Radiator
Penelitian telah dilakukan tentang perpindahan kalor pada fluida air bersuspensi nano partikel yang bertujuan untuk mengukur koefisien perpindahan kalor yang terjadi didalamnya. Adapun fluida kerja alternatif yang dipakai adalah nanopartikel Al2O3 yang terdispersi didalam fluida dasar air oleh adanya gerak Brownian yang lebih dikenal dengan nanofluida. Nanofluida ini merupakan fluida kerja yang dikatakan cukup handal dalam hal perpindahan kalor. Sebelum nanofluida ini diterapkan sebagai fluida kerja komersil dalam aplikasi dibidang industri dan otomotif, perlu dilakukan penelitian lebih lanjut untuk menyempurnakannya. Oleh karena itu pada penelitian ini digunakan suatu alat uji radiator otomotif yang dipasang pada sebuah terowongan angin. Pada alat uji ini akan dilakukan proses perpindahan kalor konveksi paksa antara fluida kerja nano dan udara sebagai pendinginnya. Pada penelitian lanjutan ini penulis mendapatkan hasil penelitian yang mengindikasikan koefisien perpindahan kalor konveksi nanofluida mengalami peningkatan sebesar 31-48% untuk konsentrasi
Pemanasan atau pendinginan fluida adalah suatu kebutuhan utama didalam banyak sektor industri, termasuk transportasi, kebutuhan di bidang energi dan produksi serta bidang elektronika. Diketahui bahwa sifat-sifat termal dari fluida kerja memegang peran yang penting didalam perkembangan efisiensi energi peralatan perpindahan kalor. Tetapi, fluida perpindahan kalor fluida konvensional seperti air, ethylene glycol dan minyak mesin secara umum, memiliki sifat-sifat perpindahan kalor yang sangat rendah dibandingkan dengan kebanyakan benda padat. Walaupun perkembangan dan riset terdahulu dilakukan berfokus pada persyaratan perpindahan kalor pada industri, peningkatan utama dalam kemampuan perpindahan kalor sangat kurang. Sebagai akibatnya, suatu usaha dibutuhkan untuk mengembangkan suatu strategi baru dalam meningkatkan efektivitas perpindahan kalor dari fluida konvensional tersebut.
Perkembangan dewasa ini dalam teknologi nano telah menciptakan suatu kelas fluida baru dan agak khusus, disebut nanofluida, yang muncul sebagai fluida yang memiliki potensi yang besar untuk aplikasi pendinginan [1]. Istilah nanofluida berarti dua campuran fase dimana fase yang kontinu biasanya cairan dan fase yang terdispersi terdiri dari nanopartikel padat yang sangat halus, berukuran lebih kecil daripada 50 nm. Beberapa dispersi nanopartikel dari keperluan rekayasa sebenarnya dibuat dan secara komersial tersedia [2]. Telah
dibuktikan bahwa sifat-sifat termal dari campuran yang terbentuk secara signifikan lebih tinggi daripada fluida dasarnya [1].
Beberapa penelitian telah dilakukan oleh para peneliti seperti studi mengenai implikasi hidrodinamik dan perpindahan kalor dari slurry yang dilakukan oleh Ahuja [3] dan Liu et.al [4]. Akan tetapi dari penelitian tersebut, slurry memiliki permasalahan yakni terjadinya penyumbatan, adanya fouling (pengotoran) dan adanya erosi pada komponen alat uji karena adanya sifat abrasif partikel serta terjadinya penurunan tekanan aliran. Permasalahan diatas dikarenakan ukuran partikel solid yang tersuspensi terlalu besar sehingga terjadi penggumpalan.
Perkembangan teknologi material telah mampu memproduksi partikel dalam ukuran nanometer sehingga diharapkan partikel yang dicampurkan dalam fluida cair akan tersuspensi lebih baik, seperti dilakukan oleh Choi [5] yang mencampurkan partikel CuO dan Al2O3 dalam ukuran nanometer dengan fluida cair diantaranya air dan ethylene. Dari hasil penelitian diperoleh peningkatan perpindahan kalor konduksinya sebesar 20%. Lalu Eastman, et.al [6] menyatakan dari hasil penelitiannya diperoleh peningkatan sebesar 40% pada termal konduktivitasnya hanya dengan menambahkan 0.3% partikel Cu pada ethylene glycol.
Penelitian terhadap pengukuran termal konduktivitas dari nanofluida juga dilakukan oleh Lee, et.al [7] dengan menggunakan metode hotwire dihasilkan peningkatan termal konduktivitas nanofluida sebesar 1% - 10% dengan penambahan 1% - 4% partikel CuO dan Al2O3 dari volume campuran. Das, et.al [8] menyatakan melalui penelitiannya bahwa nanofluida dengan campuran partikel Al2O3 memiliki termal konduktivitas lebih tinggi 20% dibandingkan hanya menggunakan fluida dasar saja. Ini juga diprediksikan oleh Putra [9] dan diperkuat dengan penelitian lanjutannya [10] yang menunjukkan peningkatan koefisien perpindahan kalor sebesar 6% - 8% pada konsentrasi 1% - 4% dengan range temperatur 40ºC – 60ºC.
Tujuan Penelitian
Mengingat penelitian ini mengkaji potensi nanofluida pada peningkatan perpindahan kalor, kemudian diharapkan diaplikasikan di bidang industri. Pada proses konveksi ini dilakukan variasi konsentrasi volume partikel yang dicampurkan 1% dan 4% serta variasi laju aliran pendingin. Adapun tujuan penelitian ini meliputi pengukuran koefisien perpindahan kalor dari nanofluida dan membandingkan koefisien perpindahan kalor yang diperoleh dengan fluida dasarnya dalam hal ini air dan mendapatkan korelasi empiris koefisien perpindahan kalor fluida air dan nanofluida.
Pemanasan atau pendinginan fluida adalah suatu kebutuhan utama didalam banyak sektor industri, termasuk transportasi, kebutuhan di bidang energi dan produksi serta bidang elektronika. Diketahui bahwa sifat-sifat termal dari fluida kerja memegang peran yang penting didalam perkembangan efisiensi energi peralatan perpindahan kalor. Tetapi, fluida perpindahan kalor fluida konvensional seperti air, ethylene glycol dan minyak mesin secara umum, memiliki sifat-sifat perpindahan kalor yang sangat rendah dibandingkan dengan kebanyakan benda padat. Walaupun perkembangan dan riset terdahulu dilakukan berfokus pada persyaratan perpindahan kalor pada industri, peningkatan utama dalam kemampuan perpindahan kalor sangat kurang. Sebagai akibatnya, suatu usaha dibutuhkan untuk mengembangkan suatu strategi baru dalam meningkatkan efektivitas perpindahan kalor dari fluida konvensional tersebut.
Perkembangan dewasa ini dalam teknologi nano telah menciptakan suatu kelas fluida baru dan agak khusus, disebut nanofluida, yang muncul sebagai fluida yang memiliki potensi yang besar untuk aplikasi pendinginan [1]. Istilah nanofluida berarti dua campuran fase dimana fase yang kontinu biasanya cairan dan fase yang terdispersi terdiri dari nanopartikel padat yang sangat halus, berukuran lebih kecil daripada 50 nm. Beberapa dispersi nanopartikel dari keperluan rekayasa sebenarnya dibuat dan secara komersial tersedia [2]. Telah
dibuktikan bahwa sifat-sifat termal dari campuran yang terbentuk secara signifikan lebih tinggi daripada fluida dasarnya [1].
Beberapa penelitian telah dilakukan oleh para peneliti seperti studi mengenai implikasi hidrodinamik dan perpindahan kalor dari slurry yang dilakukan oleh Ahuja [3] dan Liu et.al [4]. Akan tetapi dari penelitian tersebut, slurry memiliki permasalahan yakni terjadinya penyumbatan, adanya fouling (pengotoran) dan adanya erosi pada komponen alat uji karena adanya sifat abrasif partikel serta terjadinya penurunan tekanan aliran. Permasalahan diatas dikarenakan ukuran partikel solid yang tersuspensi terlalu besar sehingga terjadi penggumpalan.
Perkembangan teknologi material telah mampu memproduksi partikel dalam ukuran nanometer sehingga diharapkan partikel yang dicampurkan dalam fluida cair akan tersuspensi lebih baik, seperti dilakukan oleh Choi [5] yang mencampurkan partikel CuO dan Al2O3 dalam ukuran nanometer dengan fluida cair diantaranya air dan ethylene. Dari hasil penelitian diperoleh peningkatan perpindahan kalor konduksinya sebesar 20%. Lalu Eastman, et.al [6] menyatakan dari hasil penelitiannya diperoleh peningkatan sebesar 40% pada termal konduktivitasnya hanya dengan menambahkan 0.3% partikel Cu pada ethylene glycol.
Penelitian terhadap pengukuran termal konduktivitas dari nanofluida juga dilakukan oleh Lee, et.al [7] dengan menggunakan metode hotwire dihasilkan peningkatan termal konduktivitas nanofluida sebesar 1% - 10% dengan penambahan 1% - 4% partikel CuO dan Al2O3 dari volume campuran. Das, et.al [8] menyatakan melalui penelitiannya bahwa nanofluida dengan campuran partikel Al2O3 memiliki termal konduktivitas lebih tinggi 20% dibandingkan hanya menggunakan fluida dasar saja. Ini juga diprediksikan oleh Putra [9] dan diperkuat dengan penelitian lanjutannya [10] yang menunjukkan peningkatan koefisien perpindahan kalor sebesar 6% - 8% pada konsentrasi 1% - 4% dengan range temperatur 40ºC – 60ºC.
Tujuan Penelitian
Mengingat penelitian ini mengkaji potensi nanofluida pada peningkatan perpindahan kalor, kemudian diharapkan diaplikasikan di bidang industri. Pada proses konveksi ini dilakukan variasi konsentrasi volume partikel yang dicampurkan 1% dan 4% serta variasi laju aliran pendingin. Adapun tujuan penelitian ini meliputi pengukuran koefisien perpindahan kalor dari nanofluida dan membandingkan koefisien perpindahan kalor yang diperoleh dengan fluida dasarnya dalam hal ini air dan mendapatkan korelasi empiris koefisien perpindahan kalor fluida air dan nanofluida.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar