Studi Eksperimental Pengaruh Jejari Hidrolik Stack dan Panjang Resonator Terhadap Kinerja Prime Mover Termoakustik dengan Resonator Berujung Terbuka

YOGA NUR ADHITAMA, Prof. Dr. Agung B. S. Utomo, S.U.; Ikhsan Setiawan, S.Si., M.Si.

2017 | Skripsi | S1 FISIKA

Telah dilakukan penelitian mengenai pengaruh jejari hidrolik stack dan panjang pipa resonator terhadap kinerja mesin prime mover termoakustik tipe gelombang berdiri dengan resonator satu ujung terbuka. Prime mover termoakustik merupakan peranti yang mengubah kalor menjadi usaha dalam bentuk gelombang bunyi. Bagian-bagian utama prime mover termoakustik terdiri dari pipa resonator, stack, dua buah alat penukar panas (heat exchanger), dan gas kerja. Stack yang digunakan terbuat dari lembaran-lembaran kasa kawat anti karat dengan variasi nomor kasa #12, #14, #16, dan #18 yang ditumpuk dengan tebal 4 cm. Penggunaan kasa kawat sebagai bahan stack karena mudah untuk mengubah jejari hidrolik stack daripada material lainnya. Pipa resonator terbuat dari besi anti karat berdiameter 6,8 cm dengan variasi panjang resonator 105 cm, 130 cm, 155 cm, 180 cm, dan 205 cm. Panjang pipa resonator 105 cm dengan jejari hidrolik stack 0,28 mm menghasilkan beda suhu onset terendah dan waktu onset tercepat yaitu 235°C dalam waktu 245 sekon. Frekuensi gelombang bunyi yang dihasilkan tidak bergantung pada nilai jejari hidrolik stack. Meskipun demikian, jejari hidrolik stack berperan dalam menentukan orde harmonik gelombang bunyi. Frekuensi bunyi tertinggi diperoleh pada pipa resonator dengan panjang 130 cm sebesar 202 Hz pada orde harmonik kedua. Pipa resonator dengan panjang 105 cm dan jejari hidrolik 0,32 mm menghasilkan amplitudo tekanan terbesar yaitu 3,34 kPa.

A research about the effect of stack hydraulic radius and resonator pipe length on the performance of a thermoacoustic prime mover with open-end resonator has been conducted. Thermoacoustic prime mover is a device which converts thermal energy into acoustic work. The device mainly consists of a resonator pipe, a stack, two heat exchangers, and working gas. Stack was made of a pile of stainless wire-mesh screens with size of 4 cm thick and variations of the mesh numbers of #12, #14, #16, and #18. The use of wire-mesh screen as stack because it is easier to varying the hydraulic radius than any other material of stack. Resonator pipe was made of stainless steel pipe of 6,8 cm in diameter with total length of resonator of 105 cm, 130 cm, 155 cm, 180 cm, and 205 cm. Resonator pipe with length of 105 cm and stack hydraulic radius of 0,28 mm produces the lowest onset temperature difference and the fastest time to reach onset condition of 235°C within 245 s. The generated frequency of sound is not depends on stack hydraulic radius. However, it is used to determine the harmonic order of generated sound. The highest sound frequency is obtained on 202 Hz at second harmonic order when the pipe length is 130 cm. The resonator pipe of 105 cm and stack hydraulic radius of 0,32 mm can generate the highest pressure amplitudes of 3,34 kPa.

Kata Kunci : termoakustik, prime mover, gelombang berdiri, kasa kawat, jejari hidrolik, panjang resonator