinsip-prinsip Operasi Teknik Kimia dalam skala laboratorium sehingga terlatih dalam menghadapi dan memecahkan masalah-masalah yang dijumpai di dunia industri Teknik Kimia nantinya.

Laporan resmi ini dibuat untuk memenuhi syarat kelulusan dari mata kuliah ini.Penyusun menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna.Karena itu, saran dan kritik demi perbaikan laporan ini sangat diharapkan oleh penyusun.

Akhir kata, penyusun mengucapkan terima kasih kepada :1. Prof. Ir. Wahyudi Budi Sediawan, S.U., Ph.D. selaku Kepala Laboratorium Proses Pemisahan Teknik Kimia.2. Ir. Sutijan, MT., Ph.D.selaku dosen pembimbing dalam penyusunan laporan ini.3. Yugatha Halimawan Nurimam selaku asisten praksus kelompok 12.4. Seluruh asisten, karyawan serta laboran Laboratorium Proses Pemisahan Teknik Kimia yang telah membantu sejak awal pratikum hingga selesainya penyusunan laporan ini.5. Rekan-rekan mahasiswa, terutama rekan kelompok 12, yang telah membantu hingga terselesaikannya laporan resmi ini.

MenyetujuiDosen pembimbing,

Ir. Sutijan, MT., Ph.D.

Yogyakarta, 21 Juni 2013

Penyusun,

Annisa Nurul

2


DAFTAR ISI

Halaman

Prakata …..2

Daftar Isi …..3

Intisari……………………………………………………………...4

I. Pendahuluan

A. Latar Belakang …..5-6

B. Tujuan Percobaan …. 6

C. Tinjauan Pustaka …..6-9

II. Metodologi Percobaan

A. Alat dan Bahan …. 10

B. Cara Kerja …..11

C. Analisis Data …. 11-15

II. Hasil dan Pembahasan ….16-18

III. Kesimpulan …. 19

IV. Daftar Pustaka .......................................................................…. 20

V. Lampiran

A. Data Percobaan............................................................…. 21

B. Perhitungan ...............................................................…. 21-25

3


INTISARI

Perpindahan panas adalah ilmu yang mempelajari proses transfer energi

yang mungkin terjadi antara benda-benda/material sebagai akibat dari perbedaan

suhu. Dalam termodinamika, diketahui bahwa transfer energi yang terjadi tersebut

berupa panas (Holman, 2010).

Konveksi adalah transfer panas yang terjadi antara permukaan suatu padatan

dengan fluida yang mengalir di sekitarnya dengan menggunakan media transfer

berupa fluida (baik cair maupun gas) karena adanya gradient suhu diantara

keduanya. Konveksi tidak dapat terjadi pada benda padat karena tidak ada difusi

yang terjadi pada benda padat.

Konveksi alami adalah peristiwa perpindahan panas secara konveksi yang

terjadi karena adanya gradien suhu dan sifat fisis dari benda dan fluida. Sifat fisis

fluida yang mengalami konveksi ini akan berubah, terutama densitas fluida yang

dipengaruhi oleh gradient suhu. Contohnya memasak air dalam suatu wadah, dan

pada terjadinya angin laut dan angin darat.

Pada percobaan ini dilakukan proses pemanasan pipa vertikal untuk

mengetahi debit aliran udara pada pipa vertikal dan hubungan antara variasi suhu

udara dalam pipa vertikal terhadap kecepatan udara keluar pipa.

Perhitungan hasil percobaan ini dilakukan dengan program MATLAB dan didapatkan nilai faktor friksi dalam pipa sebesar 27,6613 dan nilai SSE antara v percobaan dan v perhitungan sebesar 5,4206.

4


BAB 1 PENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANG

Minyak bumi dan segala produk turunannya adalah sumber tenaga yang paling

banyak dipakai di seluruh dunia. Hingga saat ini, dapat dikatakan minyak bumi adalah

sumber energi utama bagi umat manusia. Tetapi dengan tingginya pemakaian minyak bumi,

dan karena minyak bumi adalah energi yang tak terbarukan, maka lama kelamaan

persediaan minyak bumi akan semakin menipis dan lama kelamaan akan habis. Pada zaman

sekarang dapat dianggap bahwa dunia sedang mengalami krisis energi, karena manusia

terlalu bergantung pada energi oleh minyak bumi tanpa berusaha secara penuh untuk

mencari energi pengganti minyak bumi.

Salah satu energi alternatif yang paling memungkinkan untuk dipakai secara penuh

adalah cahaya matahari, karena cahaya matahari yang sangat melimpah dan bebas untuk

dipakai. Walaupun begitu, alat untuk mengubah sinar matahari untuk menjadi energi,

seperti solar cell yang mengubah sinar matahari menjadi energi listrik masih sangat mahal,

dan tidak terjangkau oleh kebanyakan penduduk dunia. Maka dari itu, harus ada tindak

lanjut untuk mengatasi masalah tingginya biaya penggunaan solar cell.

Sebagai alternatif dari penggunaan solar cell yang mengubah sinar matahari

menjadi energi, muncul konsep alat yang dapat mengubah sinar matahari menjadi energi

mekanis. Pada dasarnya, konsep alat tersebut adalah dengan menerima sinar matahari

melalui kaca horizontal, diteruskan kepadasuatu batuan atau bahan lain.Udara dialirkan dan

dikontakkan dengan batuan tersebut menuju menara yang tinggi karena suhu udara

meningkat. Suhu udara yang meningkat diharapkan dapat meningkatkan kecepatan udara

dan meningkatkan debit udara tersebut. Udara yang sudah meningkat suhu dan

kecepatannya kemudian digunakan untuk menggerakan turbin untuk menghasilkan energi

listrik yang dapat digunakan oleh manusia.

Tujuan percobaan ini adalah menentukan hubungan peningkatan suhu udara dengan debit

udara. Dengan mengetahui hubungan antara peningkatan suhu dan debit udara tersebut,

diharapkan konsep alat pembangkit energi yang telah dijelaskan diatas dapat terwujud dan

dapat menggantikan energi dari minyak bumi yang semakin langka.

5


B. TUJUAN PERCOBAAN

Tujuan dari percobaan ini adalah :

1. Mengetahui hubungan antara variasi suhu udara dalam pipa vertikal terhadap

kecepatan udara keluar pipa.

2. Membandingkan debit udara keluar pipa secara teoritis dengan percobaan.

C. TINJAUAN PUSTAKA

Perpindahan panas adalah ilmu yang mempelajari proses transfer energi yang

mungkin terjadi antara benda-benda/material sebagai akibat dari perbedaan suhu. Dalam

termodinamika, diketahui bahwa transfer energi yang terjadi tersebut berupa panas (Holman,

2010).

Mekanisme perpindahan panas terbagi tiga, yaitu secara konduksi, radiasi, dan

konveksi. Akan dibahas perpindahan panas konduksi dan konveksi.

a. Perpindahan Panas Konduksi

Konduksi adalah perpindahan panas yang terjadi ketika terdapat

perbedaan/gradient suhu pada badan benda, sehingga terjadi perpindahan panas dalam

benda tersebut dari bagian yang bersuhu lebih tinggi menuju bagian yang bersuhu lebih

rendah (Holman, 2010). Perpindahan panas konduksi terjadi pada media solid/melalui zat

perantara.

Pada perpindahan panas konduksi, berlaku Hukum Fourier sebagai berikut

dimana, q = laju perpindahan panas, W

k = konduktifitas termal, W/moC

A = luas penampang, m2

= gradien suhu yang mengikuti arah aliran panas

6


b. Perpindahan Panas Konveksi

Konveksi adalah transfer panas yang terjadi antara permukaan suatu padatan

dengan fluida yang mengalir di sekitarnya dengan menggunakan media transfer berupa

fluida (baik cair maupun gas) karena adanya gradient suhu diantara keduanya. Konveksi

tidak dapat terjadi pada benda padat karena tidak ada difusi yang terjadi pada benda

padat.

Panas yang berpindah pada peristiwa konveksi dapat berupa panas laten dan panas

sensible (panas karena adanya gradient suhu tanpa menyebabkan perubahan fasa)

(Wikipedia.org). Perpindahan panas konveksi terbagi dua, yaitu konveksi alami (natural

convevtion) dan konveksi paksa (force convection).

Persamaan umum konveksi yang memenuhi Hukum Fick, jika adalah

dimana, q = laju perpindahan panas, W

h = koefisien perpindahan panas konveksi, W/m2.°C

A = luas permukaan, m2

Tw = temperatur dinding, °C

T∞ = temperatur sekeliling, °C

Konveksi alami adalah peristiwa perpindahan panas secara konveksi yang terjadi

karena adanya gradien suhu dan sifat fisis dari benda dan fluida. Sifat fisis fluida yang

mengalami konveksi ini akan berubah, terutama densitas fluida yang dipengaruhi oleh

gradient suhu. Contohnya memasak air dalam suatu wadah, dan pada terjadinya angin

laut dan angin darat.

7


Persamaan Bernoulli digunakan untuk menganalisis gaya-gaya yang bekerja pada

sistem.

Dengan,

Semua satuan head dalam satuan panjang.

Praktikum kali ini menggunakan media penghantar panas berupa silinder vertikal yang

berbahan seng karena seng mudah dan cukup murah untuk didapatkan. Selain itu, nilai

konduktifitas termalnya (k) juga cukup besar, yaitu 116 W.m-1.K-1.

Untuk menghambat panas yang keluar dari sistem terlalu besar, maka pipa vertikal

tersebut dilapisi dengan gips. Untuk mengalirkan panas ke pipa vertikal digunakan koil

penghantar yang berbahan nichrome.

Kawat nichrome adalah kawat

yang tersusun dari campuran nikel dan krom dengan komposisi yang umum digunakan

adalah 80% nikel dan 20% krom. Kawat nichrome memiliki electrical resistivity yang cukup

tinggi, resistan terhadap korosi dan oksidasi pada suhu tinggi, dan memiliki titik lebur yang

tinggi, sekitar 1400oC, sehingga sangat cocok digunakan sebagai media penghantar panas

pada percobaan ini.

Panas/energi diperoleh dari energi listrik. Untuk menjaga energi yang masuk ke dalam

sistem konstan, digunakanvoltage regulator. Voltage Regulator adalah alat yang mampu

menghasilkan voltase output yang tetap/konstan (yang telah ditetapkan sebelumnya) terlepas

dari perubahan voltase input-nya atau kondisi beban sistem. Socket output pada voltage

regulator dihubungkan dengan kawat nichrome, yang mampu mengubah energi listrik

menjadi energi panas.

8


Alat ukur suhu yang digunakan pada percobaan ini adalah thermometer raksa.

Termometer raksa bekerja berdasarkan prinsip pemuaian fluida, dalam hal ini raksa (Hg),

akibat adanya panas. Saat termometer dikenakan pada fluida yang akan diukur suhunya,

akan terjadi transfer panas dari atau ke raksa yang akan menyebabkan volume raksa

menyusut atau memuai. Suhu fluida yang diukur diketahui dengan membaca skala pada

permukaan termometer.

Cara pengukuran aliran fluida (berupa udara) yang keluar yaitu dengan pengamatan

jumlah laju alir udara menggunakan baling-baling defleksi dan perbedaan tekanan.

Pengamatan jumlah laju alir udara dengan baling-baling defleksi pada dasarnya sama

dengan prinsip penggunaan turbin. Aliran udara keluar akan menyentuh sirip baling-baling

dan memutar baling-baling tersebut. Sehingga, banyaknya jumlah putaran baling-baling

permenit dapat ditentukan.

Pengukuran aliran fluida lainnya dapat dilakukan dengan prinsip perbedaan tekanan,

yaitu dengan menggunakan orifice plate (plat berlubang), pipa venturi dan rotameter.

BAB III

9


METODOLOGI PERCOBAAN

A. BAHAN

Bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah udara bebas pada tekanan 1 atm.

B. ALAT

Alat-alat yang digunakan dalam percobaan ini adalah :

1. Silinder Seng

2. Gips

3. Termometer raksa

4. Koil pemanas

5. Voltage regulator

6. Multitester

C. RANGKAIAN ALAT PERCOBAAN

Gambar 1. Rangkaian Alat Pemanasan Tabung

D. CARA KERJA

10


Alat dirangkai seperti pada rangkaian alat percobaan.

1. Voltage regulatordinyalakan dengan set point 50V

2. Kuat arus dan tegangan diukur dengan multitester

3. Suhu fluida yang masuk dan keluar dari pipa setelah 15 menit diukur

dengantermometer raksa dan dicatat.

4. Ulangi langkah 2-4 untuk variasi tegangan60, 70, 80, 90, 100 V.

E. ANALISIS DATA

1. Menghitung suhu udara dalam pipa.

Suhu udara dalam pipa / akibat pemanasan (Th) didekati dengan

2. Menghitung panas input ke dalam sistem.

(2)

dengan, q = panas input ke dalam pipa melalui koil (watt)

V = beda tegangan (volt)

I = kuat arus (ampere)

3. Menghitung kecepatan aliran udara percobaan keluar pipa.

Maka, massa udara percobaan diperoleh dari

11


Densitas udara panas dapat diketahui melalui

dan

dengan membandingkan kedua persamaan dan nilai Mr, R, dan P yang tetap, diperoleh

Debit udara dalam pipa diketahui melalui

Maka, kecepatan udara percobaan dapat diperoleh

Dengan, m = laju massa udara sepanjang pipa (gram/sekon)

Cp = kapasitas panas udara (J/gram/oC)

Tin = Suhu udara masuk pipa (oC)

Tout = Suhu udara keluar pipa (oC)

D = Diameter dalam pipa (cm)

12


vpercobaan = kecepatan aliran gas dalam percobaan (cm/sekon)

ρh = densitas udara panas (gram/cm3)

ρu = densitas udara bebas (gram/cm3)

Th = suhu udara panas sepanjang pipa (oC)

Tu = suhu udara bebas (oC)

4. Menghitung kecepatan aliran udara keluar perhitungan/teoritis.

Persamaan Bernoulli untuk titik 1 (input) dan titik 2 (output pipa):

Velocity head diabaikan dengan alasan perbedaan kecepatan udara cukup kecil, sehingga

dapat dianggap sama. Sehingga :

Pump head = 0 karena dalam percobaan tidak digunakan pompa. Sehingga :

Persamaan menjadi :

13


F pada Persamaan dijabarkan menjadi :

Persamaan Bernoulli untuk titik 3 dan titik (diluar pipa):

Velocity head diabaikan dengan alasan perbedaan kecepatan udara cukup kecil, sehingga

dapat dianggap sama. Sehingga :

Pump head = 0 karena dalam percobaan tidak digunakan pompa. Sehingga :

14


Friction head diabaikan karena dianggap ttidak ada friksi di luar pipa.

Sehingga persamaan menjadi :

Substitusi Persamaan (8) ke dalam Persamaan (7), sehingga

15


maka, persamaan untuk mengetahui kecepatan udara secara teoritis dapat diketahui.

dengan,

vperhitungan = kecepatan alir udara perhitungan (cm/sekon)

g = percepatan gravitasi (cm/sekon2)

h = tinggi pipa (cm)

D = diameter pipa (cm)

f = friction factor

Nilai v dihitung dengan trial nilai f. Dipilih nilai f yang memberi SSE (Sum Square of

Error) paling kecil.

SSE dihitung dengan

Dalam analisis data ini, akan dicari f (faktor friksi) yang akan memberikan nilai SSE

minimum. Berikut adalah algoritma perhitungan yang akan dilakukan:

1. Trial f (faktor friksi)

2. Hitung suhu rata – rata dengan persamaan (1)

3. Hitung kalor masuk sistem dengan persamaan (2)

16


4. hitung massa udara percobaan dengan persamaan (3)

5. Hitung densitas udara panas percobaan dengan persamaan (4)

6. Hitung debit udara percobaan dengan persamaan (5)

7. Hitung kecepatan udara percobaan dengan persamaan (6)

8. Hitung kecepatan udara perhitungan dengan persamaan (9)

9. Hitung nilai SSE dengan persamaan (10)

10. Cek SSE minimum, jika

a. ya, nilai SSE minimum selesai.

b. tidak, nilai SSE tidak minimum kembali ke langkah 1.

17


BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada percobaan ini digunakan plat seng sebagai bahan utama pipa yang kemudian

diisolasi dengan gipsum. Kemudian plat seng tersebut dibentuk menjadi sebuah pipa silinder

dengan ukuran diameter dalam pipa 9,00 cm dan panjang pipa 30,00 cm. Pemilihan seng

disebabkan oleh konduktivitas seng yang cukup tinggi dan dipilih gipsum karena

konduktivitasnya rendah. Gabungan dari kedua bahan ini diharapkan dapat membuat panas

yang dilepas oleh koil pemanas terpindahkan ke dalam pipa.

18


Dalam percobaan ini dibuat variasi tegangan pada koil pemanas listrik untuk

mengetahui kecepatan aliran udara dalam pipa akibat pengaruh suhu. Data keluaran yang

didapat adalah suhu udara masuk pipa dan suhu udara keluar pipa yang diukur dengan

termometer raksa. Arus listrik yang masuk ke koil diukur dengan multitester. Sifat fisis

udara didapat dari literatur Perry’s Handbook of Chemical Engineering.

Untuk mendapatkan panas yang konstan dalam sistem ini digunakan voltage

regulator. Voltage Regulator adalah alat yang mampu menghasilkan voltase output yang

tetap/konstan (yang telah ditetapkan sebelumnya) terlepas dari perubahan voltase input-nya

atau kondisi beban sistem.

Pada percobaan ini, ingin dicari kecepatan aliran fluida yang diakibatkan oleh pemanasan

secara konveksi alamiah. Fluida yang digunakan adalah udara bebas.

Asumsi-asumsi yang digunakan dalam percobaan ini adalah :

1. Suhu udara luar (Tu) konstan selama percobaan;

2. Multitester yang digunakan dalam percobaan untuk mengukur voltase dan kuat

arus dalam keadaan baik;

3. Heat loss melalui dinding pipa luar diabaikan;

4. Suhu udara masuk pipa (Tin) dianggap tetap selama percobaan;

5. Suhu udara keluar pipa (Tout) yang diambil pada berbagai voltase adalah suhu

konstan;

6. Voltase yang diteruskan oleh voltage regulatortetap;

7. Listrik dari PLN stabil selama percobaan;

8. Suhu udara dalam pipa (Th) bernilai konstan, didekati dengan nilai rerata dari

suhu udara masuk pipa dan keluar pipa;

9. Pipa yang digunakan dalam percobaan berbentuk silinder sempurna.

Dari perhitungan yang dilakukan dengan program MATLAB diperoleh nilai faktor friksi

(f)yang memberikan sse minimum adalah 27,6613, dengan nilai SSE sebesar5,4206.

19


Gambar 2. Hubungan V percobaan dan V Hasil Perhitungan

Berdasarkan Gambar 2 dapat dilihat bahwa nilai v percobaan sudah mendekati nilai v

perhitungan. Nilai v percobaan hampir linier seperti nilai v perhitungan, meskipun skala

nilainya sangat kecil. Hal ini diakibatkan voltase dan arus yang digunakan dalam

percobaan cukup kecil.

20


Gambar 3. Hubungan Suhu Rata-Rata dalam Pipa dengan Kecepatan

Udara dalam Pipa

Berdasarkan Gambar 3 dapat dilihat bahwa semakin tinggi suhu dalam pipa maka

kecepatan aliran udara dalam pipa pun semakin meningkat. Hal ini sesuai dengan teori

bahwa semakin tinggi suhu maka densitas udara semakin kecil sehingga menyebabkan

udara mengalir lebih cepat di dalam pipa.

Penyebab kesalahan relatif :

1. Pengukuran suhu udara masuk dan keluar pipa dilakukan pada titik yang berbeda;

2. Suhu udara dalam pipa berbeda sepanjang ketinggian pipa (T=f(h));

3. Adanya angin sehingga pergerakan udara tidak hanya dikarenakan adanya

perbedaan suhu dan densitas udara di bagian bawah dan atas pipa;

BAB V KESIMPULAN

1. Konveksi alami adalah perpindahan panas yang terjai secara alamiah akibat dari gradien suhu dan sifat fisisnya.

2. Semakin besar suhu udara dalam pipa maka kecepatan aliran udara dalam pipa akan semakin besar karena pengaruh densitas udara.

21


3. Nilai v yang didapat dari percobaan sudah mendekati v hasil perhitungan. Hal ini dapat dilihat pada grafik yang sudah mendekati linier.

4. Hasil percobaan :a. Untuk Th = 40,50 OC didapat v percobaan = 7,0474 cm/s Untuk Th = 44,00 OC didapat v percobaan = 7,1217 cm/s Untuk Th = 49,00 OC didapat v percobaan = 7,2167 cm/s

Untuk Th = 56,50 OC didapat v percobaan = 7,6716 cm/sUntuk Th = 62,00 OC didapat v percobaan = 7,7807 cm/sUntuk Th = 68,00 OC didapat v percobaan = 8,5939 cm/s

b. Nilai faktor friksi (f) sebesar 27,6613.c. Nilai SSE sebesar 5,4206.

BAB VI

DAFTAR PUSTAKA

Holman, J. P., 1986, “Heat Transfer”, 6ed., pp. 1,2,10,12,207,215,277,327,323, McGraw-Hill Book Company, Inc., New York.

Perry, R. H. and Green, D. W., 1984, “Perry’s Chemical Engineering’s Handbook”,pp. 20.4-20.10, McGraw-Hill Book Company, Inc., New York.

www.wikipedia.org

22

http://www.wikipedia.org/


BAB VII LAMPIRAN

1. Data PercobaanSuhu Percobaan : 27 oCDiameter Pipa : 9 cmTinggi Pipa : 30 cm

23


Daftar 1 .Data Hasil Percobaan untuk Tegangan, Kuat Arus, dan Suhu Bagian Bawah serta Atas Pipa

No V (volt) I (Ampere) Tin(oC) Tin(oC)1 49,00 0,140 29,00 52,002 55,00 0,157 29,00 59,003 65,00 0,186 29,00 69,004 74,00 0,210 29,00 84,005 80,00 0,230 29,00 95,006 90,00 0,260 29,00 107,00

2. Perhitungan

a.Menghitung suhu udara dalam pipa.

Suhu udara dalam pipa / akibat pemanasan (Th) dihitung menggunakan Persamaan 1, menggunakan data nomor 1 pada Tabel 1.

Dengan cara yang sama, didapatkan data pada Tabel 2.

Daftar 2.Data Perhitungan Suhu Udara Dalam Pipa (Th)

24


No Tin (oC) Tout(oC) Th(oC)1 29,00 52,00 40,50002 29,00 59,00 44,00003 29,00 69,00 49,00004 29,00 84,00 56,50005 29,00 95,00 62,00006 29,00 107,00 68,0000

b. Menghitung panas input ke dalam sistem.

Panas input ke dalam sistem dihitung menggunakan Persamaan 2, menggunakan data nomor 1 pada Tabel 1.

Melalui cara yang sama, didapatkan data pada Tabel 3.

25


Daftar 3.Data Perhitungan Panas Input per Waktu (q)

No I(ampere) V (volt) q (watt)1 0,140 49,00 6,86002 0,157 55,00 8,63503 0,186 65,00 12,09004 0,210 74,00 15,54005 0,230 80,00 18,40006 0,260 90,00 23,4000

c.Menghitung massa udara dalam pipa.

Massa udara percobaan dihitung dengan Persamaan 3, menggunakan data nomor 1 Tabel 1 untuk suhu, data nomor 1 pada Tabel 2 untuk data panas. Kapasitas panas udara diperoleh dari literatur

Daftar 4.Data Perhitungan Kapasitas Panas Udara Rata-Rata pada Tiap Suhu Udara Dalam Pipa

Nomor

Th (oC) Cp (joule/gram/oC)

1 40,5000 1,00642 44,0000 1,00663 49,0000 1,00694 56,0000 1,00735 62,0000 1,00776 68,0000 1,0082

26


Contoh perhitungan massa udara

Diperoleh data pada Tabel 5.

d. Menghitung densitas udara panas

Densitas Udara diukur dengan Persamaan 4, densitas udara pada suhu percobaan diperoleh dari literatur. Untuk perhitungan digunakan data 1 pada Tabel 2.

Dengan cara yang sama diperoleh data pada Tabel 5.

e. Menghitung Debit udara dalam Pipa.

Debit udara dalam pipa diketahui melalui Persamaan 5, dengan data massa udara diperoleh dari Tabel


f. Menghitung Kecepatan Aliran Udara dalam Pipa selama Percobaan

Kecepatan udara percobaan dapat diperoleh dari Persamaan 6. Menggunakan data nomor 1 dari Tabel 7, maka diperoleh


27


Daftar 5 . Data Hasil Perhitungan Hubungan Massa Udara Percobaan, Densitas Udara, DebitAliran Udara, dan Kecepatan Aliran Udara dengan Suhu Udara Panas

No.

Th, oCm, gram/s

ρ, gram/cm3

Q, cm3/sv percobaan, cm/s

140,5000

0,5049 0,0011459,0000

7,0474

244,0000

0,5046 0,0011458,7273

7,1217

349,0000

0,5458 0,0011496,1818

7,2167

456,5000

0,5230 0,0011475,4545

7,6716

562,0000

0,5217 0,0011474,2727

7,7807

668,0000

0,5661 0,0010566,1000

8,5939

====================================================================

28


5. Menghitung kecepatan aliran udara keluar perhitungan/teoritis.

Persamaan untuk mengetahui kecepatan udara secara teoritis dapat diketahui dari Persamaan 9.

Kecepatan udara secara teoritis dihitung dengan trial and error nilai f (friksi). Menggunakan program MATLAB, diperoleh faktor friksi sebesar f = 27,6613.

SSE dihitung dengan

Menggunakan program MATLAB diperoleh nilai SSE sebesar 5,4206.

29

Documents

konveksi alamiah