STUDI EKSPERIMENTAL PERPINDAHAN KALOR KONVEKSI UDARA PADA STRUKTUR POROUS METAL FOAM
LEONARDO GINTING, Ir. Indro Pranoto, S.T., M.Eng., Ph.D, IPM., ASEAN Eng.
2024 | Skripsi | TEKNIK MESIN
Dalam era globalisasi dan seiring dengan perkembangan zaman, kebutuhan
energi dunia terus meningkat. Peningkatan kebutuhan energi dunia tidak lepas
dari peningkatan efisiensi energi dari komponen elektronik. Salah satu cara
untuk meningkatkan efisiensi energi adalah dengan menggunakan teknologi thermal management system, seperti Battery Thermal Management System (BTMS)
yang digunakan pada baterai elektrik dan pendinginan udara. BTMS berfungsi
untuk menjaga suhu baterai dalam rentang optimal, sehingga baterai dapat
beroperasi dengan efisien dan aman. Pendinginan udara, seperti air cooler, juga berfungsi untuk
mengurangi suhu udara dan meningkatkan efisiensi pendinginan dengan metode yang
cukup praktis.
Penelitian ini menyelidiki pengaruh struktur porous metal foam terhadap perpindahan kalor konvektif dan
penurunan tekanan dengan fluida udara. Data yang diambil dan dianalisis berupa
temperatur di bagian base pada porous metal foams dan temperatur serta pressure drop di inlet
dan outlet pada test section Pengaturan
eksperimen melibatkan variasi daya pemanas dari 35 W hingga 75 W dalam interval
5 W, menggunakan porous metal foams berbahan
dasar aluminium dengan porositas 30% (5 PPI) dan 40% (4 PPI) dengan ukuran base 81 mm × 59 mm. Metal foams ditempatkan pada saluran bagian uji, dan fluida
kerjanya adalah udara pada tekanan 1 bar dan suhu 25°C. Kecepatan aliran
ditetapkan sebesar 1 m/s, 4 m/s, dan 7 m/s.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa struktur porous metal foam berpengaruh nyata terhadap koefisien perpindahan
panas konveksi (h). Penelitian ini
menegaskan bahwa semakin besar PPI (Pores
per Inch), maka koefisien perpindahan panas konveksi semakin meningkat.
Nilai h terbaik diperoleh sebesar 101,73
W/m2?K untuk porositas 30?n 5 PPI pada kecepatan fluida 7 m/s.
Pada kecepatan udara yang sama, nilai h
untuk porous metal foam dengan
porositas 40?alah W/m2?K.
Untuk pressure drop, nilai tertinggi
diperoleh porositas 30?n 5 PPI pada kecepatan 7 m/s yaitu sebesar 40 Pa,
sedangkan nilai terendah diperoleh pada porositas 40?n 4 PPI pada kecepatan
1 m/s yaitu sebesar 35,1 Pa. Berdasarkan hasil tersebut dapat disimpulkan bahwa
porous metal foam dengan spesifikasi
4 PPI dan porositas 40% lebih efektif dibandingkan dengan porous metal foam dengan spesifikasi 5 PPI dan porositas 30%.
In the era of globalization and along with developments, world energy needs
continue to increase. The increase in world energy needs cannot be separated
from increasing the energy efficiency of electronic components. One way to
increase energy efficiency is to use thermal management system technology, such
as the Battery Thermal Management System (BTMS) which is used for electric
batteries and air cooling. BTMS functions to maintain battery temperature
within an optimal range, so that the battery can operate efficiently and
safely. Air cooling, such as an air cooler, also functions to reduce air
temperature and increase cooling efficiency with a fairly practical method.
This research investigates the effect of porous metal foam structure on
convective heat transfer and pressure drop with air fluid. The data taken and
analyzed were the temperature at the base of the porous metal foams and the
temperature and pressure drop at the inlet and outlet in the test section. The
experimental setup involved varying heating power from 35 W to 75 W in 5 W
intervals, using aluminum-based porous metal foams. with porosity of 30% (5
PPI) and 40% (4 PPI) with a base size of 81 mm × 59 mm. Metal foams were placed
in the test section channel, and the working fluid was air at a pressure of 1
bar and a temperature of 25°C. The flow velocity is set at 1 m/s, 4 m/s, and 7
m/s.
The research results show that the porous metal foam structure has a
significant effect on the convection heat transfer coefficient (h). This
research confirms that the greater the PPI (Pores per Inch), the greater the
convection heat transfer coefficient. The best h value obtained was 101.73
W/m2?K for 30% porosity and 5 PPI at a fluid speed of 7 m/s. At the same air
speed, the h value for porous metal foam with a porosity of 40% is W/m2?K. For
pressure drop, the highest value was obtained at 30% porosity and 5 PPI at a
speed of 7 m/s, namely 40 Pa, while the lowest value was obtained at 40%
porosity and 4 PPI at a speed of 1 m/s, namely 35.1 Pa. Based on these results,
it can be concluded that porous metal foam with a specification of 4 PPI and a
porosity of 40% is more effective than porous metal foam with a specification
of 5 PPI and a porosity of 30%.
Kata Kunci : Sistem pendinginan, Manajemen Termal, Konveksi Paksa Udara, Koefisien Perpindahan Kalor, Porous Metal Foam
