STUDI EKSPERIMENTAL PENGARUH JUMLAH DAN DIAMETER LUBANG PADA SIRIP SEKELILING SILINDER LUAR TERHADAP LAJU PERPINDAHAN KALOR

Joko Winarno,ST., Ir. Samsul Kamal, M.Sc., Ph.D.,

2012 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Studi eksperimental enelitian ini dilakukan untuk mengamati pengaruh diameter dan jumlah lubang pada sirip sekeliling silinder luar terhadap laju perpindahan kalor dalam suatu aliran udara. Sirip yang digunakan adalah sirip radial di sekeliling silinder luar dengan profil segiempat mempunyai panjang 0.0195 m dengan ketebalan 0,0021 m, diameter dasar sirip 0,0398 cm dan diameer ujung sirip 0,0788 cm. Dalam penelitian ini, digunakan dua buah model yang similar terbuat dari aluminium dimana model yang pertama digunakan untuk investigasi pengaruh variasi diameter lubang pada permukaan sirip dengan jumlah lubang tertentu, sedangkan model yang kedua digunakan untuk investigasi pengaruh variasi jumlah lubang pada permukaan sirip dengan diameter lubang tertentu. Variasi kecepatan aliran udara diperoleh dari multipurpose air duct dengan mengatur bukaan slide pada bagian keluar dari multipurpose air duct. Bilangan Reynolds dari aliran udara didasarkan pada kecepatan rata-rata pada sisi masuk dan diameter hidraulik dari silinder, yang diatur dari 1600 sampai 7000. Parameter yang dikaji meliputi laju aliran kalor, bilangan Reynolds, diameter lubang dan jumlah lubang. Pengamatan pengaruh diameter lubang pada permukaan sirip dilakukan untuk jumlah lubang yang telah ditentukan, yakni 8 buah lubang, dan delapan variasi diameter lubang, yakni 5,6,7,8,9,10 mm. Sedangkan pengamatan pengaruh jumlah lubang pada permukaan sirip dilakukan untuk diameter lubang yang telah ditentukan, yakni 5 mm, dan delapan variasi jumlah lubang, yakni 8, 12, 16, dan 24 buah. Laju aliran kalor, faktor gesek, dan efektifitas dari semua kasus sirip yang diuji ditampilkan dalam bentuk grafik. Hasil eksperimental menunjukkan bahwa laju aliran kalor dari sirip di sekeliling silinder luar mengalami peningkatan seiring dengan meningkatnya bilangan Reynolds dari semua kasus sirip yang diuji. Pada kasus yang pertama, semakin besar diameter lubang pada permukaan sirip, besarnya laju aliran kalor dari sirip juga mengalami peningkatan, namun mencapai nilai yang maksimal pada rasio luas sekitar 0,07. Pada Pada kasus yang kedua, semakin banyak jumlah lubang pada permukaan sirip, besarnya laju aliran kalor dari sirip juga semakin besar, namun mencapai nilai yang maksimal pada rasio luas sekitar 0,09. Besarnya faktor gesek mengalami penurunan seiring dengan naiknya bilangan Reynolds dan mengalami peningkatan seiring dengan naiknya jumlah dan diameter lubang pada sirip.Besarnya efektifitas dari sirip di atas 2 untuk semua kasus sirip yang diuji.

An experimental study was conducted to investigate the effect of number and diameter of the hole on the outside cylinder fin to the rate of heat transfer in the blowing air. The radial rectangular profile fin in 0,0195 m length with thikness of 0,0021 m were mounted on heating cylinder with outside diameter of 0,0398 m. The diameter of the fin tip was 0,0788 m. Two similar models made of aluminium were employed in this work, one model was used to investigate the effect of hole diameter on the outside cylinder fin to the rate of heat transfer for given hole number, and the other model was used to investigate the effect of hole number on the outside cylinder fin to the rate of heat transfer for given hole diameter. Multipurpose air duct was used for providing blowing air which the velocity of the inlet air could varied with the throtle slide. The Reynolds number based on the flow averaged inlet velocity and the hydraulic diameter of the cylinder, ranged from 1600 to 7000. The experimental parameters were Reynolds Number, hole diameter and the number of the hole. The effect hole diameter of the fin was studied for one-fixed the number of the hole (N = 8) and six different diameter of the hole (DL = 5,6,7,8,9,10 mm), and The effect of the number of the hole of the fin was studied for one-fixed diameter of the hole (DL = 5 mm) and five different number of the hole (NL = 8,12,16,20,24). The rate of the heat transfer, friction factor and the effectiveness were presented graphical form for both case. The experimental results showed that rate of heat transfer of the outside cylinder fin increased in given situation by increasung the value of the Reynlods number for all cases of the fin. For the first case, rate of heat transfer of the outside cylinder fin increased by increasung the value of diameter of the hole, but the limit is reached when the area ratio approximate 0,07 mm, and for the second case, rate of heat transfer of the outside cylinder fin increased by increasung the number of the hole, but the limit is reached when the area ratio was about 0,09. The friction factor reduced by increasung the value of the Reynlods number and increased by increasing the value of the number and diameter of the hole on the outside cylinder fin. The value of effectiveness was above 2 for all cases of the fin.

Kata Kunci : sirip sekeliling silinder luar, faktor gesek, laju aliran kalor, Bilangan Reynolds