kr01-hendri.pdf

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


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.


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.


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.


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


6/12


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)


8/12

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


9/12


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


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.


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.

kr01-hendri.pdf

Documents