Disipasi Kalor Hot Wire

LAPORAN R-LAB

DISIPASI KALOR HOT WIRE

Nama : Wenty Eka Septia

NPM : 0806338134

Fakultas : TEKNIK

Departemen : Teknik Industri

Kode Praktikum : KR-01Tanggal Praktikum : Rabu, 6 Mei 2009

Unit Pelaksana Pendidikan Ilmu Pengetahuan Dasar (UPP-IPD)

Universitas IndonesiaDepok

Disipasi Kalor Hot Wire

I. TUJUAN PRAKTIKUM

Tujuan dari praktikum ini adalah untuk menggunakan hotwire

sebagai sensor kecepatan aliran udara.

II. PERALATAN PRAKTIKUM

Adapun peralatan yang digunakan adalah sebagai berikut:

1. kawat pijar (hotwire)

2. Fan

3. Voltmeter dan Ampmeter

4. Adjustable power supply

5. Camcorder

6. Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis

III. LANDASAN TEORI

Dewasa ini, banyak pekerjaan menggunakan electro-mechanic (semi

otomatis) dengan sistem robotic (full automatic) seperti penggunaan Flexible

Manufacturing Systems (FMS) dan Computerized Integrated Manufacture (CIM)

dan sebagainya. Model apapun yang digunakan dalam sistem otomasi pemabrikan

sangat tergantung kepada keandalan sistem kendali yang berupa sensor atau

transduser.

Sensor dan transduser merupakan peralatan atau komponen yang

mempunyai peranan penting dalam sebuah sistem pengaturan otomatis. Ketepatan

dan kesesuaian dalam memilih sebuah sensor akan sangat menentukan kinerja dari

sistem pengaturan secara otomatis. Besaran masukan pada kebanyakan sistem

kendali adalah bukan besaran listrik, seperti besaran fisika, kimia, mekanis dan

sebagainya. Untuk memakaikan besaran listrik pada sistem pengukuran, atau

sistem manipulasi atau sistem pengontrolan, maka biasanya besaran yang bukan

listrik diubah terlebih dahulu menjadi suatu sinyal listrik melalui sebuah alat yang

disebut transducer.

Dalam memilih peralatan sensor dan transduser yang tepat dan sesuai

dengan sistem yang akan disensor maka perlu diperhatikan persyaratan umum

sensor berikut ini : (D Sharon, dkk, 1982)

Linearitas

Ada banyak sensor yang menghasilkan sinyal keluaran yang berubah secara

kontinyu sebagai tanggapan terhadap masukan yang berubah secara kontinyu.

Sebagai contoh, sebuah sensor panas dapat menghasilkan tegangan sesuai dengan

panas yang dirasakannya. Dalam kasus seperti ini, biasanya dapat diketahui secara

tepat bagaimana perubahan keluaran dibandingkan dengan masukannya berupa

sebuah grafik.

Sensitivitas

Sensitivitas akan menunjukan seberapa jauh kepekaan sensor terhadap kuantitas

yang diukur. Sensitivitas sering juga dinyatakan dengan bilangan yang

menunjukan “perubahan keluaran dibandingkan unit perubahan masukan”.

Beberepa sensor panas dapat memiliki kepekaan yang dinyatakan dengan “satu

volt per derajat”, yang berarti perubahan satu derajat pada masukan akan

menghasilkan perubahan satu volt pada keluarannya. Sensor panas lainnya dapat

saja memiliki kepekaan “dua volt per derajat”, yang berarti memiliki kepakaan

dua kali dari sensor yang pertama. Linieritas sensor juga mempengaruhi

sensitivitas dari sensor. Apabila tanggapannya linier, maka sensitivitasnya juga

akan sama untuk jangkauan pengukuran keseluruhan.

Tanggapan Waktu

Tanggapan waktu pada sensor menunjukan seberapa cepat tanggapannya terhadap

perubahan masukan. Sebagai contoh, instrumen dengan tanggapan frekuensi yang

jelek adalah sebuah termometer merkuri. Masukannya adalah temperatur dan

keluarannya adalah posisi merkuri. Misalkan perubahan temperatur terjadi sedikit

demi sedikit dan kontinyu terhadap waktu, seperti tampak pada gambar 1.2(a).

Frekuensi adalah jumlah siklus dalam satu detik dan diberikan dalam satuan hertz

(Hz). { 1 hertz berarti 1 siklus per detik, 1 kilohertz berarti 1000 siklus per detik].

Pada frekuensi rendah, yaitu pada saat temperatur berubah secara lambat,

termometer akan mengikuti perubahan tersebut dengan “setia”.

Single normal probe merupakan 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 ke sebuah sumber tegangan. Energi listrik yang mengalir pada

probe tersebut akan didispasi 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. Hal itu dapat dijelaskan

melalui perumusan berikut ini.

P = v i Δ t

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. Jumlah perpindahan panas yang diterima probe dinyatakan oleh

overheat ratio yang dirumuskan sebagai :

Overheat ratio =

Rw/Ra

Keterangan :

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.

Perkembangan teknologi yang cepat dalam peralatan penyensoran telah

memungkinkan berbagai pengukuran aliran fluida dilakukan dengan berbagai

sensor yang memberikan hasil-hasil pengukuran yang akurat. Untuk pengukuran

berbagai aliran turbulen, salah satu jenis sensor yang banyak digunakan adalah

hot-wire anemometer. Sebelum digunakan dalam pengukuran aliran, hot-wire

anemometer harus dikalibrasi untuk menentukan suatu persamaan respon kalibrasi

yang menyatakan suatu hubungan antara tegangan kawat (wire voltage, E) dengan

kecepatan referensi (reference velocity, U). Setelah persamaan respon kalibrasi

tersebut diperoleh, kemudian informasi kecepatan dalam setiap percobaan utama

dapat dievaluasi dengan menggunakan persamaan respon tersebut. Ada beberapa

bentuk persamaan respon kalibrasi, diantaranya adalah persamaan simple

powerlaw [1] dan persamaan extended power-law [2] yang dapat digunakan

dalam konversi data. Setiap persamaan respon ini memiliki keakurasian yang

dihubungkan dengan curve fit yang dihasilkan pada suatu rentang kecepatan exit

yang digunakan untuk setiap percobaan. Keakurasian persamaan respon kalibrasi

tersebut ditentukan oleh nilai optimum konstanta pangkat yang dipilih untuk

menghasilkan suatu curve fit yang baik. Sehubungan dengan keakurasian curve fit

dari persamaan respon kalibrasi tersebut, beberapa peneliti [3, 4, 5] telah mengkaji

keakurasian curve fit dari persamaan simple power-law dengan rentang kecepatan

referensi atau kecepatan exit yang berbeda-beda untuk menghasilkan nilai

optimum konstanta pangkat selain nilai optimum (nopt = 0.5) yang disarankan

oleh King [1]. King menggunakan rentang kecepatan exit moderat dari 10–20

meter/detik, sementara Collis dan Williams [4,1] menyarankan nilai optimum

konstanta pangkat sebesar 0.45 dengan rentang 0.02 < Re < 44 untuk

menghasilkan suatu curve fit yang baik. Berbeda dengan para peneliti

sebelumnya, Bruun [3] dan Swaminathan, Bacic et al.[5] menyarankan nilai

optimum sebesar 0.4 – 0.45 pada kecepatan exit moderat tersebut digunakan

untuk persamaan simple power-law. Lebih jauh, penelitian awal yang dilakukan

oleh Bruun dan Tropea [6] menjelaskan bahwa persamaan extended power-law

oleh Siddall dan Davies (1972) tidak mampu memberikan suatu curve fit yang

lebih akurat dibandingkan curve fit dari persamaan simple power-law bahkan

untuk suatu rentang kecepatan exit yang besar [6,2].

Mempertimbangkan permasalahan pemilihan persamaan respon kalibrasi

untuk rentang kecepatan exit yang berbeda-beda tersebut, studi ini bertujuan untuk

menguji keakurasian curve fit kedua persamaan respon tersebut dengan suatu

rentang kecepatan exit yang lebih besar. Selanjutnya, hasil pengujian yang

diperoleh digunakan sebagai referensi pemilihan persamaan respon kalibrasi yang

tepat dalam pengukuran aliran jet terpulsasi. Peningkatan akurasi persamaan

respon yang dipilih dapat dilakukan dengan menggunakan metode look-up table

[7]. Parameter-parameter yang dievaluasi meliputi normalized standard deviation,

εu dan sum of errors squared (SES). Kalibrasi dilakukan pada single normal hot-

wire probe untuk pengukuran kecepatan satu komponen (axial velocity).

Sistem hot-wire anemometer yang digunakan meliputi sebuah single

normal hot-wire probe, DISA 55M01 main unit, 55M11 CTA booster adapter, dan

55M05 power pack. Probe yang digunakan dioperasikan dalam suatu mode

temperatur konstan untuk menyediakan respon frekuensi yang lebih tinggi. Dalam

mode temperatur konstan, resistansi kawat, Rw dipertahankan konstan untuk

memfasilitasi respon sesaat dari sensor inersia termal terhadap berbagai perubahan

dalam kondisi aliran. Kawat pada probe adalah suatu kawat single normal yang

terbuat dari material Sigmond Cohn alloy 851 (79%Pt, 15%Rh, and 6%Ru) yang

disatukan pada prong dengan teknik pengelasan titik yang dilakukan di

Mechanical Instrument Laboratory, the University of Queensland. Kawat probe

ini memiliki kekuatan tarik maksimum, koefisien temperature dari resistivity, α20,

dan resistivity, χ20, masing-masing sebesar 1.724x106 kPa, 0.7x10-3 oC-1, dan

30x106 Ω-cm. Panjang kawat, l adalah 2 mm dengan diameter, dw berukuran

10.16 μm.

Single normal probe dan Tabung Pitot diletakkan tegak lurus terhadap arah

aliran dengan menggunakan angle calibrator kira-kira 1 diameter downstream di

depan aparatus steady jet. Jarak antara probe dan Tabung Pitot adalah 4 mm untuk

menghindari efek interferensi aliran antara satu sama lain. Posisi 1 diameter ini

untuk memfasilitasi intensitas turbulensi yang rendah dan proses ekuilisasi antara

tekanan statis, ps dan tekanan atmosfer, patm [9,7]. Rentang kecepatan exit yang

digunakan adalah dari 2 sampai dengan 80 meter/ detik untuk memberikan

kecepatan exit maksimum melebihi 50 meter/detik sebagaimana diharapkan untuk

kecepatan exit pada aliran jet terpulsasi. Rentang kecepatan exit ini dibagi

menjadi 10 kecepatan exit yang berbeda yang berselisih sama untuk setiap dua

kecepatan yang berurutan. Heater dan pulsed jet nozzle.

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.

Ada beberapa ekspresi persamaan respon kalibrasi, diantaranya adalah

persamaan simple power-law dan persamaan extended power-law yang dapat

digunakan dalam konversi data. Setiap persamaan respon ini memiliki

keakurasian yang dihubungkan dengan curve fit yang dihasilkan pada suatu

rentang kecepatan exit yang digunakan untuk setiap percobaan. Keakurasian

persamaan respon kalibrasi tersebut ditentukan oleh nilai optimum konstanta

pangkat yang dipilih untuk menghasilkan suatu curve fit yang baik. Sehubungan

dengan keakurasian curve fit dari persamaan respon kalibrasi tersebut, beberapa

peneliti telah mengkaji keakurasian curve fit dari persamaan simple power-law

dengan rentang kecepatan referensi atau kecepatan exit yang berbeda-beda untuk

menghasilkan nilai optimum konstanta pangkat. Kalibrasi dilakukan pada single

normal hot-wire probe untuk pengukuran kecepatan satu komponen (axial

velocity).

Sistem Hot-wire Anemometer dan Spesifikasi Single-Normal Hot-wire Probe

Sistem hot-wire anemometer yang digunakan meliputi sebuah single normal hot-

wire probe, DISA 55M01 main unit, 55M11 CTA booster adapter, dan 55M05

power pack. Probe yang digunakan dioperasikan dalam suatu mode temperatur

konstan untuk menyediakan respon frekuensi yang lebih tinggi. Dalam mode

temperatur konstan, resistansi kawat, Rw dipertahankan konstan untuk

memfasilitasi respon instantaneous dari inersia termal sensor terhadap berbagai

perubahan dalam kondisi aliran.

Gambar 3.1 Single normal hot wire sensor

Kawat pada probe adalah suatu kawat single normal yang terbuat dari material

Sigmond Cohn alloy 851 (79%Pt, 15%Rh, and 6%Ru). Kawat probe ini memiliki

kekuatan tarik maksimum, koefisien temperatur dari resistivity dan resistivity

masing-masing sebesar 1.724x106 kPa, 0.7x10-3 oC-1, dan 30x106 cm. Panjang

kawat adalah 2 mm dengan diameter, dw berukuran 10.16 m sebagaimana

diilustrasikan dalam Gambar 1.

Ada 3 macam metode yang dapat digunakan dalam pengoperasian hotwire,

yaitu constant current anemometer (CCA), constant temperature anemometer

(CTA), dan constant voltage anemometer (CVA). Prinsip CTA adalah

mempertahankan suhu konstan di atas suhu lingkungan. Daya atau panas yang

dibutuhkan untuk mempertahankan suhu sensor agar konstan digunakan untuk

menghitung keceptan angin. Untuk Constant Current Anemometer (CCA)

perubahan kecepatan angin tergantung nilai resistansi sensor dan daya yang

diberikan pada sensor selalu tetap. Keuntungan metode ini adalah distorsi

elektronik sangan kecil terutama pada frekuensi yang sangat tinggi dan respon

suhu tegangan yang linear. Sedangkan CVA adalah metoda yang saat ini sedang

dikembangkan, dimana prinsip CVA sangat dipengaruhi oleh tegangan yang

mengalir melalui kawat.

Gambar 3.2 Metode CTA

Gambar 3.3 Metode CCA

Gambar 3.4 Metode CVA

IV. PROSEDUR PERCOBAAN

Eksperimen rLab ini dapat dilakukan dengan meng-klik tombol rLab di

bagian bawah halaman ini.

1. Mengaktifkan Web cam. (klik icon video pada halaman web r-Lab)

2. Memberikan aliran udara dengan kecepatan 0 m/s , dengan meng”klik”

pilihan drop down pada icon “atur kecepatan aliran”.

3. Mengidupkan motor pengerak kipas dengan meng”klik” radio button pada

icon “menghidupkan power supply kipas.

4. Tegangan dan Arus listrik diukur di kawat hot wire dengan cara mengklik

icon “ukur”.

5. Mengulang langkah 2 hingga 4 untuk kecepatan 70 , 110 , 150 , 190 dan

230 m/s

Gambar 4.1. Susunan Peralatan

V. HASIL DAN EVALUASI

A. Data Pengamatan

(terlampir)

B. Pengolahan Data

1. Kecepatan 0 m/s

Waktu V-HW I-HW

1 2,112 54,02 2,112 54,03 2,112 54,04 2,112 54,05 2,112 54,06 2,112 54,07 2,112 54,08 2,112 54,09 2,112 54,0

10 2,112 54,0Tabel 5.1 Data Saat Kecepatan 0 m/s

0 2 4 6 8 10 121.001.201.401.601.802.002.20

f(x) = 2.112

Waktu (s)

Tega

ngan

(V)

Grafik 5.1 Hubungan Tegangan Hot Wire dengan Waktu Saat Kecepatan 0 m/s

2. Kecepatan 70 m/s

Waktu V-HW I-HW

1 2,054 54,22 2,054 54,23 2,053 54,24 2,052 54,25 2,052 54,26 2,053 54,27 2,052 54,28 2,055 54,19 2,052 54,2


0 2 4 6 8 10 122.050

2.052

2.054

2.056

f(x) = − 0.0001272727272727 x + 2.0536

Waktu (s)Te

gang

an (V

)


3. Kecepatan 110 m/s

Waktu V-HW I-HW

1 2,037 54,52 2,036 54,53 2,037 54,54 2,036 54,65 2,037 54,56 2,037 54,57 2,037 54,58 2,036 54,59 2,037 54,5


0 2 4 6 8 10 122.035

2.036

2.037

2.038

f(x) = 3.0303030303027E-05 x + 2.03653333333333

Waktu (s)

Tega

ngan

(V)



Waktu V-HW I-HW

1 2,029 54,72 2,029 54,83 2,029 54,74 2,028 54,85 2,029 54,86 2,029 54,77 2,030 54,78 2,028 54,89 2,029 54,8


0 2 4 6 8 10 122.027

2.028

2.029

2.030

2.031

f(x) = 6.06060606060539E-06 x + 2.02886666666667

Waktu (s)

Tega

ngan

(V)



Waktu V-HW I-HW

1 2,025 54,92 2,025 54,93 2,025 54,94 2,025 54,95 2,025 54,96 2,025 54,97 2,024 54,98 2,025 54,99 2,025 54,9


0 2 4 6 8 10 122.023

2.024

2.025

2.026

f(x) = − 1.81818181818162E-05 x + 2.025

Waktu (s)Te

gang

an (V

)



Waktu V-HW I-HW

1 2,023 55,02 2,023 55,03 2,021 55,04 2,022 55,05 2,022 55,06 2,022 55,07 2,022 55,08 2,021 55,09 2,022 55,0


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 112.019

2.020

2.021

2.022

2.023

2.024

f(x) = − 5.00000000000241E-05 x + 2.02218888888889

Waktu (s)

Tega

ngan

(V)


Untuk mengetahui hubungan tegangan hot wire dengan kecepatan angin,

maka kita harus mencari tegangan rata-rata pada setiap kecepatan.

Kecepatan (m/s)

Tegangan (V)

0 2,11270 2,0529

110 2,0367150 2,0289190 2,0249230 2,022

Tabel 5.7 Tegangan Rata-Rata Setiap Kecepatan Angin

0 50 100 150 200 2501.961.98

22.022.042.062.08

2.12.12

f(x) = − 0.000368604316546764 x + 2.09230887290168

Waktu (s)

Tega

ngan

(V)

Grafik 5.7 Hubungan Tegangan Hot Wire dengan Kecepatan Aliran Angin

Tingkat Kesalahan Relatif = |∆ bb |x100 % = 23,935%

C. Analisis

Bagian ini merupakan bagian analisis dari percobaan “Disipasi Kalor

Hotwire” yang telah praktikan lakukan sebelumnya pada R-Lab. Analisis

ini meliputi analisis percobaan, hasil, dan grafik. Pada bagian analisis

percobaan, akan dijelaskan mengenai faktor-faktor yang memengaruhi

hasil atau data pengamatan selama percobaan berlangsung. Pada bagian

analisis hasil, akan dianalisis data-data pengamatan dan telah diolah pada

pengolahan data yang merupakan hasil dari percobaan, apakah data-data

tersebut sudah sesuai dengan literatur yang telah praktikan pelajari

sebelumnya atau belum akan dianalisis pula kesalahan-kesalahan yang

terjadi selama percobaan berlangsung. Selain itu tujuan percobaan akan

diketahui apakah telah terpenuhi atau tidak. Pada bagian analisis grafik,

grafik yang merupakan hasil dari data pengamatan akan dicoba untuk

dianalisis. Dari analisis grafik tersebut, akan diketahui besar kesalahan

relatif yang terdapat pada data-data pengamatan hasil percobaan.

1. Analisis Percobaan

Pada percobaan kali ini, praktikan melakukan percobaan R-Lab

dimana praktikum dilakukan secara remote. Praktikan dapat mengakses

percobaan yang diperlukana melalui sebuah komputer dengan bantuan

jaringan internet. Salah satu kelemahan dari percobaan dengan system R-

Lab adalah praktikan tidak mengetahui kondisi lingkungan di sekitar

lingkungan percobaan. Padahal perbedaan waktu dalam melakukan

percobaan sangat mempengaruhi hasil percobaan. Data menjadi kurang

akurat karena percobaan dilakukan pada system (lingkungan) yang berbeda.

Untuk melakukan percobaan juga hanya disediakan satu server untuk setiap

jenis percobaan yang artinya bahwa hanya ada satu user yang dapat

mengakses percobaan tersebut. Hal ini menyebabkan praktikan untuk

mengantri lama karena R-Lab selalu dalam status sedanag digunakan. Selain

itu, hal-hal seperti putusnya koneksi internet saat berlangsungnya percobaan

sangat mempengaruhi hasil percobaan.

Saat melakukan prosedur percobaan, terdapat beberapa gejala fisis

yang memengaruhi data pengamatan hasil percobaan. Gejala-gejala fisis

tersebut adalah: Perubahan kondisi lingkungan setiap kali percobaan

dilangsungkan pada waktu yang berbeda. Praktikan tidak dapat menentukan

kondisi seperti apa yang dapat menghasilkan data pengamatan yang tepat

ataupun akurat. Praktikan juga tidak mengetahui waktu yang tepat untuk

melakukan percobaan. Pada percobaan ini, praktikan diberi kebebasan untuk

melakukan percobaan kapan saja, entah itu siang, dimana suhu lingkungan

tinggi; entah itu malam ataupun pagi, dimana suhu lingkungan saat itu lebih

rendah dibandingkan suhu lingkungan pada siang hari.

2. Analisis Hasil

Pada percobaan Disipasi Kalor Hot Wire ini dilakukan 6 kali

percobaan dengan kecepatan aliran fan yang berbeda. Hal ini dilakukan

untuk melihat bagaimana pengaruh waktu terhadap tegangan pada hot wire

pada kecepatan tertentu dan bagaimana pengaruh waktu terhadap tegangan

rata. Tegangan di dalam kawat akan menghasilkan energi listrik yang akan

didisipasi oleh kawat menjadi energi kalor sehingga kawat akan menjadi

panas. Kalor tersebut nantinya digunakan untuk mempertahankan suhu

sensor agar konstan guna menghitung kecepatan angin dalam percobaan

tersebut. Sedangkan perubahan kecepatan angin tergantung nilai resistansi

sensor. Selain itu, percobaan ini juga dapat digunakan untuk menganalisis

hubungan antara kecepatan aliran udara dengan arus listrik. Ketika udara

dihembuskan kepada probe, makan nilai resistansi kawat akan berubah

sehingga mengubah besarnya nilai arus listrik yang mengalir. Semakin cepat

udara mengalir, maka perubahan nilai arus listrik yang mengalir berubah

dan nilai resistansi menjadi semakin besar.

Dari hasil yang diperoleh, didapat nilai tingkat kesalahan relatif

adalah 23,935%. Hal ini menunjukkan bahwa data yang diperoleh raktikan

cukup baik karena kesalahan relatif yang kurang dari 25% walau tidak

terlalu akurat. Ketidakakuratan data yang yang diperoleh praktikan dapat

disebabkan oleh beberapa hal yang telah dijelaskan sebelumnya pada

bagaian analisis percobaan.

3. Analisis Grafik

Grafik tegangan terhadap waktu menunjukkan hubungan antara

tegangan dan waktu yang diberikan pada kecepatan angin yang berbeda-

beda sesuai dengan prosedur percobaan. Pada grafik ini, waktu berfungsi

sebagai variabel X dan tegangan didefinisikan sebagai variabel Y

menunjukkan bahwa kecepatan angin yang diberikan oleh fan tetap,

sehingga semakin lama angin bertiup maka energi kalor menjadi lebih kecil.

Jadi nilai dari tegangan listrik akan menjadi lebih kecil seiring dengan

penambahan waktu yang ada. Penurunan ini terjadi karena ada disipasi dari

kalor hotwire yang terjadi pada kecepatan angin tertentu.

Pada grafik kedua hubungan kecepatan aliran angin dengan

tegangan, praktikan mendapat juga suatu perbandingan negative antara

tegangan dan kecepatan aliran angin. Hampir sama dengan hubungan waktu,

grafik ini memperlihatkan bahwa semakin besar kecepatan aliran angin,

maka akan makin menurun tegangan listrik. Untuk grafik hubungan ini,

praktikan membuat dua grafik yang keduanya menggambarkan hubungan

kecepatan aliran angin dengan tegangan kawat hot wire dengan konteks

grafik yang berbeda. Pada grafik yang pertama menghubungkan tegangan

dengan masing-masing kecepatan aliran angin dan grafik kedua

menghubungkan dengan kecepatan rata-rata.

D. Tugas Akhir

a. Persamaan kecepatan angin sebagai fungsi dari tegangan hot wire

adalah :

P = V I ∆T

F ∆V = V I ∆T

b. Kita dapat menggunakan kawat Hotwire sebagai pengukur

kecepatan angin.

VI. KESIMPULAN

Kesimpulan yang dapat kita ambil melalui percobaan ini didasarkan pada

tujuan adalah sebagai berikut :

1. Hot wire dapat digunakan sebagai sensor kecepatan aliran udara dengan cara

menggunakan kawat sebagai sensor. Cara kerjanya dengan masing-masing

ujung hotwire dihubungkan ke sebuah sumber tegangan supaya energi listrik

dapat mengalir pada hotwire tersebut. Energi listrik ini akan didisipasi oleh

hotwire menjadi kalor. Kalor tersebut untuk mempertahankan suhu sensor

agar konstan guna menghitung kecepatan angin.

2. Grafik menunjukkan bahwa nilai tegangan semakin kecil pada kecepatan

angin yang semakin besar. Hal ini disebabkan karena semakin besar angin

yang diberikan, maka gradian temperature yang melewati probe pun juga

semakin besar sehingga menyebabkan kehilangan kalor yang lebih besar.

3. Persamaan linear y = ax + b yang ada pada grafik umumnya a bernilai

negative yang menunjukkan bahwa nilai y dari percobaan tersebut semakin

lama semakin kecil seiring dengan penambahan nilai x.

4. Semakin besar kecepatan angin, semakin kecil tegangan yang akan

dihasilkan.

5. Resistansi yang semakin besar dalam tegangan yang digunakan akan

semakin besar sesuai dengan penambahan kecepatan angin yang ada.

6. Energi listrik yang dihasilkan oleh tegangan dan arus dan perubahan suhu

yang terjadi mengakibatkan energi kalor pada hotwire.

VII. 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.

VIII. LAMPIRAN

No

Waktu

Kec Angi

n

V-HW

I-HW

11 0

2.112

54.0

22 0

2.112

54.0

33 0

2.112

54.0

44 0

2.112

54.0

55 0

2.112

54.0

66 0

2.112

54.0

77 0

2.112

54.0

88 0

2.112

54.0

99 0

2.112

54.0

1010 0

2.112

54.0

111 70

2.054

54.2

122 70

2.054

54.2

133 70

2.053

54.2

144 70

2.052

54.2

155 70

2.052

54.2

166 70

2.053

54.2

177 70

2.052

54.2

188 70

2.055

54.1

199 70

2.052

54.2

2010 70

2.052

54.2

211 110

2.037

54.5

222 110

2.036

54.5

233 110

2.037

54.5

244 110

2.036

54.6

255 110

2.037

54.5

266 110

2.037

54.5

277 110

2.037

54.5

288 110

2.036

54.5

299 110

2.037

54.5

3010 110

2.037

54.5

311 150

2.029

54.7

322 150

2.029

54.8

333 150

2.029

54.7

34 4 150 2.02 54.

8 8

355 150

2.029

54.8

366 150

2.029

54.7

377 150

2.030

54.7

388 150

2.028

54.8

399 150

2.029

54.8

4010 150

2.029

54.7

411 190

2.025

54.9

422 190

2.025

54.9

433 190

2.025

54.9

444 190

2.025

54.9

455 190

2.025

54.9

466 190

2.025

54.9

477 190

2.024

54.9

488 190

2.025

54.9

499 190

2.025

54.9

5010 190

2.025

54.9

511 230

2.023

55.0

522 230

2.023

55.0

533 230

2.021

55.0

544 230

2.022

55.0

555 230

2.022

55.0

566 230

2.022

55.0

577 230

2.022

55.0

588 230

2.021

55.0

599 230

2.022

55.0

6010 230

2.022

55.0

Disipasi Kalor Hot Wire

Documents

Transcript of Disipasi Kalor Hot Wire