bab 12345 konduksi

ABSTRAK

Dalam ruang lingkup energi panas, transfer energi dapat berlangsung melalui

konduksi dan radiasi. Pada praktikum kali ini dilakukan praktikum konduksi, yang

bertujuan untuk meningkatkan pemahaman dasar tentang prinsip dasar konduksi dan

untuk mengetahui nilai konduktifitas serta overall heat transfer pada setiap bahan

konduktor selain itu untuk mengetahui kenaikan temperatur terhadap konduktifitas

thermal tiap bahan.

Konduksi merupakan perpindahan panas tanpa disertai zat perantara. Energi

panas akan dipindahkan dari molekul satu ke molekul lain saat terjadi tabrakan pada

molekul-molekul tersebut. Percobaan ini dilakukan dengan cara mengatur set point

voltage regulator pada nilai 220 V dan nilai 100 pada thermocontrol, kemudian

aktifkan pompa dan heater. Data dapat diambil setelah kurang lebih 10 menit heater

dinyalakan. Kemudian dilakukan pengambilan data untuk besarnya arus, tegangan,

dan temperatur pada tiap titik dengan menggunakan tombol thermocouple selector.

Mengulang prosedur praktikum dengan kenaikan set point sebesar 25 sampai

mencapai 200. Mengulang prosedur masing-masing spesimen.

Dari praktikum yang dilakukan akan di dapatkan data berupa tegangan, arus,

dan tempeteratur tiap titik. Sehingga didapatkan grafik T = f(x), temperatur fungsi

posisi thermocouple dari setiap spesimen. Dan didapatkan grafik perbandingan K

aktual dan K teori terhadap temperatur rata-rata.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dalam pemahaman termodinamika, kita telah mengetahui bagaimana suatu energi

dapat ditransfer melalui interaksi pada suatu sistem terhadap lingkungan sekitar,

dimana energi tersebut dapat berupa panas maupun bentuk kerja. Dalam lingkup

energy panas, transfer energi dapat berlangsung melalui konduksi, konveksi, dan

radiasi.

Untuk meningkatkan kemampuan pemahaman dalam ruang lingkup perpindahan

panas yang terjadi pada setiap elemen kecil yang terkait pada suatu sistem yang akan

dianalisa. Namun, pemahaman yang paling mendasar yaitu apa yang dimaksud

dengan perpindahan panas dan bagaimana hal itu terjadi.

Praktikum perpindahan panas merupakan salah satu langkah dalam upaya

meningkatkan tingkat pemahaman dasar terhadap mekanisme proses perpindahan

panas. Pada praktikum ini akan mensimulasikan proses perpindahan panas secara

konduksi.

1.2 Rumusan Masalah

Ada beberapa rumusan masalah yang perlu dipecahkan :

1. Bagaimana proses perpindahan panas secara konduksi.

2. Bagaimana kita bisa mengetahui nilai konduktifitas dan overall heat transfer

coefficient suatu jenis material.

3. Bagaimana pengaruh jarak perpindahan panas terhadap distribusi temperatur

dan pengaruh kenaikan temperatur spesimen terhadap nilai kondukstifitasnya.

1.3 Tujuan Praktikum

Praktikum perpindahan panas ini memiliki beberapa tujuan sebagai berikut :

1. Meningkatkan pemahaman terhadap dasar perpindahan panas secara

konduksi.

2. Mampu membandingkan serta mengestimasikan nilai konduktifitas dan

overall heat transfer coefficient suatu jenis material melalui pengolahan data.

3. Mengetahui pengaruh jarak perpindahan panas terhadap distribusi temperatur

yang terjadi dan pengaruh kenaikan temperature spesimen terhadap nilai

kondukstifitas.

1.4 Batasan Masalah

Agar didapatkan hasil yang akurat dari percobaan konduksi maka diperlukan

batasan masalah sebagai berikut :

1. Steady state

properties pada suatu titik tertentu tidak berpengaruh terhadap fungsi waktu,

properties dianggap konstan.

2. Konduksi terjadi pada satu dimensi

Perpindahan panas secara konduksi hanya dihitung pada satu arah yang akan

ditinjau (arah normal).

3. Heat generation diabaikan

Tidak ada heat generation dikarenakan spesimen yang digunakan dianggap

logam murni.

4. q konstan

q konstan karena q yang masuk adalah arus tegangan dari catu daya yang

dianggap konstan.

5. Kontak resistance diabaikan

Karena sambungan antar logam pengahantar dan spesimen dianggap rata

(tidak ada gap).

6. Radiasi diabaikan

Karena nilai dari konstanta boltzman sangat kecil (5,67 x 10-8 W/m2K4), maka

nilai dari q radiasi menjadi kecil sehingga dapat diabaikan.

1.5 Sistematika laporan

Untuk penyusunan laporan perpindahan panas digunakan sistematika sebagai

berikut :

1. Abstrak

Berisi pendahuluan, langkah kerja, tahap persiapan serta data hasil praktikum.

2. BAB I PENDAHULUAN

Berisi latar belakang, tujuan praktikum, rumusan masalah, serta batasan

masalah dan sistematika penyusunan laporan.

3. BAB II DASAR TEORI

Bagian ini memuat dasar teori yang digunakan pada saat pengolahan data dan

pada saat praktikumserta pengambilan kesimpulan.

4. BAB III METODOLOGI

Berisi mengenai peralatan yang digunakan saat praktikum baik berupa

spesifikasi maupun gambar peralatan dan instalasi, serta urutan-urutan saat

dilakukan percobaan.

5. BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

Berisi data percobaan dan contoh perhitungan yang didapatkan pada saat

praktikum beserta table perhitugan dan grafik hasil perhitungan sera analisa

grafiknya.

6. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Memuat kesimpulan dari seluruh praktikum yang telah dilakukan dan saran

agar praktikum ini menjadi lebih baik.

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Konduksi

Pada dasarnya konduksi adalah perpindahan panas disertai perpindahan

bagian-bagian zat perantaranya, dimana energi panasnya dipindahkan dari satu

molekul ke molekul lain dari benda tersebut. Contohnya perpindahan panas

melalui sepotong besi, dari salah satu ujung ke ujung lainnya, untuk lebih

jelasnya mekanisme peristiwa konduksi dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

Gambar 2.1 Aktivitas molekul pada perpindahan panas secara konduksi

Pada kondisi nilai T1>T2 menyebabkan partikel partikel yang berbeda dekat

dengan T1 akan bergerak secara acak (berputar dan bergerak) dan saling

bertumbukan dengan partikel yang lainnya sehingga terjadi perpindahan energi

yaitu berupa panas dari T1 ke T2. Besarnya laju perpindahan panas dapat

dinyatakan dalam bentuk heat flux, q” (W/m2), yaitu perpindahan panas setiap

satuan luas, yang arahnya tegak lurus dengan luasan dan besarnya sebanding

dengan gradien temperaturnya. Secara umum, besarnya nilai perpindahan panas

digambarkan pada gambar dibawah ini.

Gambar 2.2 perpindahan panas konduksi satu dimensi

Secara umum, besarnya nilai perpindahan panas adalah :

q n = - k {dT} over {dn

Dalam arah x yaitu :

q x = - k {dT} over {dx

k adalah properties yang disebut dengan konduktivitas termal (W/m.K).

Dengan asumsi steady state conditions, distribusi temperature pada koduksi

adalah linear, sehingga distribusi temperature dapat dinyatakan:

dTdx

=T 2−T 1L

q = - k {T 2 - T 1} over {L

q = k {T 1 - T 2} over {L} = k {∆ T} over {L} …………… .(2.1

Heat rate konduksi pada plane wall dengan luasan A adalah q = q”.A (Watt),

kemampuan suatu material untuk menyimpan energy adalah Volumetrik heat

capacity [ρ.cp (J/m3.K)]. Kebanyakan solid dan liquid merupakan media

penyimpan energy bagus yang mempunyai harga angka perbandingan heat

capacity (ρ.cp >1 MJ/m3.K) sedangkan gas merupakan media penyimpan energi

panas yang kurang bagus (ρ.cp ≈1 J/m3.K).

Rasio thermal conductivity terhadap heat capacity disebut sebagai thermal

diffucifity, α:

α= kρ . cp [m2

s ]…………………………(2.2)

Heat Diffusion equation

Koordinat Cartesian

Gambar 2.3 Differential control volume dx, dy, dz

qx+dx=qx+ δqxδx

dx

qy+dy=qy+ δqyδy

dy …………… ..…… …….. (2.3 )

qz+dz=qz+ δqzδz

dz

Bentuk umum konservasi energi adalah

E∈+ E g−E out=E st…………………...........(2.4)

Dengan :

E g= q . dx .dy .dz…………….……………………….(2.5)

q=energi bangkitan perUnit volume ( W

m3 )…….(2.6)

E st=ρ . cpδTδt

dx . dy . dz

Persamaan (2.5), (2.6) disubstitusikan ke persamaan (2.4):

qx + qy + qz + q . dx .dy .dz - qx + dx – qy + dy – qz + dz = ρ . cpδTδt

dx . dy . dz

...........................................................(2.7)

substitusi persamaan (2.3) :

−δqxδx

dx− δqyδy

dy− δqzδz

dz+ q.dx.dy.dz = ρ . cpδTδt

dx . dy . dz….(2.8)

Karena laju perpindahan panas konduksi adalah:

qx=−k . dy . dzδTδx

qy=−k . dx . dzδTδy

……… (2.9)

qz=−k . dx . dyδTδz

Maka substitusi (2.9) ke (2.8) :

δδx (k δT

δx )+ δδy (k

δTδy )+ δ

δz (k δTδz )+q=ρ . cp

δTδt

…… (2.10 )

Koordinat silindris

Gambar 2.4 Differential control volume dr, rdθ, dz

q = - k T = - left [i {δT} over {δr} + j {1} over {r} {δT} over {δθ} + k {δT} over {δz} right ∇

qr = - k {δT } over { δr } qθ =−kr

.δTδθ

qz= - k {δT} over {δz

1r

δδr (kr

δTδr )+ 1

r2

δδθ (k δT

δθ )+ δδz (k δr

δz )+q=ρ . cpδTδt

……… …(2.11 )

Tahanan Thermal pada plane wall

Gambar 2.5 perpindahan panas konduksi satu dimensi

Rt , Cond=T 1−T 2qx

= LkA

……… ..(2.12)

Overall Heat transfer Coefficient

Gambar 2.6 perpindahan panas pada dinding komposit

Berikut adalah rumusan overall heat transfer coefficient pada tiga dinding

berlapis A,B, dan C, disertai konveksi pada udara bebas:

U= 1R tot . A

= 1

[( 1h1 )+( LA

kA )+( LBkB )+( LC

kC )+( 1h 4 )]

…… ….(2.13)

q = U.A.∆T……………………………………………………………… (2.14)

BAB III

METODOLOGI

3.1 Peralatan Percobaan

Dalam praktikum ini terdapat peralatan penunjang dan alat ukur.

Spesifikasi peralatan terdapat peralatan penunjang dan alat ukur. Spesifikasi

peralatan tersebut diantaranya sebagai berikut:

a. Sistem Sirkulasi Air (Water Circulation System)

Sistem sirkulasi air diperlukan untuk mendinginkan permukaan logam

perantara (tembaga) bagian bawah sehingga timbul adanya perbedaan

temperature.

Pompa Air

- Tipe : Centrifugal Pump

- Merek : Dyna

- Buatan : Japan

- Daya : 220 V – 50 Hz 12W - 60 Hz 10W

b. Sistem pemanas dan kontrol temperatur (Heating and Thermocontrol System)

sistem pemanas berfungsi untuk menjaga temperatur kerja, eleman pemanas

terdiri dari:

Thermocontrol

- Tipe : 1L – 70

- Merek : TEW Electric Heating Equipment, co

- Range : 0 – 4000 C

- Sensor Input Tipe : K – Type

- Voltage : 110/220 V

Thermocouple

- Tipe : K – Type

- Range : 0 s/d 4000 C

- Sensor Input Tipe : K – type

- Akurasi : 2% of Full Scale

c. Alat Ukur Temperatur (Thermometer)

Pengukuran pada masing-masing titik menggunakan thermometer yang sama,

Thermocouple dihubungkan dengan digital thermometer sehingga pembacaan

temperature dapat dilihat pada display.

Thermocouple

- Tipe : K – Type

- Range : 0 s/d 4000C

- Sensor Input Tipe : K – Type

- Akurasi : 2% of Full Scale

Digital Thermometer

- Tipe : K – Type

- Buatan : Taiwan

- Range : 0/0,1

- Akurasi : ± 2% untuk -50 s/d 0

± (0,3 % s/d 1%) untuk 0 s/d 100

Safety Equipment

- Sarung tangan

Spesifikasi spesimen dan logam penghantar:

Bahan Logam Penghantar Diameter (mm) Tinggi (mm)

Tembaga 1 40 140

Tembaga 2 40 140

Bahan Spesimen Diameter (mm) Tinggi (mm)

Stainless Steel 40 49

Besi 35,3 49

Alumunium 40 50

3.2 Instalasi Percobaan

Praktikum dilakukan menggunakan logam tembaga dalam bentuk

silinder, sebagai logam penghantar dengan pemberian panas melalui elemen

heater, spesimen yang digunakan adalah besi, almunium, dan stainless steel.

Deskripsi jelasnya dapat digambarkan pada skema instalasi sebagai berikut

Gambar 3.1 instalasi peralatan uji konduksi.

1. Aperemeter 14. Elemen pemanas

2. Thermocouple selector

3. Setpoint adjuster

4. Voltmeter

5. Thermocontrol

6. Thermocouple 1

7. Thermocouple 2

8. Thermocouple 3

9. Thermocouple 4

10. Thermocouple 5

11. Thermocouple 6

12. Pompa

13. Thermocontroler referensi

15. Logam perantara 1

16. Specimen

17. Isolator

18. Logam perantara 2

19. Penampung air.

3.3 Langkah-langkah Percobaan

Dalam praktikum ini terdapat prosedur untuk memperoleh hasil yang

akurat, berikut ini merupakan langkah-langkah dalam melakukan praktikum:

1. Tahap persiapan

a. Digunakan sarung tangan sebagai perlengkapan dan tindakan keselamatan

diri.

b. Dipastikan sistem peralatan uji konduksi telah terinstalasi dengan baik

dan benar sesuai dengan skema instalasi peralatan konduksi.

c. Dipastikan tegangan voltage regulator pada nilai 0 Volt dan set Point

Thermocontrol pada nilai 00C.

d. Dipastikan Thermocouple terpasang baik dengan mengecek nilai yang

ditunjukan pada display digital thermocouple. Apabila digital

thermocouple tidak menampilkan nilai temperatur yang relevan, cek

kembali pemasangan Thermocouple pada spesimen atau atur kabel

penghantar antara thermocouple selector dan thermometer digital.

e. Dipasangkan thermocouple pada spesimen sistem peralatan uji konduksi,

tutup dan rapatkan insulator, kemudian kencangkan pemasangan heater

dan logam penghantar pada bagian atas sistem peralatan uji konduksi.

f. Dipasang thermocouple referensi pada heater.

g. Dicek kembali pembacaan temperature pada digital thermocouple.

Apabila digital thermocouple tidak menampilkan nilai temperatur yang

relevan ulangi mulai langkah a).

2. Tahap pengambilan data

a. Diatur tegangan voltage regulator pada nilai 220 volt.

b. Dipastikan pompa mensirkulasikan air pendingin dengan baik

c. Dinyalakan thermocontrol dengan menekan saklar tegangan

thermocontrol pada posisi ON.

d. Diatur set point thermocontrol pada nilai 1000C.

e. Dilakukan pengambilan data dengan waktu tunggu minimum 10 menit

setelah prosedur d). data yang diambil terdapat pada lembar data

praktikum konduksi. Pengambilan data arus dapat dilihat pada

amperemeter, data tegangan dapat dilihat pada voltmeter dan data

temperatur tiap titik dapat dilihat pada digital thermometer dengan

mengatur set point thermoselector.

f. Dilakukan pengambilan data setiap spesimen dengan kenaikan set point

thermocontrol sebesar 250C hingga set point thermocontrol mencapai

nilai 1750C. Waktu tunggu pengambilan data minimum 5 menit untuk

tiap kenaikan nilai set point thermocontrol.

g. Setelah seluruh pengambilan data selesai, diatur set point thermocontrol

pada nilai 00C dan matikan thermocontrol dengan menekan saklar

tegangan thermocontrol pada posisi OFF.

h. Dilakukan prosedur persiapan hingga pengambilan data untuk masing-

masing spesimen, mulai dari stainless steel, besi kemudian alumunium

dan dengan waktu pendinginan minimum 5 menit. Pendinginan sistem

peralatan uji dilakukan dengan tetap mensirkulasikan air pendinginan dan

juga melepaskan spesimen yang telah diambil data.

i. Setelah dilakukan pengambilan data untuk spesimen yang terakhir, yakni

alumunium, dimatikan voltage regulator dengan mengatur tegangan pada

nilai 0 Volt kemudian lepaskan kabel supply untuk pompa.

j. Dikembalikan dan dirapikan sistem peralatan uji konduksi pada kondisi

semula.

3.4 Flowchart Percobaan

START

1. Spesimen (stainless steel, besi, dan aluminium

2. Amperemeter3. Voltmeter

no

1. Spesimen (stainless steel, besi, dan aluminium

2. Amperemeter3. Voltmeter

Ditunggu minimum 5 menit untuk Tt

AB

Dilakukan pengambilan data arus, tegangan, dan suhu pada amperemeter, voltmeter, dan digital thermometer dengan mengatur set point thermoselector

Tt ≥ i = i + 1 i = i + 1

BAB IV

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Hasil Praktikum

Data hasil praktikum terlampir

4.2 Flowchart Perhitungan konduksi

A B C

START

1. Tegangan (volt); Arus (Ampere)2. D Tembaga; L tembaga3. D specimen; L specimen4. Set point x=100; 125; 1505. Specimen : stainess steel, besi,

aluminium.

n=1

T AVG=(T 1−T 2)

2+273

T AVG=(T 3−T 4)

2+273

T AVG=(T 5−T 6)

2+273

K tembaga (1 dan 2) dari hasil interpolasi table A-1 (cooper pure)

v=100

q teori tembaga=k t . ∆ tT2−T1

Lt

A B C

A B C

K teori specimen didapat dari hasil TAVG 5-6 interpolasi pada table A-1.

4.3 Contoh Perhitungan Konduksi

Diambil salah satu pada data pada set point thermocontrol 1000 C :

K teori spesimen

END

Nilai : K teori; K praktikum; q teori; R; U

X ≤ 150

n ≤ 3 n+1

q tembaga = q teori spescimen

q praktek tembaga=K praktek . A∆ TL

K Praktikum

U= 1Rtot . A

U= 1Lt

K t 1 A t 1

+L spe

K spe A spe

+Lt

K t 2 A t 2

x+25

q teori specimen=K spe. A spe

T 3−T 4

Lspe

D tembaga 1 dan 2 = 40mm = 0,04m

L tembaga 1 dan 2 = 140mm = 0,14m

Dari data percobaan di dapatkan :

T1 = 68,8 C = 341,8 K⁰ ⁰ T2 = 64,8 C = 337,8 K⁰ ⁰

T3 = 57,8 C = 330,8 K⁰ ⁰ T4 = 38 C = 311 K⁰ ⁰

T5 = 27 C = 300 K⁰ ⁰ T6 = 24.5 C = 297,5 K⁰ ⁰

Tegangan = 150 Volt Arus = 1 Ampere

T∞ = 27 0C

a. Spesimen Tembaga 1

T avg=T 1+T 2

2=

(341,8+337,8 ) K2

=339,8 K

Dengan interpolasi di dapatkan K teori dari tabel A1 incopera cooper pure :

200 K = 413 W/mk

339,8 K = X

400 K = 393 W/mk

K = 400−339,8400−200

x (413−393 )+393=399,02 W/mk

Jadi nilai K teori untuk tembaga 1 adalah 399,02 W/mk

Luasan Tembaga

A tembaga=π4

x d2 =

π4

× (0,04 m)2 = 1,256 ×10-3 m2

Q teori = K × A × ΔTL

= 399,02 × 1,256×10-3 × (341,8−337,8)

0,14 = 14.319 W

R Tembaga = ¿1

Kt1 × At 1 =

0,14

399,02× 1,256 ×10−3 = 0,279 KW

b. Spesimen Stainless Steel

T avg=T 3+T4

2=

(330,8+311 ) K2

=320,9 K

Dengan interpolasi di dapatkan K teori dari tabel A1 incopera stainless steel :

200 K = 12,6 W/mk

320,9 K = X

400 K = 16,6 W/mk

K = 400−320,9400−200

x (12,6−16,6 )+16,6=15,018 W/mk

Jadi nilai K teori untuk Stainless steel adalah 15,018 W/mk

Luasan Stainless Steel

A Stainless steel=π4

xd2 =

π4

× (0,04 m)2 = 1,256 ×10-3 m2

q Teori

q = K × A × ΔTL

= 15,018 × 1,256×10-3 × (330,8−311)

0,49 = 7,622 W

K aktual = q teoritis× L spesimen

A × ΔT =

14,319 ×0,049

1,256 ×10−3 ×(330,8−311) = 28,213 W/mk

R Tembaga = ¿1

Kt1 × At 1 =

0,05

15,018× 1,256 ×10−3 = 2,65 KW

c. Spesimen Tembaga 2

T avg=T 5+T6

2=

(300+297,5 ) K2

=298,75 K

Dengan interpolasi di dapatkan K teori dari tabel A1 incopera cooper pure :

200 K = 413 W/mk

298,75 K = X

400 K = 393 W/mk

K = 400−298,75

400−200x (413−393 )+393=403,125 W/mk

Jadi nilai K teori untuk tembaga 2 adalah 403,125 W/mk

Luasan Tembaga

A tembaga=π4

x d2 =

π4

× (0,04 m)2 = 1,256 ×10-3 m2

q Teori = K × A × ΔTL

= 403,125 × 1,256×10-3 × (300−297,5)

0,14 = 9,042 W

R Tembaga = ¿1

Kt1 × At 1 =

0,14

403,125 ×1,256 × 10−3 = 0,276 KW

4.4 Analisa grafik

4.4.1 Grafik T vs Jarak pada Stainless Steel

Gambar 4.1 Grafik T Fungsi Posisi Thermocouple Pada Stainless Steel

Pada grafik stainlees steel di atas menunjukkan bahwa temperatur

tertinggi pada setpoint 150 , kemudian diikuti setpoint 125 dan setpoint 100.

Untuk set point 150 dan 125 pada titik 1-2 menunjukkan grafik tersebut lebih

landai namunpada titik 3-4 lebih curam. Hal ini dapat dianalisa karena kedua

spesimen, spesimen 1-2 adalah tembaga dan 3-4 adalah stainless steel

sehingga memiliki nilai konduktivitas termal yang berbeda berdasarkan

temperatur. Sedangkan titik 5-6 menunjukkan grafik yang lebih landai karena

Posisi Thermocouple

panas yang melewati titik tersebut lebih rendah daripada titik 1-2. Grafik di

atas mempunyai kecenderungan menurun, kecuali pada set point 125 dan 150

memiliki grafik berhimpit. Temperatur tertinggi berada pada titik pertama dan

menurun seiring bertambahnya jarak dari sumber panas hingga ke temperatur

terendah.

Sesuai rumus q=k . A .∆T∆ L

nilai konduktivitas termal (k) suatu bahan

berbanding terbalik dengan beda temperatur (∆ T ) ini menunjukkan ∆ T akan

turun seiring dengan naiknya nilai k. Sedangkan nilai konduktivitas termal (k)

berbanding lurus dengan nilai jarak (L), semakin besar jarak , maka k akan

naik dan nilai k berbanding lurus dengan nilai heat rate (q). Ini menunjukkan

ketika nilai k naik, nilai ∆ T akan turun dan jarak akan semakin besar sehingga

nilai q akan naik. Sehingga berdasarkan grafik di atas sudah sesuai dengan

perumusanya itu semakin besar nilai k maka ∆ T akan semakin kecil

4.4.2 Grafik T vs Jarak Pada Besi

Posisi Thermocouple

T (K

)

Gambar 4.2 Grafik T Fungsi Posisi Thermocouple Pada Besi

Pada grafik di atas menunjukkan bahwa temperatur tertinggi pada set

point 150, kemudian diikuti set point 125 dan set point 100. Pada grafik

terlihat bahwa pada titik 1-2 memiliki grafik yang sedikit landai dibandingkan

titik 3-4 yang lebih curam. Hal ini dikarenakan pada titik 1-2 merupakan

spesimen yang sama yaitu tembaga, sedangkan titik 3-4 merupakan spesimen

besi yang memiliki konduktivitas yang berbeda. Begitu pula dengan titik

selanjutnya. Grafik di atas mempunyai kecenderungan menurun , temperatur

tertinggi berada pada jarak pertama kemudian menurun seiring bertambahnya

jarak. Jarak terjauh mempunyai temperatur paling rendah. Hal ini disebabkan

karena jarak pertama dekat dengan sumber panas dan heater.








nilai q akan naik. Sehingga berdasarkan grafik di atas sudah sesuai dengan

perumusan nya itu semakin besar nilai k maka ∆ T akan semakin kecil.

4.4.3 Grafik T vs Jarak Pada Aluminium

Gambar 4.3 Grafik T Fungsi Posisi Thermocouple Pada Aluminium

Pada grafik di atas menunjukkan bahwa temperatur tertinggi terjadi

pada set point 150, kemudian diikuti set point 125 dan set point 100. Pada titik

1-2 menunjukkan bahwa grafik tersebut curam dan pada titik 3-4 juga

memiliki grafik yang sedikit landai namun grafik pada set point 100 dan set

point 125 cenderung berimpit. Hal ini dapat dianalisa kedua spesimen,

spesimen 1-2 adalah tembaga dan spesimen 3-4 adalah aluminium, sehingga

memiliki konduktivitas termal yang berbeda berdasarkan temperatur.

Sedangkan titik 5-6 menunjukkan grafik yang lebih landai karena panas yang

melewati titik tersebut lebih rendah daripada titik 1-2. Grafik di atas

Posisi Thermocouple

T (K

)

mempunyai kecenderungan menurun set point 100 dan 125 cenderung

berhimpit. Temperatur tertinggi berada pada titik pertama dan menurun

seiring dengan bertambahnya jarak dari sumber panas hingga ke temperatur

rendah.








nilai q akan naik Sehingga berdasarkan grafik di atas sudah sesuai dengan

perumusan nya itu semakin besar nilai k maka ∆ T akan semakin kecil.

4.4.4 Grafik k vs Set point

100 125 1501060

110160210260310360410460

Grafik K fungsi Setpoint

Stainless SteelBesiAluminiumSS (praktik)Besi (Praktik)Aluminium (Praktik)k

(W/m

.K)

Set point

Gambar 4.4 Grafik K Fungsi Set Point

Grafik diatas membandingkan nilai koefisien konduksi dengan

temperatur rata-rata pada spesimen. Pada stainless steel, nilai k teori dengan

interval 15,018 W/m.K – 15,162 W/m.K memiliki nilai yang cenderung

konstan seiring bertambahnya nilai Tavg . Pada besi, nilai k teori dengan


konstan seiring bertambahnya nilai Tavg. Pada Aluminium, nilai k teori dengan


konstan seiring bertambahnya nilai Tavg. Diharapkan nilai k praktikum tidak

berbeda jauh dari dari k teori, namun hasil yang didapatkan nilai k praktikum

jauh lebih tinggi dari k teori.








nilai q akan naik.

Idealnya grafik k teori dan k praktik saling berhimpitan dan bergerak

naik seiring meningkatnya setpoint, namun pada grafik di atas secara umum

nilai K praktikum jauh lebih besar dari K teori. Dan kesalahan pada spesimen

besi yaitu pada set point 125 dan 150, nilai K teori lebih besar dari nilai K

praktikum, dan juga pada trend line aluminium mengalami penurunan pada set

point 150. Kesalahan ini dikarenakan waktu pengambilan data yang tidak

tepat dan juga kemungkinan pemasangan sensor thermocouple dan spesimen

yang tidak tepat.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari praktikum yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan sebagai

berikut:

1. Perpindahan panas secara konduksi dipengaruhi oleh jarak dari titik

pengukuran dimana q=K . A∆TL

, semakin jauh jarak suatu titik pengukuran

maka semakin besar pula distribusi temperaturnya, semakin kecil suatu

distribusi temperatur maka semakin besar konduktivitas thermalnya.

2. Semakin besar temperature pada specimen maka semakin besar pula nilai

koefisien konduktifitas (K). Sebaliknya semakin kecil temperaturnya maka

semakin kecil pula nilai koefisien konduktivitasnya.

3. Disimpulkan bahwa apabil nilai K semakin tinggi maka nilai U juga semakin

tinggi. Sebaliknya jika nilai K semakin rendah maka nilai U juga semakin

rendah.

4. Pada grafik k=f (T avg), trend line konduktivitas teoritis pada stainless steel,

besi, dan aluminium membentuk garis lurus, sedangkan konduktifitas secara

praktikum trend line tertinggi merupaka trend line aluminium, trend line

kedua merupakan trend line konduktivitas thermal stainless steel, dan trend

line terendah merupakan trend line pada besi. Pada trend line konduktivitas

thermal dari aluminium memiliki kenaikan dan penurunan yang signifikan.

5.2 Saran

Ada beberapa saran guna tercapainya praktikum yang lebih baik, adalah

sebagai berikut :

1. Sebaiknya pengukuran dilakukan dengan cermat, dengan memperhatikan letak

sensor thermocouple pada titik pengukuran yang telah ditentukan.

2. Pastikan waktu pengukuran dan pengambilan data sesuai dengan prosedur –

prosedur yang telah ditentukan.

bab 12345 konduksi

Documents