kr01-hendri.pdf
Post on 08-Apr-2018
221 Views
Preview:
TRANSCRIPT
-
8/7/2019 KR01-Hendri.pdf
1/12
LAPORAN R-LAB
Disipasi Kalor Hot Wire
Nama : Hendri
NPM : 0906633344
Fakultas : Teknik
Departemen : Metalurgi dan Material
Kode Praktikum : KR01
Tanggal Praktikum : 3 April 2010
Unit Pelaksana Pendidikan Ilmu Pengetahuan Dasar (UPP-
IPD)
Universitas Indonesia
Depok
-
8/7/2019 KR01-Hendri.pdf
2/12
Disipasi Kalor Hot Wire
Tujuan
Menggunakan hotwire sebagai sensor kecepatan aliran udara.
Peralatan
1. kawat pijar (hotwire)2. Fan3. Voltmeter dan Amperemeter4. Adjustable power supply5. Camcorder6. Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis
Prinsip Dasar
Single normal probe adalah suatu tipe hotwire yang paling banyak digunakan
sebagai sensor untuk memberikan informasi kecepatan aliran dalam arah axial saja.
Probe seperti ini terdiri dari sebuah kawat logam pendek yang halus yang
disatukan pada dua kawat baja. Masing masing ujung probe dihubungkan kesebuah sumber tegangan. Energi listrik yang mengalir pada probe tersebut akan
didisipasi oleh kawat menjadi energi kalor. Besarnya energi listrik yang terdisipasi
sebanding dengan tegangan , arus listrik yang mengalir di probe tersebut dan
lamanya waktu arus listrik mengalir.
W = v i t .........( 1 )
Bila probe dihembuskan udara maka akan merubah nilai resistansi kawat sehingga
merubah besarnya arus listrik yang mengalir. Semakin cepat udara yang mengalir
maka perubahan nilai resistansi juga semakin besar dan arus listrik yang mengalir
juga berubah.
-
8/7/2019 KR01-Hendri.pdf
3/12
Jumlah perpindahan panas yang diterima probe dinyatakan oleh overheat ratio
yang dirumuskan sebagai :
Overheat ratio =
Rw = resistansi kawat pada temperatur pengoperasian (dihembuskan udara).
Ra = resistansi kawat pada temperatur ambient (ruangan).
Hot wire probe harus dikalibrasi untuk menentukan persamaan yang menyatakan
hubungan antara tegangan kawat ( wire voltage , E ) dengan kecepatan referensi
(reference velocity , U ) setelah persamaan diperoleh, kemudian informasi
kecepatan dalam setiap percobaan dapat dievaluasi menggunakan persamaan
tersebut.Persamaan yang didapat berbentuk persamaan linear atau persamaan polinomial.
Pada percobaan yang akan dilakukan yaitu mengukur tegangan kawat pada
temperatur ambient dan mengukur tegangan kawat bila dialiri arus udara dengan
kecepatan yang hasilkan oleh fan. Kecepatan aliran udara oleh fan akan
divariasikan melalui daya yang diberikan ke fan yaitu 70 , 110 , 150 dan 190 dari
daya maksimal 230 m/s.
-
8/7/2019 KR01-Hendri.pdf
4/12
Prosedur Eksperimen
Eksperimen rLab ini dapat dilakukan dengan meng-klik tombol rLab di bagian
bawah halaman ini.
1. Mengaktifkan Web cam
2. Memberikan aliran udara dengan kecepatan 0 m/s , dengan
mengklik pilihan drop down pada icon atur kecepatan aliran.
3. Meghidupkan motor pengerak kipas dengan mengklik radio button
pada icon menghidupkan power supply kipas.
4. Mengukur Tegangan dan Arus listrik di kawat hot wire dengan caramengklik icon ukur.
5. Mengulangi langkah 2 hingga 4 untuk kecepatan 70 , 110 , 150 , 190
dan 230 m/s !
Tugas & Evaluasi
1. Berdasarkan data yang didapat , buatlah grafik yang menggambarkan
hubungan Tegangan Hotwire dengan Waktu untuk tiap kecepatan aliran
udara.
2. Berdasarkan pengolahan data di atas, buatlah grafik yang menggambarkan
hubungan Tegangan Hotwire dengan Kecepatan aliran angin.
3. Buatlah persamaan kecepatan angin sebagai fungsi dari tegangan hotwire.
4. Berdasarkan percobaan dan data yang didapat, apakah kita dapat
menggunakan kawat Hotwire sebagai pengukur kecepatan angin?
5. Berilah analisis dari hasil percobaan ini.
-
8/7/2019 KR01-Hendri.pdf
5/12
Pengolahan Data
1.
.
2.
WaktuKec
Angin V-HW I-HW1 0 2.112 53.92 0 2.112 53.93 0 2.112 53.94 0 2.112 53.95 0 2.112 53.96 0 2.112 53.97 0 2.112 53.98 0 2.112 53.99 0 2.112 53.9
10 0 2.112 53.91 70 2.058 58.62 70 2.06 57.9
y = 2.11
y = -0.00005x + 2.05867
y = 0.00002x + 2.04140
y = -0.00001x + 2.03393y = 0.00007x + 2.02913
y = -0.00005x + 2.027202.02
2.03
2.04
2.05
2.06
2.07
2.08
2.09
2.1
2.11
2.12
0 2 4 6 8 10 12
Grafik Tegangan terhadap Waktu
kecepatan(v) = 0
kecepatan(v) = 70
kecepatan (v) = 110
kecepatan (v) = 150
kecepatan (v) =190
kecepatan (v) =230
-
8/7/2019 KR01-Hendri.pdf
6/12
-
8/7/2019 KR01-Hendri.pdf
7/12
6 230 2.027 59.17 230 2.027 59.78 230 2.027 58.69 230 2.027 56.8
10 230 2.026 55.1
X = Kecepatan Aliran Angin
Y = Rata- Rata Tegangan
x y x^2 y^2 xy0 2.112 0 4.46054 0
70 2.0584 4900 4.23701 144.088110 2.0415 12100 4.16772 224.565150 2.0339 22500 4.13675 305.085190 2.0295 36100 4.11887 385.605230 2.0269 52900 4.10832 466.187
y = -0.00035x + 2.09441
2
2.02
2.04
2.06
2.08
2.1
2.12
0 50 100 150 200 250
Tegangan Rata-Rata
Kecepatan Aliran Angin
Grafik Tegangan terhadap Kecepatan
Grafik Tegangan terhadapKecepatan
Linear (Grafik Teganganterhadap Kecepatan)
-
8/7/2019 KR01-Hendri.pdf
8/12
3. Berdasarkan persamaan 1 diatas menyatakan bahwa besarnya energi listrik yang
terdisipasi sebanding dengan tegangan, arus listrik yang mengalir di probe tersebut
dan lamanya waktu arus listrik mengalir.
W = V. I. t
Kemudian energy listrik tersebut sebanding juga dengan gaya dan jarak
W = F.s
Sedangkan jarak nilainya bergantung akan kecepatan dan waktu, jadi energy listrik
bergantung pada gaya, kecepatan dan waktu
V.I.t = F.v.t
V.I = F.v
V = F v
I
y = m x + b
keterangan
x adalah sebagai kecepatan aliran udara yang diberikan
y adalah sebagai tegangan hotwire
m = -0.00035
-
8/7/2019 KR01-Hendri.pdf
9/12
-
8/7/2019 KR01-Hendri.pdf
10/12
230 m/s maka nilai tegangan yang terbaca menjadi lebih kecil dan nilai arus
menjadi lebih besar. Hal ini disebabkan karena aliran angin mempengaruhi besar
nilai resistansi kawat hotwire yang bertambah besar sehingga menyebabkan nilai
arus bertambah dan nilai tegangan berkurang yang mana sesuai dengan rumus
V = I x R R = V / I .
Selain itu,juga disebabkan oleh terjangan angin yang diberi gaya F dengan
kecepatan V dalam waktu 10 detik yang mempengaruhi nilai resistansis sehingga
mempengaruhi juga nilai kalor yang ditransfer .
Hasil
Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan pada KR01, didapatkan hasil bahwa
semakin besar kecepatan udara yang dihembuskan oleh kipas maka tegangan pada
kawat mengalami kecerendungan penurunan dan arus yang mengalir pada kawat
hotwire mengalami kenaikan. Persamaan yang dihasilkan dari perhitungan di atas
mendapatkan nilai tegangan yang sesuai (pendekatan) jika dimasukkan nilai
kecepatan aliran angin sebagai x pada persamaan berikut :
y = -0.00035x + 2.09441
Jika dimasukkan nilai kecepatan angin 70 m/s didapat tegangan 2.06991volt di
mana nilai rata-rata dari percobaan pada kecepatan 70 m/s sebesar 2.0584volt.
Kesalahan yang didapat relative bernilai kecil karena percobaan dilakukan dengan
komputerisasi sehingga menghindarkan Human Eror
-
8/7/2019 KR01-Hendri.pdf
11/12
Grafik
Berdasarkan pada grafik tegangan hotwire terhadap kecepatan aliran udara di atas
menunjukkan bahwa kecepatan aliran udara berbanding terbalik dengan tegangan
hotwire yang dihasilkan. Hal ini sesuai dengan prosedur bahwa semakin tinggi
kecepatan udara menunjukkan bahwa semakin kecil nilai tegangan dan gradien
garis bernilai minus. Dan pada grafik yang lainnya yaitu grafik tegangan hotwire
terhadap waktu menunjukkan kekonsistenan walaupun ada data yang mengalami
perubahan sangat kecil. Hal ini terjadi karena kecepatan angin yang berasal dari
kipas tidaklah langsung menuju kecepatan yang diinginkan, kecepatan itu
mengalami percepatan dahulu sebelum mencapai kecepatan yang diinginkan. Misal
untuk menuju kecepatan 110 m/s yang awalnya 0 m/s, tidaklah langsung dari 0 m/s
langsung menuju 110 m/s melainkan mengalami percepatan dahulu agar mencapai
110 m/s. Oleh karena itu, dilakukan pengukuran sampai detik ke 10. Sedangkan
pada grafik tegangan terhadap waktu terjadinya fluktuasi ketika probe dialiri angin
dengan kecepatan tertentu sehingga nilai tegangan bervariasi.
Kesimpulan
1. Besarnya energi listrik yang terdisipasi sebanding dengan tegangan, arus
listrik yang mengalir dan lamanya waktu arus listrik mengalir.
2. Kawat hotwire dapat digunakan sebagai sensor kecepatan aliran udara,
meskipun didapat hasil yang sedikit berbeda dengan perhitungan.
3. Kecepatan aliran angin yang menerjang kawat hotwire mengakibatkan nilai
tegangan menjadi kecil (berbanding terbalik) dengan penambahan sumber
kecepatan aliran udara.
4. Kecepatan aliran angin mengakibatkan nilai arus yang terukur menjadi besar
( sebanding) dengan penambahan sumber kecepatan aliran udara.
-
8/7/2019 KR01-Hendri.pdf
12/12
Referensi
1. Giancoli, D.C.; Physics for Scientists & Engeeners, Third Edition, Prentice
Hall, NJ, 2000.
2. Halliday, Resnick, Walker; Fundamentals of Physics, 7th Edition, Extended
Edition, John Wiley & Sons, Inc., NJ, 2005.
top related