Perpan.docx

PERPINDAHAN PANAS

2019

LAPORAN KONVEKSI PAKSA

Dosen Mata Kuliah: Adhi Iswantoro, S.T., M.T.

Disusun Oleh: Ariel Ernest L. Anisa Ayu Sophia Muhammad Farid Taufik

042117400000 04211740000047 04211740000050

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER FAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN TEKNIK SISTEM PERKAPALAN 2019

PERPINDAHAN PANAS

2019

KATA PENGANTAR Puji syukur saya haturkan kepada Allah SWT yang telah memberikan banyak nikmat, taufik dan hidayah. Sehingga kami bisa menyelesaikan laporan yang berjudul “Jenis Dan Sumber Getaran Serta Akibatnya Di Kapal” dengan baik tanpa ada halangan yang berarti. Laporan ini telah kami selesaikan dengan maksimal berkat kerjasama dan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, kami sampaikan banyak terima kasih kepada segenap pihak yang telah membantu kami terutama dosen mata kuliah Sistem Transmisi Tenaga dan Getaran Permesinan kami yaitu Bp. Adhi Iswantoro, S.T., M.T. yang telah membimbing kami dalam mata kuliah tersebut sehingga kami dapat menyusun laporan ini. Diluar itu, tim penulis sebagai manusia biasa menyadari sepenuhnya bahwa masih banyak kekurangan dalam penulisan makalah ini, baik dari segi tata bahasa, susunan kalimat maupun isi. Oleh sebab itu dengan segala kerendahan hati, kami selaku penyusun menerima segala kritik dan saran yang membangun dari pembaca. Demikian yang bisa disampaikan, semoga dari pembuatan makalah ini pembaca dapat lebih terbuka wawasannya tentang Jenis dan Sumber Getaran Serta Akibatnya di Kapal. Surabaya, 31 Maret 2019

Tim Penulis

PERPINDAHAN PANAS

PERPINDAHAN PANAS

2019

DAFTAR ISI Kata Pengantar ........................................................................................................................... i Daftar Isi ........................................................................................................................... ii PEMBAHASAN ........................................................................................................................... 1 1. Definisi ............................................................................................................... 1 2. Jenis ............................................................................................................... 1 1. Free Vibration ......................................................................................................... 1 2. Forced Vibration ......................................................................................................... 1 3. Sumber Getaran pada Kapal ............................................................................................................... 2 1. Shafting ......................................................................................................... 2  Thrust Shaft (Poros Pendorong) ............................................................................................. 2  Intermediate Shaft (Poros Tengah) ............................................................................................. 2

PERPINDAHAN PANAS

PERPINDAHAN PANAS

2019



Propeller Shaft (Poros Propeller) ............................................................................................. 2 2. Bearing ......................................................................................................... 3 3. Propeller ......................................................................................................... 3 4. Gearbox ......................................................................................................... 4 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................................................... 5

PERPINDAHAN PANAS

2019

PEMBAHASAN 1. Konveksi Paksa Pada benda padat perpindahan kalor yang terjadi pasti berupa konduksi, sedangkan pada fluida perpindahan kalor dapat berupa konduksi ataupun konveksi tergantung ada-tidaknya gerakan fluida. Jika tidak terdapat gerakan fluida maka yang terjadi adalah proses perpindahan kalor konduksi, sedangkan jika terdapat gerakan fluida maka dikatakan terjadi

proses

perpindahan kalor konveksi.

Berdasarkan sumber gerakan fluida konveksi dibagi lagi menjadi konveksi paksa dan konveksi bebas. Konveksi paksa terjadi jika gerakan fluida disebabkan oleh suatu sumber gerak eksternal, misalnya pompa, fan, atau juga angin. Pada konveksi bebas gerakan fluida disebabkan oleh perbedaan bobot molekul fluida akibat perbedaan temperatur. Molekul fluida yang lebih tinggi temperaturnya mempunyai bobot lebih ringan sehingga akan cenderung naik, dan digantikan oleh molekul fluida lainnya yang bertemperatur lebih rendah dan tentunya bobot yang lebih berat. Gambar 1 menunjukkan perpindahan kalor yang dapat terjadi dari suatu permukaan yang panas ke udara sekitarnya.

PERPINDAHAN PANAS

2019

Gambar 1 Perpindahan kalor yang mungkin terjadi dari permukaan panas ke udara sekitarnya Secara umum aliran fluida dapat diklasifikasikan sebagai aliran eksternal dan aliran internal. Aliran eksternal terjadi saat fluida mengenai suatu permukaan benda. Contohnya adalah aliran fluida melintasi plat atau melintang pipa. Aliran internal adalah aliran fluida yang dibatasi oleh permukaan zat padat, misalnya aliran dalam pipa. Perbedaan antara aliran eksternal dan aliran internal pada suatu pipa ditunjukkan pada Gambar 2.

PERPINDAHAN PANAS

2019

Gambar 2 Aliran eksternal udara dan aliran internal air pada suatu pipa Berdasarkan hukum pendinginan Newton laju perpindahan kalor konveksi dinyatakan dengan persamaan

atau dalam bentuk fluks kalor

dengan h = koefisien perpindahan kalor konveksi, W/m2.°C A = luas permukaan perpindahan kalor, W/m2.°C Ts = temperatur permukaan, °C T∞ = temperatur fluida, °C

PERPINDAHAN PANAS

2019

2. Bilangan Tak Berdimensi Pada Konveksi Paksa Untuk mengurangi jumlah variabel yang terlibat dalam perhitungan, maka sering digunakan bilangan tak berdimensi yang merupakan kombinasi dari beberapa variabel. 2.1. Bilangan Nuselt Perpindahan kalor yang terjadi pada suatu lapisan fluida terjadi melalui proses konduksi dan konveksi. Bilangan Nusselt menyatakan perbandingan antara perpindahan kalor konveksi pada suatu lapisan fluida dibandingkan dengan perpindahan kalor konduksi pada lapisan fluida tersebut.

dengan h adalah koefisien konveksi, δ panjang karakteristik, dan k adalah koefisien konduksi. Semakin besar nilai bilangan Nusselt maka konveksi yang terjadi semakin efektif. Bilangan Nusselt yang bernilai 1 menunjukkan bahwa perpindahan kalor yang terjadi pada lapisan fluida tersebut hanya melalui konduksi. 2.2. Bilangan Reynolds Suatu aliran fluida dapat berupa aliran laminar, turbulen, ataupun transisi. Pada aliran laminar molekulmolekul fluida mengalir mengikuti garis-garis aliran secara teratur. Aliran turbulen terjadi saat molekul-molekul fluida mengalir secara acak tanpa mengikuti garis aliran. Aliran transisi adalah aliran yang berada di antara kondisi laminar dan turbulen, biasanya pada kondisi ini aliran berubah-ubah antara transien dan turbulen sebelum benar-benar memasuki daerah turbulen penuh. Gambar 3 menunjukkan perbedaan antara aliran laminar dan turbulen pada percobaan menggunakan jejak tinta. Pada aliran laminar maka jejak tinta berbentuk lurus dan teratur, sedangkan pada aliran turbulen aliran tinta menyebar secara acak.

PERPINDAHAN PANAS

2019

Gambar 3 Aliran laminar dan turbulen pada percobaan menggunakan jejak tinta Untuk membedakan antara aliran laminar, transisi, dan turbulen maka digunakan bilangan tak berdimensi, yaitu bilangan Reynolds, yang merupakan perbandingan antara gaya inersia dengan gaya viskos

dengan V∞ adalah kecepatan aliran fluida (m/s) dan δ panjang karakteristik (m). Panjang karakteristik ditunjukkan oleh jarak x dari ujung plat pada aliran melintasi plat rata serta diameter D untuk silinder atau bola. Viskositas kinematika ν adalah perbandingan antara viskositas dinamik dengan massa jenisnya

Nilai bilangan Reynolds yang kecil menunjukkan aliran bersifat laminar sedangkan nilai yang besar menunjukkan aliran turbulen. Nilai bilangan Reynolds saat aliran menjadi turbulen

PERPINDAHAN PANAS

2019

disebut bilangan Reynolds kritis yang nilainya berbeda-beda tergantung bentuk geometrinya. 3. Konveksi Paksa Melintasi Plat Rata Pada bagian ini dibahas tentang perpindahan kalor dan gaya hambat (drag force) yang terjadi saat fluida melintasi suatu permukaan rata. Bilangan Nusselt rata-rata untuk aliran melintasi plat rata dapat dinyatakan dengan persamaan umum

dengan D, m, dan n adalah konstanta dan L adalah panjang plat pada arah aliran.

Gambar 4 Aliran melintasi permukaan rata Bilangan Reynold untuk aliran melintasi plat rata adalah

Pada aliran melintasi plat rata nilai bilangan Reynolds kritis adalah 5105. Untuk Re < 5105 maka persamaan yang digunakan adalah persamaan aliran laminar sedangkan jika Re > 5105 maka persamaan yang digunakan adalah persamaan aliran turbulen atau kombinasi laminar dan turbulen. Gaya hambat yang terjadi pada aliran fluida untuk kasus plat rata dapat dihitung menggunakan persamaan

dengan Cf adalah koefisien gesek atau koefisien hambat.

PERPINDAHAN PANAS

2019

Temperatur fluida pada lapis batas termal mempunyai nilai yang bervariasi dari Ts pada permukaan hingga T∞ pada sisi luar lapis batas. Karena sifat fluida juga bervariasi terhadap temperatur, maka untuk penentuan sifat-sifat fluida pada perhitungan didasarkan pada temperatur film Tf, yaitu

Aliran Laminar Koefisien gesek rata-rata untuk aliran laminar adalah

Bilangan Nusselt rata-rata untuk aliran laminar adalah

Aliran Turbulen Pada aliran turbulen koefisien gesek rata-rata adalah

sedangkan bilangan Nusselt rata-rata untuk aliran turbulen adalah

Aliran Kombinasi Laminer dan Turbulen Seringkali pada aliran melintasi plat rata, panjang plat melebihi panjang kritis sehingga aliran telah turbulen namun masih belum cukup panjang untuk dapat mengabaikan aliran laminar. Pada kasus ini maka digunakan persamaan koefisien gesek rata-rata

serta bilangan Nusselt rata-rata

PERPINDAHAN PANAS

2019