PERUBAHAN EFEK TERMOAKUSTIK PADA RESONATOR DENGAN DRIVER AKUSTIK GANDA AKIBAT VARIASI FASE

STEFANI BERTANIA MOTTO, Dr. Adhika Widyaparaga, ST.

2014 | Skripsi | TEKNIK MESIN

Termoakustik merupakan salah satu sistem pendingin yang ramah lingkungan karena menggunakan udara atau gas mulia sebagai medium bergerak dan bekerja tanpa memerlukan alat penggerak seperti pada alat pendingin lain yang membutuhkan kompresor atau pun kipas. Untuk memompa panas dari sistem, termoakustik pendingin menggunakan gelombang suara dari suatu sumber yang dirambatkan lewat dalam tabung yang mampu meresonansi gelombang tersebut. Gelombang kemudian dilewatkan pada sejumlah celah sempit yang memiliki banyak penampang (regenerator) yang digunakan sebagai penukar panas dari fluida kerja ke penampang dan sebaliknya. Proses ini akan menciptakan sisi panas dan dingin pada regenerator. Pada termoakustik koaksial, sisi panas dan dingin dapat bertukar posisi dengan cara merubah dimensi alat dan frekuensi kerja. Dalam penelitian ini digunakan gelombang berjalan yang berasal dari dua sumber gelombang. Perbedaan fase dari dua sumber gelombang diuraikan berdasar posisi dan waktu tempuhnya menggunakan metode dua sensor. Perbedaan fase ini digunakan untuk meneliti perubahan efek termoakustik yang terjadi, yaitu arah pemompaan panas yang terjadi pada tabung resonator. Pengujian dilakukan dengan menggunakan frekuensi kerja 260 Hz, daya masukan 23 Watt dan beda fase 0° - 330° dengan rentang untuk tiap pengujian 30°. Metode dua sensor digunakan untuk mencari nilai intensitas akustik dari gelombang suara dengan cara menempatkan dua sensor tekanan pada sisi kanan dan kiri regenerator. Sensor ini digunakan untuk mengukur tekanan yang terjadi di tabung resonator koaksial. Lima buah sensor suhu juga dipasang sepanjang regenerator untuk mengukur distribusi suhu yang terjadi akibat pemompaan panas. Untuk mempermudah perhitungan, hasil dari pengambilan data tekanan kemudian diolah menggunakan program komputer Ms. Excel dan Matlab r2010A sehingga didapatkan intensitas akustik untuk setiap beda fase yang bernilai positif dan negatif tergantung arah dari rambatannya pada resonator. Kemudian data distribusi suhu pada regenerator diambil dari sensor termokopel dan dicatat oleh program komputer datalog.exe. Dari penelitian ini terlihat bahwa perubahan intensitas akustik akibat perbedaan fase dua sumber suara membentuk grafik U-shaped dengan puncaknya pada beda fase 180°. Perubahan intensitas akustik akan mempengaruhi pemompaan panas pada regenerator, dimana beda fase 0°-150° pemompaan panas berlawanan dengan arah aliran intensitas akustik. Pada beda fase 180°-330° pemompaan panas searah dengan arah aliran intensitas akustik. Distribusi suhu di regenerator juga membentuk grafik U-shaped yang mengindikasi panas dipompa ke arah tepian regenerator.

Thermoaccoustic is one of cooling systems that environmentally friendly because it uses air or noble gas as the medium moves and works without moving parts like other coolers that require a compressor or fan. To pump heat out of system, thermoaccoustic cooling need sound waves from source that propagated through the tube which capable to resonance that waves. The waves then passed on a narrow slit which has a lot of cross-section (regenerator) that used as heat changer from working fluid to others. This process will create hot side and cool side in the regenator. In coaxial thermoaccoustic, hot side and cool side can exchange position by changing tool dimention and working frequency. This research uses travelling waves that comes from two wave source (speaker). Phase difference of two wave sources are described based on the position and travel time using two sensors method. This phase difference is used to examine thermoaccoustic effect changes, like direction of heat pumping that occurs in resonator tube. The experimental using working frequency of 260 Hz, 23 Watt input power and phase difference of 0 ° - 330 ° with a range of 30 ° to each test. Two sensors method are used to find the value of the acoustic intensity of the sound waves by placing two pressure sensors on the left and right side of the regenerator. This sensors are used to measure the pressure in the coaxial tube resonator. Five temperature sensors also placed along the regenerator to measure temperature distribution caused by heat pumping. To simplify calculation, results of pressure data then processed by using computer program Ms. Axcel and Matlab r2010A so we get accoustic intensity for each different phase of positive and negative value depending on the direction of propagation in the resonator. Then temperature distributin data in the regenerator taken from thermokopel sensor and recorded by computer program datalog.exe. From this research, it appears that change of acoustic intensity due to phase difference of two sound sources form a U-shaped graph with a peak at 180° phase difference. Change of accoustic intensity will affect the heat pumping in the regenerator, where in phase different 0°-150° heat pumping has opposite direction of acoustic intensity flow. In phase different 180°-330°, heat pumping has same direction of acoustic intensity flow. Temperature distribustion in regenerator also form U-shaped that indicates heat pumped into the banks of the regenerator.

Kata Kunci : termoakustik, beda fase, intensitas akustik, suhu