RADIATOR

Disusun Oleh : Banu Armanto Farahie Farhat Nasution Indra Lesmana Kurnianto Joko Santoso Muhammad Mufrih Rizqullah Syaiful IslamKATA PENGANTARPuji syukur sebesar-besarnya kepadaTuhan yang Maha Esa atas kasih karunia-Nya serta berkat yang diberikan, sehingga kami dapat menyelesaikan laporan tugas ini tepat pada waktunya. Penulisan laporan tugas ini berjudulRADIATOR .

Penulisan penelitian ini berguna untuk memenuhi nilai kelompok mata kuliah Perpindahan Panas. Laporan tugas ini akan membahas mengenai pengertian Radiator dan macam-macamnya. Selama penyusunan makalah ini, kami telah mendapat banyak bantuan, bimbingan serta pengarahan dari berbagai pihak. Pada kesempatan kali ini dengan kerendahan hati, kami menyampaikan rasa hormat dan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu penyusunan laporan penelitian ini, diantaranya adalah :

1. Jauhari Ali, Drs, ST.MT selaku dosen dan pembimbing yang telah memberikan bimbingan dan pengarahan kepada kami sehingga laporan ini dapat terselesaikan dengan baik.

2. Para anggota kelompok yang telah memberikan ide dan meluangkan waktu untuk bersama-sama mengerjakan laporan ini agar laporan ini dapat selesai sesuai dengan waktu yang telah ditentukanAkhir kata, kami meminta maaf jika ada kesalahan kata dalam penulisan karena kami ini jauh dari kesempurnaan. Segala kekurangan yang ada disebabkan karena keterbatasan kami baik dalam kemampuan, pengetahuan maupun pengalaman dalam menyusun laporan ini. Oleh karena itu, kami sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari para pembaca, agar kami dapat mengevaluasi segala kesalahanJakarta, 3 Juni 2015

PenyusunI. PENDAHULUAN1.1 Latar Belakang

Unit penukar kalor (Heat Exchanger) adalah suatu alat untuk memindahkan panas dari suatu fluida ke fluida yang lain. Sebagian besar dari industri-industri yang berkaitan dengan pemprosesan selalu menggunakan alat ini, sehingga alat penukar kalor ini mempunyai peran yang penting dalam suatu proses produksi atau operasi. Salah satu tipe dari alat penukar kalor yang banyak dipakai adalah Shell and Tube Heat Exchanger. Alat ini terdiri dari sebuah shell silindris di bagian luar dan sejumlah tube (tube bundle) di bagian dalam, dimana temperatur fluida di dalam tube bundle berbeda dengan diluar tube (di dalamshell) sehingga terjadi perpindahan panas antara aliran fluida didalam tube dan di luar tube. Adapun daerah yang berhubungan dengan bagian dalam tube disebut dengan tube side dan yang di luar dari tube disebut shell side.Heat Exchanger digunakan untuk memindahkan panas dari sistem ke sistem lain tanpa perpindahan massa dan bisa berfungsi sebagai pemanas maupun sebagai pendingin. Biasanya, medium pemanas dipakai adalah air yang dipanaskan sebagai fluida panas dan air biasa sebagai air pendingin (cooling water) atau bisa juga fluida yang lain. Penukar panas dirancang sebisa mungkin agar perpindahan panas antar fluida dapat berlangsung secara efisien. Pertukaran panas terjadi karena adanya kontak, baik antara fluida terdapat dinding yang memisahkannya maupun keduanya bercampur langsung (direct contact). Penukar panas sangat luas dipakai dalam industri seperti kilang minyak, pabrik kimia maupun petrokimia, industri gas alam, refrigerasi, pembangkit listrik. Salah satu contoh sederhana dari alat penukar panas adalah radiator dimana fluida pendingin memindahkan panas mesin ke udara sekitar.1.2 Tujuan

1. Mengetahui definisi Radiator

2. Mengetahui dan memahami prinsip kerja radiator

3. Mengetahui komponen-komponen pada radiator.

1.3 Manfaat

1. Menambah ilmu pengetahuan bagi peneliti dan para pembaca tentang radiator.2. Penelitian ini diharapkan mampu memberikan kontribusi bagi pengembangan bidang Teknik Mesin.3. Sebagai pertimbangan dan perbandingan bagi pengembangan penelitian sejenis di masa mendatang.4. Sebagai bahan referensi dan informasi bagi Program Pendidikan Teknik Mesin Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Jakarta.II. RADIATOR2.1 Definisi RadiatorRadiator adalah alat penukar panas yang digunakan untuk memindahkan energi panas dari satu medium ke medium lainnya yang tujuannya untuk mendinginkan maupun memanaskan. Radiator, merupakan suatu alat penukar panas dimana aliran fluida panas (air) bersilangan tegak lurus dengan arah aliran fluida dingin (udara) dan kedua fluida tersebut tidak bercampur. Kedua fluida tersebut hanya mengalir sekali dalam saluran penukar panas atau biasa disebut single pass. Radiator yang kita kenal pada umumnya digunakan pada kendaraan bermotor (roda dua atau roda empat), namun tidak jarang radiator juga digunakan pada mesin yang memerlukan pendinginan ekstra. Seperti pada mesin mesin produksi atau mesin mesin lainnya yang bekerja dalam kondisi kerja berat atau lama. Pada kendaraan baik motor atau mobil radiator pada umumnya terletak di depan dan berada didekat mesin atau pada posisi tertentu yang menguntungkan bagi system pendinginan. Hal ini bertujuan agar mesin mendapatkan pendinginan yang maksimal sesuai yang dibutuhkan mesin.Radiator memanfaatkan prinsip konduksi, konveksi dan radiasi untuk mentransfer panas dari mesin ke atmosfer. Konduksi terjadi pada saat panas merambat pada silinder, konveksi terjadi pada saat panas merambat pada media fluida (radiator coolant), sedangkan radiasi terjadi pada sirip radiator.Panas dari mesin diserap oleh radiator coolant yang mengalir dalam sistem pendingin selama mesin bekerja. Panas yang diserap oleh coolant dialirkan menuju radiator untuk dilepas di sirip radiator, coolant dari radiator kemudian kembali lagi ke silinder. Saluran coolant di dalam blok silinder dilindungi oleh water jacket untuk mencegah rembesan coolant ke dalam ruang bakar.2.2 Jenis-jenis Radiator

a. Menurut bentuk intinya, radiator dapat dibagi menjadi 3 jenis, yaitu :

1. Inti radiator tipe plat

2. Inti radiator tipe currogated (lekukan)

3. Inti radiator tipe SR (single row)

b. Menurut arah aliran airnya, yaitu :

1. Radiator dengan arah aliran ke bawah, yaitu radiator dengan pipa-pipa air tersusun vertikal.2. Radiator dengan arah aliran melintang, yaitu radiator dengan pipa-pipa air tersusun horisontal.2.3 Fungsi dan Bagian-bagian Pada Radiator

Radiator terdiri dari tangki air bagian atas (upper tank/top tank), tangki bagian bawah (lower tank/bottom tank) dan radiator core pada bagian tengahnya.

a. Tangki Atas ( Top tank), adalah suatu komponen pada radiator yang berfungsi untuk menampung air yang telah panas dari mesin. Tangki ini dilengkapi juga dengan lubang pengisian dan saluran masuk air pendingin dari mesin. Lubang pengisian harus selalu ditutup dengan radiator cap (tutup radiator).

b. Radiator core, berfungsi untuk menyerap panas pada air pendingin yang telah panas, yang kemudian akan di dinginkan oleh kipas dan udara luar yang timbul karena mobil berjalan. Inti radiator terdiri dari pipa-pipa air untuk mengalirkan air dari upper tank ke lower tank dan sirip pendingin untuk membuang panas air yang berada pada pipa-pipa air. Ada dua tipe inti radiator (radiator core), yaitu tipe plate (flat fin type) dan tipe lekukan (currogated type). Perbedaan antara kedua tipe ini tergantung pada model sirip pendinginnya. Beberapa kendaraan modern menggunakan versi terbaru yaitu tipe lekukan, dari radiator tipe SR. Inti radiator tipe radiator SR ini hanya mempunyai susunan pipa tunggal (single row) sehingga bentuk keseluruhannya menjadi tipis dan ringan dibandingkan dengan radiator yang biasanya. c. Tangki Bawah (bottom tank / lower tank), berfungsi untuk menampung air yang telah didinginkan oleh kipas dan udara melalui inti radiator dan selanjutnya disalurkan ke mesin melalui water pump. Pada tangki bawah ini juga dipasangkan saluran air yang akan berhubungan dengan pompa air dan saluran pembuangan atau drain cock yang berfungsi untuk membuang air radiator saat membersihkan atau menguras radiator.d. Pompa Air, berguna agar air pendingin mesin yang berada didalam water jacket dan radiator dapat bersirkulasi dengan cepat.e. Selang Karet, digunakan untuk menghubungkan antara water jacket dan radiator, biasanya selang karet yang dipasang sebanyak dua buah.f. Thermostat, merupakan sebuah katup yang dapat bekerja berdasarkan suhu air pendingin, thermostat ini dipasang pada saluran air keluar dari mesin menuju ke radiator.g. Tutup Radiator, radiator pada umumnya telah dilengkapi dengan tutup radiator yang bertekanan yang memungkinkan naiknya temperatur pendingin menjadi 1000C tanpa mendidih. Penggunaan tutup radiator yang bertekenanan menyebabkan pendinginan radiator bertambah dan membuat perbedaan temperatur antara udara luar dan cairan pendingin. Fungsi tutup radiator (pressure cap) adalah agar titik didih cairan pendingin mesin menjadi meningkat dan dapat menghindarkan kantong-kantong uap air didalam water jacket khusus nya di daerah dekat ruang bakar. Bila uap air terbentuk maka mesin akan menjadi terlalu panas (overheat).

Gambar Tutup Radiator.h. Kipas Radiator, berfungsi untuk mempercepat aliran udara melewati bagian inti radiator, dengan mengalirnya udara melewati inti radiator berarti panas pada air akan dibawa oleh udara yang mengalir tersebut. Kipas pendingin ada dua macam, yaitu :

1. Kipas aksial, adalah kipas yang arah putarannya tegak lurus terhadap porosnya,biasanya kipas ini digunakan pada tekanan yang rendah, volume yang besar dan tanpa mempunyai sistem pemasukan. Contoh dari kipas aksial adalah : propeler,tube aksial,baling-baling aksial

Gambar Bentuk-bentuk Kipas Aksial2. Kipas centrifugal/radial adalah kipas yang arah putarannya sejajar terhadap porosnya,biasanya digunakan pada tekanan yang lebih tinggi dan memiliki sistem pemasukan. Contoh dari kipas radial adalah : airfoil, blowerGambar Bentukbentuk Kipas Radial2.4 Cara Kerja Radiatora. Bila mesin masih dalam keadaaan dingin

Ketika thermostat dalam keadaan menutup untuk mencegah mengalirnya air dari water jacket ke radiator, maka bagian impeler masih tetap berputar untuk mensirkulasikan air pada water jacket melalui saluran bypass.

b. Bila mesin dalam keadaan panas

Setelah mesin menjadi panas, thermostat terbuka dan katup bypass tertutup dalam bypass sirkuit. Cairan pendingin setelah menjadi panas di dalam water jacket yang menyerap panas dari mesin kemudian disalurkan ke radiator untuk didinginkan dengan kipas dan hembusan udara dengan adanya gerakan maju kendaraan itu sendiri. Cairan pendingin yang sudah dingin kemudian ditekan kembali oleh pompa air ke water jacket.

2.5 Radiator Coolant

Radiator Coolant atau cairan pendingin merupakan bahan tambah air pada radiator dengan beberapa fungsi. Fungsi radiator coolant antara lain untuk mencegah karat, membantu proses pendinginan agar suhu mesin selalu dalam keadaan stabil (suhu kerja). Oleh karena itu air pada radiator harus ditambah dengan cairan pendingin agar pada radiator tidak mudah berkarat yang akhirnya akan mengurangi kinerja dari radiator itu sendiri dalam menstabilkan suhu mesin.Banyak produsen yang merekomendasikan bahwa cairan ini dapat bertahan sampai 50.000 km.Umur pemakaian coolant sangat bergantung pada kemampuannya mencegah karat.Ethylene glycol dan phosphor adlah bahan kimia yang biasa dipakai dalam cairan pendingin sebagai canpuran pencegah karat.salah satu cara untuk mencegah pemakaian radiator yang sudah kadaluarsa adalah mengecek kadar pH (derjat keasaman) cairan ini. Derajat keasaman ini harus lebih dari angka 7.Penggunaan coolant dan air dengan perbandingan 50 :50 sudah cukup baik untuk mencegah karat, dan mencegah agar temperature cairan tidak lebih dari 130 C.Namun, penggunaan cairan dan air dengan perbandingan 70:30 adalah yang terbaik. Kandungannya lebih efektif untuk mencegah karat dan mencegah agar temperature cairan tidak lebih dari 100 C. Berbagai jenis radiator coolant atau cairan pendingin yang beredar di pasaran seperti:

a. Dex Cool

Coolant merek Dex Cool dikeluarkan oleh General Motor (Amerika Serikat)yang menjamin cairan pendinginnya akan dapat digunakan untuk 160.000 km atau 5 tahun pemakaian. Cairan ini sengaja diberi warna jingga untuk membedakan dengan model lama yang berwarna hijau.

b. Toyota Super Long Life Coolant (SLLC)

Toyota Super Long Life Coolant (SLLC) sudah dicampur di pabrik pembuatnya (50 % pendingin dan 50% air deionisasi),jadi tak perlu menambahkan air saat menggantiataupun meanambah SLLC pada kendaraan. Jarak penggantian yang berlaku untuk SLLC adalah setiap 80.000 km atau 48 bulan pemakaian

c. Top 1 Coolant Radiator

Top 1 Coolant Radiator diproduksi oleh Top 1 (Amerika Serikat) pada tahun 1996, Prodesen menjamin cairan pendinginnya mampu dipergunakan untuk 160.000 km atau sekitar 4 tahun pemakaian. Top 1 Coolant Radiator diberi warna hijau karena cairan ini mengandung phosphor yang berguna untuk mencegah karat pada radiator dan blok mesinnya. Top 1 Coolant Radiator harus dicampur dengan air untuk mencapai umur pemakaian yang dijamin oleh produsen.2.6 Perpindahan Panas Dalam Radiator

Armento (1979), Menegazzi dan Trapi (1996) ( Rudi S. (1999)) mengemukakan bahwa faktor-faktor yang mempengaruhi unjuk kerja dari sistem pendinginan, seperti tipe dari sistem pendinginan, dimensi dari water jacket, tipe dari coolant, thermostat, radiator, penutup tekanan, kondisi dari sirip kipas, dan unjuk kerja dari pompa air pendingin Pompa air pendingin memegang peranan penting dalam sistem pendingin. Dalam membuang panas yang terjadi dalam mesin kendaraan, besarnya panas yang dapat dibuang sangat tergantung pada jumlah atau banyaknya media pendingin yang dialirkan.

Berbagai macam analisis dan penelitian yang berkaitan dengan perpindahan panas yang menggunakan fin and tube heat exchanger telah banyak dilakukan guna menentukan metode analisis yang tepat serta memberikan kemudahan dalam memprediksi koefisien perpindahan panas. Berbagai penelitian pendahuluan yang dilakukan beberapa orang peneliti yang dilaporkan kembali oleh Indra Mamad Gandidi (2001) dan Ximenes (1981) melaporkan hasil eksperimen untuk koefisien perpindahan panas dalam susunan satu dan dua baris pipa oval pada penukar panas sirip plat yang menunjukkan bentuk geometri bulat, diselidiki bahwa penurunan koefisien panas berkurang secara dramatis dibelakang pipa-pipa dibandingkan dengan konfigurasi oval.

Rosman et. al. (1984) secara eksperimen menentukan koefisien perpindahan panas global dan lokal, menggunakan analogi perpindahan panas dan massa untuk susunan satu dan dua baris pipa bulat, diikuti dengan perhitungan numeris distribusi temperatur sirip dan efisiensi sepanjang sirip. Hasilnya menunjukkan bahwa konfigurasi dua baris lebih efisien dari susunan satu baris. Untuk mengetahui seberapa jauh pengaruh dari geometri sirip terhadap koefisien perpindahan panas konveksi pada radiator, Rudi S. (1999) melakukan penelitian secara eksperimental dengan cara merubah geometri sirip untuk mendapatkan aliran udara yang melewati inti radiator supaya lebih berputar. Hasil yang didapat menunjukkan peningkatan koefisien perpindahan panas konveksi radiator.