PERANCANGAN DAN PEMBUATAN FASILITAS EKSPERIMEN KONVEKSI PAKSA UDARA UNTUK SISTEM PENDINGIN PADA KANAL HORIZONTAL

ZEIN NURRAHMAN, Ir. Indro Pranoto, S.T., M.Eng., Ph.D., IPM.

2021 | Skripsi | S1 TEKNIK MESIN

Perkembangan teknologi berjalan begitu cepat baik di bidang industri, otomotif, maupun teknologi informasi. Teknologi yang berkembang tidak akan lepas dari sistem manajemen termal yang berfungsi untuk mendukung berkembangnya teknologi tersebut. Salah satu metode pendinginan yang umum dan digunakan secara luas adalah metode konveksi paksa dengan fluida udara. Penelitian ini dilakukan untuk merancang dan membuat sebuah fasilitas eksperimen konveksi udara pada kanal horizontal yang dapat digunakan untuk mengetahui nilai koefisien perpindahan kalor serta fenomena yang terjadi dari berbagai material, geometri, serta kecepatan udara yang berbeda. Komponen pada fasilitas eksperimen ini terdiri dari test chamber, diffuser, contraction, settling chamber, heater block, insulator, fan, sensor - sensor dan data akuisisi. Penelitian ini memiliki dimensi penampang test chamber, yang terbuat dari aluminium, sebesar (80 x 12) mm dengan kecepatan udara dibatasi pada 20 m/s dan daya pemanas maksimal 2100 W. Berbagai bentuk geometri dan struktur material benda uji dapat diuji pada test chamber dengan batasan dimensi (80 x 60 x 12) mm. Fenomena pergerakan udara pada benda uji dapat dilihat melalui sisi samping test chamber yang dibuat transparan. Kecepatan udara pada test chamber dapat diatur hingga 20 m/s sesuai dengan kemampuan maksimal hot wire anemometer. Secara teoretis, nilai koefisien perpindahan kalor pada kecepatan udara 20 m/s dengan perbedaan temperatur inlet dan outlet sebesar 30 derajat celsius adalah 77,29 W/m^2.K. Diffuser, contraction, dan settling chamber terbuat dari aluminium dengan ketebalan 6 mm. Heater block terbuat dari material tembaga yang dilapisi dengan sebuah insulator yang terbuat dari material teflon. Sensor yang digunakan yaitu delapan buah termokopel tipe K, dua buah pressure transducer, dan sebuah hot wire anemometer yang diolah menggunakan sebuah data akuisisi dan dihubungkan dengan komputer. Fasilitas eksperimen ini dirangkai secara bertahap mulai dari komponen mekanis hingga komponen elektronis. Pada penelitian ini, fasilitas eksperimen sudah dirangkai secara keseluruhan dan dapat berjalan dengan baik.

Technological developments run so fast in the fields of industry, automotive, and information technology. The technology that develops will not be separated from the thermal management system that functions to support the development of the technology. One of the most common and widely used cooling methods is the forced convection method with air-fluid. This research was conducted to design and build an experimental facility for air convection in a horizontal channel that can be used to determine the value of the heat transfer coefficient and the phenomena that occur from different materials, geometries, and air velocities. The components in this experimental facility consist of a test chamber, diffuser, contraction, settling chamber, heater block, insulator, fan, sensors, and data acquisition. This study has a cross-sectional dimension of the test chamber, which is made of aluminum, of (80 x 12) mm with air velocity limited to 20 m/s and maximum heating power of 2100 W. Various geometric shapes and material structures of the specimen can be tested in the test chamber with dimension limitation (80 x 60 x 12) mm. The phenomenon of air movement in the test object can be seen through the side of the test chamber which is made transparent. The air velocity in the test chamber can be adjusted up to 20 m/s according to the maximum capability of the hot wire anemometer. Theoretically, the value of the heat transfer coefficient at an air velocity of 20 m/s with a temperature difference of 30 degrees Celcius inlet and outlet is 77.29 W/m^2.K. The diffuser, contraction, and settling chamber are made of aluminum with a thickness of 6 mm. The heater block is made of copper material which is coated with an insulator made of Teflon material. The sensors used are eight type K thermocouples, two pressure transducers, and a hot wire anemometer which is processed using data acquisition and connected to a computer. This experimental facility is assembled in stages starting from mechanical components to electronic components. In this study, the experimental facilities have been assembled as a whole and can run well.

Kata Kunci : Kanal Horizontal, Konveksi Paksa Udara, Manufaktur, Terowongan Udara, Koefisien Perpindahan Kalor, Sistem Pendinginan.