KATA PENGANTARPuji dan syukur kami ucapkan atas berkat dan rahmat Tuhan Yang Maha Esa, sehingga kami dapat menyusun dan menyelesaikan makalah ini dengan baik. Dalam makalah ini akan dibahas tentang Perpindahan Panas dari Mesin Excavator ke Radiator. Makalah ini dibuat dengan beberapa bantuan dari berbagai pihak untuk membantu menyelesaikan tantangan dan hambatan selama mengerjakan makalah ini. Oleh karena itu, kami mengucapkan banyak terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan makalah ini.Kami menyadari bahwa masih banyak kekurangan yang mendasar pada makalah ini. Oleh karena itu kami sangat mengharapkan pembaca untuk memberikan saran dan kritik yang dapat membangun kami. Kritik konstruktif dari pembaca sangat kami harapkan untuk penyempurnaan makalah selanjutnya. Akhir kata semoga makalah ini dapat memberikan manfaat bagi kita sekalian.

Medan, Oktober 2015

Penulis

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAiDAFTAR ISIiiBAB I, PENDAHULUAN1A. Latar Belakang Masalah1B. Rumusan Masalah1C. Tujuan Penulisan1BAB II, PEMBAHASAN2A. Proses Perpindahan Panas31. Konduksi72. Konveksi73. Radiasi7B. Proses Perpindahan Panas dari Mesin Excavator Keradiator8BAB III, PENUTUP13A. Kesimpulan13B. Saran13

BAB IIPEMBAHASANA. Proses Perpindahan PanasPerpindahan panas dapat didefenisikan sebagai perpindahan energi dari daerah kedaerah lainnya sebagai akibat dari perbedaan temperatur antar daerah tersebut. Secara umum ada 3 cara proses perpindahan panas yaitu:1. KonduksiPerpindahan panas konduksi merupakan perpindahan energi yang terjadi pada media padat atau fluida yang diam sebagai akibat dari perbedaan temperatur. Hal ini merupakan perpindahan energi dari partikel yang lebih energik kepartikel yang kurang energik pada benda akibat interaksi antar partikel-partikel. Energi ini dihubungkan dengan pergerakan translasi, sembarang, rotasi dan getaran dari molekul-molekul. Temperatur lebih tinggi berarti molekul lebih berenergi untuk memindahkan energi ketemperatur yang lebih rendah (kurang energi). Untuk kondisi panas, persamaan aliran dikenal dengan hukum Fourier.Jika kondisi pada dinding datar, laju perpindahan panas satu dimensi adalah sebagai berikut:

Keterangan:qkond= Besar laju perpindahan panas konduksi (W)k= Konduktivitas thermal bahan (W/mK)dT/dx= Temperatur gradientA= Luas permukaan perpindahan panas (m2)(-)= perpindahan panas dari temperatur tinggi kerendah.2. KonveksiPerpindahan panas secara konveksi adalah suatu perpindahan panas yang terjadi antara suatu permukaan padat dan fluida yang bergerak atau mengalir akibat adanya perbedaan temperatur.Secara umum konveksi dapat dibedakan menjadi tiga yaitu:1) Konveksi bebas (free convektion) yaitu konveksi dimana aliran fluida terjadi bukan karena dipaksa oleh suatu alat, tetapi disebabkan karena gaya apung (buoyancy force).2) Konveksi paksa (force convektion), yaitu konveksi yang terjadi dimana aliran fluida disebabkan oleh peralatan bantu seperti fan, blower dan lain-lain.3) Konveksi dengan perubahan fase, yaitu sama seperti pendidihan (boiling) dan pengembunan (kondensasi).Persamaan laju perpindahan konveksi, bila Ts>T adalah:

Keterangan:qkonv= Besar laju perpindahan konveksi (K)h= Koefisien konveksi (W/m2K)A= Luas permukaan perpindahan panas (m2)(TS-T)= Perbedaan temperatur (K)Persamaan diatas disebut dengan Hukum Newton Pendinginan atau Newton Law of Cooling. 3. RadiasiRadiasi thermal adalah energi yang diemisikan oleh benda yang berada pada temperatur tinggi, dimana merupakan perubahan dalam konfigurasi elektron dari atom. Energi dari medan radiasi ditransportasikan oleh gelombang elektro magnetik atau yang lainnya. Photon berasal dari energi dalam sebuah elektron yang memancar. Pada perpindahan panas konduksi dan konveksi adalah mutlak membutuhkan media. Sedangkan pada perpindahan panas radiasi tidak diperlukan media. Kenyataannya perpindahan panas radiasi lebih efektif terjadi pada ruang hampa. Laju perpindahan panas netto radiasi dirumuskan sebagai berikut:

Keterangan:qrad= Laju perpindahan panas radiasi (W)= Emisivitas permukaan material= Konstanta Stefan- Boltzmann 5,66910-8 W/m2KA= Luas permukaan perpindahan panas (m2)TS= Temperatur permukaan benda (K)Tsur= Temperatur surrounding (K)

B. Proses Perpindahan Panas dari Mesin Excavator Keradiator

(Gambar skema perpindahan panas)Secara umum engine beroperasi pada temperatur antara 88-980C (190-2100F), jika beroperasi terlalu dingin ataupun terlalu panas maka akan menyebabkan kerusakan pada engine atau usia pakainya menjadi pendek.Saat engine dalam kondisi dingin, thermostat menutup aliran air menuju radiator dan coolant dari engine akan dialirkan menuju water pump melalui bypass tube lalu kembali ke engine . Ini akan membantu agar engine dapat mencapai suhu kerja dengan cepat. Saat engine panas, thermostat akan mengalirkan air menuju radiator untuk didinginkan sebelum memasuki engine. Thermostat tidak secara penuh membuka atau menutup, tetapi berada dalam posisi keduanya untuk mempertahankan agar suhu engine tetap konstan. Suhu engine yang tepat sangatlah penting. Engine yang terlalu dingin tidak akan bekerja menghasilkan suhu yang cukup tinggi untuk mendapatkan pembakaran yang effisien dan akan menyebabkan munculnya endapan pada sistem pelumasan engine, karbon dan lapisan deposit pada dinding liner serta dapat menimbulkan engine blow. Jika temperatur terlalu rendah dapat menyebabkan timbulnya kondensasi di ruang bakar dan membentuk asam pada daerah sekitar ring piston. Engine yang terlalu panas akan menyebabkan engine panas (overheat) dan menyebabkan kerusakan yang serius pada engine.

(Gambar Temperature pembukaan thermostat)Thermostat hanya mengontrol temperatur minimum coolant. Temperatur maksimal tergantung pada kapasitas coolant dan panas yang dihasilkan oleh pembakaran di dalam ruang bakar engine. Temperatur normal coolant diantara 71C (160F) dan 107C (225F). Temperatur pembukaan dari thermostat tertera pada thermostat seperti ditunjukkan pada Gambar Thermostat merupakan komponen penting untuk menjaga engine beroperasi pada temperatur kerja operasi. Jangan pernah mengoperasikan engine tanpa thermostat pada sistem pendingin karena akan aliran coolant pada sistem pendingin akan selalu mengalir ke radiator akan menyebabkan engine akan bekerja di bawah temperatur kerja operasi terlalu lama. Thermostat didesain untuk membuka pada temperatur tertentu. Contoh, desain thermostat pada 85C unit akan mulai membuka antara 84C (184F) dan 86C (187F) dan akan membuka penuh pada 100C (212F). Desain thermostat dengan lapisan lilin (wax) dimaksudkan bahwa jika thermostat rusak maka thermostat akan tetap berada pada posisi terbuka (open). Lapisan lilin akan cenderung tetap dalam keadaan mengembang dengan demikian menjaga valve tetap terbuka (open).Panas mesin terpusat pada ruang bakar/silinder yang merupakan hasil dari proses pembakaran udara dan bahan bakar. Seperti yang ditunjukkan (gambar skema sistem pendingin), panas diruang mesin ini dipindahkan dari sisi dalam silinder kewater jacket secara konduksi. Pembakaran yang terjadi di dalam silinder engine diesel dapat menghasilkan panas hingga mencapai temperatur 30000F (16480C). Apabila engine beroperasi tanpa sistem pendingin maka dalam waktu sekejap akan terjadi kerusakan.

(Gambar water jacket)Kemudian panas pada water jacket diteruskan kefluida pendingin air ataupun oil cooler secara konveksi, akibatnya air menjadi panas. Dimana coolant/pendingin harus dapat dengan mudah mentransfer panas dari komponen engine yang panas menuju radiator atau pelepas panas, dimana panas dilepaskan. Dimana sistim pendinginan pada gas engine didesain dalam lingkup konveksi paksa, dengan menggunakan pompa untuk mengalirkan fluida (water).Dimana pompa ini akan bergerak apabila suhu didalam mesin sudah mencapai 85C. Unit akan mulai membuka antara 84C (184F) dan 86C (187F) dan akan membuka penuh pada 100C (212F). Selain itu panas udara pada radiator biasanya 90-1070C. maka kita harus memahami bagaimana konsep perhitungan perpindahan panas yang terjadi karena sifat ketergantungan terhadap temperatur fluida, hal ini dapat diatasi dengan perhitungan temperatur film ( Tf ) yang ada disekitar permukaan panas. Dimana (Tf) dapat dihitung dengan persamaan.

Keterangan:Ts: Temperatur permukaan panas.Tx: Temperatur arus bebas.Untuk konveksi paksa digunakan bilangan Nusselt sebagai fungsi bilangan Reynolds dan Prandt dari persamaan.

Keterangan:Nu: Bilangan nusselt.: Faktor koreksi.Re: Reynolds number.Pr: Prandtl number.Dalam hubungannya dengan variable (koefisien perpindahan panas).

Keterangan:h: Koefisien perpindahan panas (W/m2oC ).D: Diameter pipa/silinder (m).K: Konduktifitas termal (W/m 0C).Secara umum persamaan untuk mencari kuantitas perpindahan panas adalah:

Keterangan:Q :Kuantitas perpindahan panas/laju perpindahan panas (Watt)H :Koefisien perpindahan panas konveksi (Wm-20C-1)A :Luas permukaan perpindahan panas (m2)t :Perbedaan temperatur pada saat perpindahan panas (0C)Sedangkan pada heat exchanger, dimana Heat exchanger merupakan suatu alat bantu untuk mentranfer panas kelingkungan dengan mengalirkan media lain untuk mendinginkan media penghantar panas. Rumusan yang berlaku pada heat exchanger yaitu persamaan:

Keteranagan:U :Koefisien perpindahan panas konveksi (Wm-20C-1 )

Secara umum pendingin merupakan kombinasi dari air (water) dengan tambahan aditif misalnya corrosion inhibitors atau anti freze. Ketepatan pemilihan pendingin akan memberikan dampak langsung pada efesiensi dan umur pada sistem pendingin dan juga engine.Endapan mineral daapat menyebabkan kerusakan serius pada engine karena endapan dapat mengurangi sistem pendingin panas dan menghambat aliran cairan pendingin.

(gambar oil cooler)Air pendingin yang telah menjadi panas ini disirkulasikan (dipompakan) keradiator untuk didinginkan lagi agar mampu menyerap panas kembali. Kemudian air panas masuk keradiator yaitu pada upper tank melalui upper hose,

(gambar radiator)1) Upper tankUpper tank adalah bagian atas radiator yang terbuat dari 2 bahan. yang pertama berbahan dari kuningan dan yang kedua berbahan dari plastik composit.Upper tank ini berfungsi untuk transit air panas yang berasal dari blok mesin.2) Lower tankLower tank adalah bagian paling bawah dari radiator yang terbuat sama dengan upper tank yaitu kuningan dan plastik composit. Lower tank ini fungsinya untuk menampung air yang sudah didinginkan dari core radiator dan tempat transitairyang akan masuk keblok mesin.3) Core radiatorCore radiator bisa disebut juga sarang radiator. core radiator ini terbuat dari 2 jenis juga.yaitu ada yang berbahan tembaga dan alumunium.Core radiator ini yang memegang peranan penting saat proses pendinginan. core radiator ini terdiri dari susunan pipa pipih yang dirangkai dengan plat tipis yang berfungsi untuk melepas panas. fungsi dari core radiator ini adalah memecah volume air menjadi kecil-kecil melewati pipa pipih tadi agar air lebih mudah dingin saat terkena angin dari hembusan kipas pendingin.4) Radiator cupTutup radiator ini berfungsi untuk mencegah air keluar saat mesin hidup,dan juga berfungsi untuk menyedot air masuk dari reservoir keradiator.5) Selang radiatorSelang radiator berfungsi untuk mengalirkan air dari radiator kemesin.6) Tabung reservoir Tabung reservois berfungsi menampung air panas saat radiator bekerja.dan menyediakan air cadangan untuk radiator saat radiator kekurangan air.Selanjutnya kelower tank melalui tube (pipa kapiler) pada radiator core dan keluar dari lower tank melalui lower hose sudah berupa air dingin. Air yang telah didinginkan tersebut kembali disirkulasikan kesepanjang water jacket dan melakukan penyerapan panas.Proses pembuangan panas dari fluida pendingin (air) terjadi diradiator yaitu pada radiator core. Air panas yang mengalir pada tube memindahkan panas dari air (fluida pendingin) kepermukaan dalam tube secara konveksi. Panas selanjutnya dipindahkan dari permukaan dalam kepermukaan luar tube kefin (kisi-kisi radiator) secara konduksi juga. Kemudian panas dari fin radiator dipindahkan keudara luar secara konveksi.

BAB IIIPENUTUPA. KesimpulanDari pembahasan diatas maka dapat kita tarik kesimpulan bahwa perpindahan panas dapat didefenisikan sebagai perpindahan energi dari daerah kedaerah lainnya sebagai akibat dari perbedaan temperatur antar daerah tersebut. Secara umum ada 3 cara proses perpindahan panas yaitu: Konduksi Konveksi RadiasiPanas mesin terpusat pada ruang bakar/silinder yang merupakan hasil dari proses pembakaran udara dan bahan bakar. Panas diruang mesin ini dipindahkan dari sisi dalam silinder kewater jacket secara konduksi. Kemudian panas pada water jacket diteruskan kefluida pendingin air ataupun oil cooler secara konveksi, akibatnya air menjadi panas. Air pendingin yang telah menjadi panas ini disirkulasikan (dipompakan) keradiator untuk didinginkan lagi agar mampu menyerap panas kembali. Kemudian air panas masuk keradiator yaitu pada upper tank melalui upper hose.Proses pembuangan panas dari fluida pendingin (air) terjadi diradiator yaitu pada radiator core. Air panas yang mengalir pada tube memindahkan panas dari air (fluida pendingin) kepermukaan dalam tube secara konveksi. Panas selanjutnya dipindahkan dari permukaan dalam kepermukaan luar tube kefin (kisi-kisi radiator) secara konduksi juga. Kemudian panas dari fin radiator dipindahkan keudara luar secara konveksi.B. SaranBerdasarkan pembahasan diatas penulis menyarankan kepada pembaca supaya makalah ini dipahami karna sangat bermanfaat didalam kehidupan demi tercapainya kemajuan teknik otomotif dikalangan mahasiswa. Selain itu penulis juga menyarankan supaya pembaca dapat mengembangkan makalah ini menjadi lebih baik.

Page | 2

Page | 1