PENGUKURAN SUHU &TEKNOLOGI TERMOELEKTRIK

JOESSIANTO EKO POETRO0906578346

SUHU

• Secara kualitatif, suhu adalah sensasi panas, dingin atau hangat sebuah benda ketika disentuh

• Secara kuantitatif, nilainya dapat diketahui dengan menggunakan termometer.

• Termometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur suhu (temperatur)

• Termometer :– Termometer kontak – Termometer non kontak (infra merah)

Pengukuran Suhu• Sensor Mekanik: prinsip pemuaian bahan

– Air raksa– Termokopel

• Sensor Elektrik: prinsip resistor & semikonduktor– Termistor– RTDs

• Sensor Optik: prinsip penyamaan warna temperatur– Memanfaatkan infra merah yang dipancarkan objek– Sistem pengukurannya tidak terkontaminasi– Obyek tidak bisa dicapai atau bergerak, temperatur terlalu

tinggi, dibawah pengaruh listrik.– Kamera Infra Merah

4

PERPINDAHAN KALOR• Kalor adalah energi yang mengalir (pindah) dari

suhu tinggi ke suhu rendah, akibat adanya perbedaan suhu (ΔT) atau perubahan wujud zat

• Kandungan energi dari sebuah benda atau sistem bisa dilihat dari indikasi suhunya.

• Kalor = Usaha, hanya muncul juka terjadi perpindahan energi antara sistem dan lingkungan .

• Cara Perpindahan kalor:– Konduksi (hantaran) → media padat & fluida– Konveksi (aliran) → media fluida– Radiasi (sinaran/pancaran) → tanpa media

5

Konduksi• Perpindahan kalor tanpa dikuti oleh perpindahan

molekol benda (media) tersebut → diam• Hukum Fourier tentang konduksi kalor:

• Energi dihantarkan dengan cara: → k– Tumbukan molekol2 yang bergetar → energi kinetik– Angkutan elektron bebas: → peranan lebih besar

• Membawa muatan listrik → beda potensial (tegangan)• Membawa energi termal → beda suhu

6

Konveksi• Perpindahan kalor yang disertai perpindahan

molekol benda (media) tersebut → bergerak• Hukum pendinginan Newton:

• Energi terbawa/terangkut serta oleh media yang berpindah tersebut

• Koefisien konveksi (h) tergantung pada viskositas, kecepatan, kapasitas kalor, gradien suhu, rapat massa fluida, bentuk permukaan kontak

7

Radiasi

• Proses perpindahan kalor melalui gelombang elektromagnet (infra merah) atau sejumlah paket energi (foton).

• Hukum radiasi Stefan-Boltzmann:

σ = konstanta Stefan-Boltzmann = 5,67 10-8 W/m2 K4

• Penyerap kalor yang baik = Peradiasi kalor yang baik → benda hitam (emisivitas, ϵ = 1)

TERMOELEKTRIK• Termoelektrik merupakan salah satu solid staste

technology yang bisa menjadi alternatif:– Sistem pendingin (TEC) selain sistem kompresi uap uap

yang masih menggunakan refrigeran → global warming– Pembangkit listrik (TEG) seperti photo voltaic (sel

surya) → 24 jam• Teknologi Termoelektrik relatif lebih ramah

lingkungan, tahan lama, dan bisa digunakan dalam skala besar

• Bahan Semikonduktor yang digunakan umumnya Bismuth Telluride (Bi2 Te3)

Efek Seebeck• 1821, ilmuwan Thomas Johann Seebeck,

menghubungkan tembaga dan besi dalam sebuah rangkaian, dimana salah satu ujung logam tersebut dipanaskan dan yang lainnya didinginkan, menyebabkan adanya aliran listrik.

• Thermoelectric Generator (TEG)– Termokopel: pengukuran suhu– Beda Temperatur → Beda Tegangan– Aliran Kalor → Arus Listrik Searah– Reversible

Efek Peltier• 1834, fisikawan Jean Charles Athanase Peltier,

menemukan fenomena kebalikan efek Seebeck. Jika arus listrik searah dialirkan pada suatu rangkaian tertutup yang terdiri dari sambungan dua logam yang berbeda, maka terjadi penyerapan kalor (dingin) pada sambungan yang satu dan pelepasan kalor (panas) pada sambungan yang lainnya

• Thermoelectric Cooler (TEC)– Elemen Peltier– Beda Tegangan → Beda Temperatur – Arus Listrik Searah → Aliran Kalor– Reversible

Prinsip Kerja Termoelektrik

TEC TEG

Susunan Semikonduktor

Susunan TEC

TEC (Elemen Peltier)

SPESIFIKASI TEC

TEC Bertingkat

Susunan Dasar Sistem TEC

Jenis Susunan Sistem TEC

Profil Temperatur Sistem TEC

21

Instalasi & Cara Kerja Pendingin Ruangan

Kompresi Vs Termoelektrik

No. Kompresi Termoelektrik

1 Evaporator Heatsink sisi dingin

2 Kompresor -

3 Kondensor Heatsink sisi panas

4 Katup ekspansi -

5 Refrigeran Arus listrik searah

Desain DC Cooler

Bentuk DC Cooler

25

Pengujian DC Cooler Cabin Baterei 70x70x70 cm

26

Komponen Pengujian

• Microlite data logger temperature• Amperemeter• Voltmeter• DC Power Supply• Kabin Baterai• Lampu pijar 60 watt

27

Parameter yang Diukur

• Tegangan arus listrik searah (V)• Arus listrik searah (I)• Suhu dalam ruangan kabin (Tin)• Suhu luar ruangan kabin (Tout)• Waktu (menit)

28

Prosedur Pengukuran1. Memasang dc-cooler pada tutup/pintu kabin baterai2. Dihubungkan ke dc power supply melalui amperemeter & set-up

tegangan dengan voltmeter3. Set-up terhadap Microlite data logger temperature.4. Menempatkan Microlite data logger pada titik-titik uji yang ditentukan,

yaitu dalam dan luar kabin5. Pintu kabin ditutup dengan rapat.6. Pengambilan data temperatur dilakukan dengan kondisi awal sistem mati

selama lima menit (data logger hidup).7. Pengambilan data dilakukan selama satu jam ditambah lima menit

kondisi awal tersebut.8. Bila sudah selesai, power supply dimatikan.9. Data yang tercatat dalam Microlite data logger temperature dipindahkan

dan disimpan ke komputer.10. Mengulangi prosedur 1 s/dan 9 untuk melakukan pengujian dengan

variasi sistem pendingin yang lain.

29

Variasi Fan & Casing Sisi Panas

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32

-1

0

1

2

3

4

5

6

7

ΔTh:LongCasing+BigFanΔTh:LongCasing-SmallFanΔTh:ShortCasing+BigFanΔTh:ShortCasing+SmallFan

Hasil Pengujian DC Cooler

PENGUJIAN KARAKTERISTIK TEC

• Th = 46oC Tc = 10oC• ΔT = 46 – 10 = 36oC• t = 8 menit• V = 12 V I = 4 A

0

10

20

30

40

50

60

00:00.0 02:52.8 05:45.6 08:38.4 11:31.2 14:24.0 17:16.8 20:09.6 23:02.4 25:55.2

dingin

panas

THERMOELECTRIC AIR CONDITIONER

Aplikasi Lain• Termokopel• Baterai Charger:

– Jam tangan– Mobil hybrid

• Kulkas mikro: Cooler & Heater• Kotak penyimpan vaksin, darah• dll

Terima Kasih