Iva Raudyatuzzahra 1406531795 Teknik Kimia KR01

7/24/2019 Iva Raudyatuzzahra 1406531795 Teknik Kimia KR01

1/17

Laporan Praktikum

Fisika Dasar 1

(Remote Laboratory)

Nama/NPM : Iva Raudyatuzzahra/1406531795

Fak/Prog. Studi : Teknik/Teknik Kimia

Group : 3A

No&Nama Percobaan : KR01 - Disipasi Kalor Hot Wire

Minggu Percobaan : Pekan 2

Tanggal Percobaan : 3 Maret 2015

Koordinator Asisten : Karina Nur F

Laboratorium Fisika Dasar

UPP IPD

Universitas Indonesia

2015


2/17

KR01 Disipasi Kalor Hot Wire

I. Tujuan Percobaan

Menggunakan hotwire sebagai sensor kecepatan aliran udara.

II. Alat

Kawat pijar (hotwire)

Fan

Voltmeter dan Ampmeter

Adjustable power supply

Camcorder

Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis

III. Landasan Teori

Hot Wire Anemometry atau yang lebih dikenal dengan nama HWA. HWA

merupakan alat ukur kecepatan udara yang menggunakan prinsip perpindahan panassecara konveksi dari panas sebuah kawat (wire) yang ditempatkan di daerah aliran


3/17

fluida. Prinsip kerja HWA yaitu arus listrik dialirkan pada wire sehingga pada wire

terjadi peningkatan temperatur (suhu wire lebih tinggi dari suhu lingkungan sekitar).

Selanjutnya hambatan wire dijaga tetap dengan mengatur aliran arus yang melewati

wire tersebut. Ketika wire panas diletakkan di sebuah terowongan angin (wind tunnel)

mengakibatkan pendinginan wire melalui perpindahan panas secara konveksi.

Perbedaan temperatur tersebut dikonversi menjadi besar voltase sehingga besar

kecepatan fluida yang mengalir pada saat itu dapat diperoleh dengan mengkonversi

data voltase yang diperoleh.

HWA ini dibuat dengan sensor single- normal hot wire probe. 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 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.

P = 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. 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).


4/17

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.

IV. Cara Kerja

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

2.

Memberikan aliran udara dengan kecepatan 0 m/s , dengan mengklik pilihan

drop down pada icon atur kecepatan aliran.

3. Menghidupkan motor pengerak kipas dengan mengklik radio button pada

icon menghidupkan power supply kipas.


5/17

4.

Mengukur Tegangan dan Arus listrik di kawat hot wire dengan cara mengklikicon ukur.

5. Mengulangi langkah 2 hingga 4 untuk kecepatan 70 , 110 , 150 , 190 dan 230

m/s.

V. Tugas & Evaluasi

1. Membuat grafik yang menggambarkan hubungan Tegangan Hotwire dengan

Waktu untuk tiap kecepatan aliran udara berdasarkan data yang didapat.

2.

Membuat grafik yang menggambarkan hubungan Tegangan Hotwire dengan

Kecepatan aliran angin berdasarkan pengolahan data di atas.

3. Membuat persamaan kecepatan angin sebagai fungsi dari tegangan hotwire.

4.

Menjawab pertanyaan apakah kita dapat menggunakan kawat Hotwire sebagai

pengukur kecepatan angin, berdasarkan percobaan dan data yang didapat.

5. Memberikan analisis dari hasil percobaan ini.

VI.

Hasil Pengamatan


6/17

Tabel 1. Hasil Pengamatan dengan Kecepatan Angin Sebesar 0 m/s.

Waktu Kec

Angin

V-HW I-HW

1 0 2.112 53.9

2 0 2.112 53.9

3 0 2.112 53.9

4 0 2.112 53.9

5 0 2.112 53.9

6 0 2.112 53.9

7 0 2.112 53.9

8 0 2.112 54.0

9 0 2.112 54.0

10 0 2.112 54.0


Waktu Kec

Angin

V-HW I-HW

1 70 2.075 53.9

2 70 2.075 54.0

3 70 2.076 54.0

4 70 2.075 54.0

5 70 2.077 54.0

6 70 2.075 54.1

7 70 2.075 54.2

8 70 2.076 54.2

9 70 2.074 54.3

10 70 2.075 54.4


Waktu Kec

Angin

V-HW I-HW


7/17

1 110 2.058 54.3

2 110 2.057 54.4

3 110 2.058 54.5

4110 2.058 54.5

5 110 2.059 54.6

6 110 2.058 54.7

7 110 2.058 54.7

8 110 2.057 54.8

9 110 2.058 54.8

10 110 2.059 54.7


Waktu Kec

Angin

V-HW I-HW

1 150 2.050 54.4

2 150 2.051 54.3

3 150 2.050 54.3

4 150 2.051 54.3

5 150 2.051 54.2

6 150 2.050 54.2

7 150 2.051 54.1

8 150 2.051 54.1

9 150 2.050 54.1

10 150 2.051 54.1


Waktu Kec

Angin

V-HW I-HW

1 190 2.046 54.1

2 190 2.046 54.1

3 190 2.046 54.1

4 190 2.046 54.2


8/17

5 190 2.046 54.2

6 190 2.046 54.3

7 190 2.046 54.4

8190 2.046 54.5

9 190 2.046 54.6

10 190 2.046 54.8


Waktu Kec

Angin

V-HW I-HW

1 230 2.043 54.9

2 230 2.043 55.0

3 230 2.043 55.0

4 230 2.043 55.0

5 230 2.044 54.9

6 230 2.043 54.7

7 230 2.044 54.5

8 230 2.043 54.4

9 230 2.043 54.3

10 230 2.043 54.2

VII.

Pengolahan Data

A. Hubungan Tegangan Hotwire dengan Waktu pada Kecepatan 0 m/s


9/17

Grafik 1. Hubungan Tegangan Hotwire dengan Waktu pada Kecepatan 0 m/s.

B. Hubungan Tegangan Hotwire dengan Waktu pada Kecepatan 70 m/s


C. Hubungan Tegangan Hotwire dengan Waktu pada Kecepatan 110 m/s.

0

0,5

1

1,5

2

2,5

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

TeganganHotWire(Volt)

Waktu (s)

Hubungan Antara Tegangan Hot

Wire dan Waktu

2,072

2,073

2,074

2,075

2,076

2,077

2,078

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10TeganganHotWire

(Volt)

Waktu (s)


Wire dan Waktu


10/17


D. Hubungan Tegangan Hotwire dengan Waktu pada Kecepatan 150 m/s.


E. Hubungan Tegangan Hotwire dengan Waktu pada Kecepatan 190 m/s

2,056

2,0565

2,057

2,0575

2,058

2,0585

2,059

2,0595

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10TeganganHotWire(Volt)

Waktu (s)


Wire dan Waktu

2,0494

2,0496

2,0498

2,05

2,0502

2,0504

2,0506

2,0508

2,0512,0512

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

TeganganHotWire(Volt)

Waktu (s)


Wire dan Waktu


11/17


F.

Hubungan Tegangan Hotwire dengan Waktu pada Kecepatan 230 m/s


G.

Persamaan Kecepatan Angin sebagai Fungsi dari Tegangan Hotwire

Dari semua data di atas maka akan diperoleh nilai rata-rata tegangan pada setiap

perubahan kecepatan angin.

0

0,5

1

1,5

2

2,5


Waktu (s)


Wire dan Waktu

2,0424

2,0426

2,0428

2,043

2,0432

2,0434

2,0436

2,0438

2,044

2,0442


Waktu (s)


Wire dan Waktu


12/17

No

Kecepatan Angin

(m/s)

Tegangan rata-rata

(Volt)

1 02,112

2 70

2,0753

3 1102,058

4 1502,0506

5 1902,046

6 2302,0432

Tabel 7. Kecepatan Angin dan Tegangan Rata-rata

Selanjutnya digunakan metode least square untuk mendapatkan persamaan grafik

kecepatan angin dan tegangan rata-rata.

i Xi Yi Xi2 Yi2 XiYi

10 2,112 0 4,460544 0

270 2,0753 4900 4,30687 145,271

3110 2,058 12100 4,235364 226,38

4150 2,0506 22500 4,20496 307,59

5190 2,046 36100 4,186116 388,74

6230 2,0432 52900 4,174666 469,936

750 12,3851 562500 25,56852 1537,917


13/17

Dari metode least square di atas, maka diperoleh besar kesalahan relative yaitu 121.

847 %. Persamaan yang dihasilkan dengan metode least square adalah berupa persamaan

linier, dengan bentuk persamaan umum sebagai berikut:

x: Tegangan hot wire

y: Kecepatan angin

Kemudian untuk mencari besarnya gradien (m)digunakan persamaan:

+


14/17

Untuk mencari nilai c digunakan persamaan berikut:

Maka, persamaan garis yang dihasilkan adalah:

VIII. Analisis Data

1. Analisis Percobaan

Praktikum Disipasi Kalor Hot Wire termasuk dalam praktikum jenis R-lab

yaitu praktikum yang dilakukan secara online sehingga praktikan tidak perlu

dating ke laboraturium. Untuk melakukan praktikum praktikan dapat mengunjungi

halaman web sitrampil, http://sitrampil.ui.acid . Kemudian aka nada link untuk

melakukan remote laboraturium. Praktikum dilakukan secara online sehingga

diperlukan seperangkat PC dan koneksi internet.

Tujuan dari praktikum Disipasi Kalor Hot Wire adalah menggunakan hot

wire sebagai sensor kecepatan angin. Alat-alat yng digunakan dalam praktikum

adalah Alat-alat yang dibutuhkan yaitu kawat pijar, voltmeter&amperemeter,

adjustable power supply, fan, camcorder, fan, unit PC beserta DAQ dan perangkat

pengendali otomatis.

Setelah praktikan membuka halaman R-lab maka akan ditampilkan suatu

rangkaian yang terdiri dari pipa tembus pandang yang dihubungkan dengan

voltmeter dan amperemeter. Pada salah satu ujung pipa tersebut terdapat sebuah

kipas angin dan pada ujung lainnya terdapat sebuah kawat pijar. Kipas angin akanmenghasilkan angin dengan kecepatan tertentu yang kenudian akan menghasilkan

+


15/17

resistensi pada kawat yang kemudian akan menghasilkan tegangan dan arus listrik

yang akan terukur pada amperemeter dan voltmeter. Kemudian energi listrik yang

dihasilkan akan didispasi menjadi kalor.

Percobaan dimulai dengan menghidupkan kipas angin(fan), kemudian

mengatur kecepatan angin dengan memilih pada menu dropdown. Kecepatan

angin yang digunakan adalah 0 m/s, 70 m/s, 110 m/s, 150 m/s, 190 m/s, dan 230

m/s. Setiap percobaan dilakukan selama 10 sekon sehingga diperoleh 10 variasi

data untuk tegangan dan arus listrik pada hot wire. Sehingga dapat diketahui

hubungan antara kecepatan angin dan tegangan pada hot wire.

2. Analisis Hasil

Pada percobaan pertama kecepatan angin yang digunakan adalah 0 m/s. pada

kecepatan ini tegangan yang dihasilkan bernilai konstan. Sedangkan pada saat

kecepatan angin 70 m/s, 110 m/s, 150 m/s, 190 m/s, dan 230 m/s didapatkan

tegangan yang bervariasi. Ketika kipas angin diatur dengan kecepatan tertentu

dimana kecepatannya tidak sama dengan 0, angin tersebut akan mengenai hot wire

sehingga menimbulkan perubahan resistensi pada hot wire. Perubahan resistensi

akan menimbulkan tegangan dan arus listrik.

Dalam setiap percobaan yang dilakukan ketika kecepatan angin tidak sama

dengan 0 tegangan dan arus listrik yang terukur mengalami kenaikan dan

penurunan. Jika kecepatan angin yang mengenai hot wire semakin besar maka

panas yang didispasi semakin besar. Perpindahan panas ini akan menghasilkan

perubahan suhu dengan nilai minus yang semakin besar. Dapat diamati bahwa

ketika kecepatan yang digunakan semakin besar maka tegangan rata-rata yang

terukur semakin kecil.

No

Kecepatan Angin

(m/s)

Tegangan rata-rata

(Volt)

1 02,112

2 702,0753

3 1102,058

4 1502,0506

5 190 2,046


16/17

6 2302,0432

Persamaan yang didapatkan berdasarkan data di atas adalah sebagai berikut:

Nilai minus pada gradien menunjukkan bahwa kecepatan angin yang

mengenai hot wire berbanding terbalik dengan tegangan yang dihasilkan. Pada

setiap kecepatan dihasilkan data yang bervariasi untuk tegangan dan arus listrik.

Hal ini menunjukkan bahwa hot wire bersifat sensitif terhadap perubahan

kecepatan angin, sehingga hot wire dapat digunakan sebagai sensor kecepatan

udara.

3. Analisis Grafik

Pada saat kecepatan angin 0 m/s grafik yang dihasilkan berupa garis lurus

(lihat grafik 1) yang menunjukkan bahwa tegangan yang dihasilkan bernilai

konstan. Sedangkan untuk kecepatan tidak sama dengan 0 m/s didapatkan

fluktuasi pada setiap grafik yang dihasilkan. Hal ini disebabkan adanya perubahan

kecepatan.

Persamaan grafik yang dihasilakan dengan menggunakan metode least square

menghasilkan persamaan linear dengan gradien yang bernilai minus yang

menunjukkan bahwa keceptan angin yang mengenai hot wire berbanding terbalik

dengan tegangan yang dihasilkan.

4. Analisis Kesalahan

Dengan menggunakan metode least square dapat diketahui bahwa kesalahan

relatif pada percobaan ini adalah 121.85 %. Kesalahan yang dihasilkan melebihi

+


17/17

100 % yang menunjukkan bahwa data yang dihasilkan tidak akurat. Kesalahan ini

dapat disebabkan oleh berbagai hal. Salah satu hal yang menyebabkan kesalahan

ini adalah koneksi internet yang kurang stabil pada saat dilakukan praktikum.

Karena praktikum ini dilakukan secara online maka koneksi internet adalah suatu

hal yang sangat penting.

IX. Kesimpulan

1. Hot wire dapat digunakan sebagai sensor kecepatan udara karena mempunyai

sifat yang sensitif pada perubahan kecepatan udara

2. Prinsip kerja hot wire, ketika fan dihidupkan dengan kecepatan tertentu dan

menerpa hot wire maka akan menimbulkan perubahan resistensi kawat hot

wire sehingga menghasilakan tegangan dan energi listrik yang kemudian

didispasi menjadi kalor

3. Semakin besar keepatan udara maka tegangan yang dihasilkan menjadi

semakin kecil

4. Persamaan yang dihasilkan mempunyai gradien yang bernilai minus. Hal ini

menunjukkan bahwa kecepatan angin berbanding terbalik dengan tegangan

yang dihasilkan.

X. Referensi

Anonymous. 2015.Disispasi Kalor Hot wire.

http://sitrampil.ui.ac.id/elaboratory/kuliah/view_experiment.php?id=10565&exp

=48 Diakses pada 07 Maret 2015.

Giancoli, Douglas C. 1997.Fisika Dasar, Edisi Ke Empat. Jakarta: Erlangga.

Yustama, Rafindra Wicaksono. 2010.Rancang Bangun Hot Wire Anemometry

Dengan Sensor Single

Normal Hot Wire Probe Dan Pengondisi Sinyal

Constant Temperature.http://digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-15354-

Abstract_id.pdfDiakses pada 09 Maret 2015.
http://digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-15354-Abstract_id.pdfhttp://digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-15354-Abstract_id.pdfhttp://digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-15354-Abstract_id.pdfhttp://digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-15354-Abstract_id.pdfhttp://digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-15354-Abstract_id.pdfhttp://digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-15354-Abstract_id.pdf

Iva Raudyatuzzahra 1406531795 Teknik Kimia KR01

Documents

Transcript of Iva Raudyatuzzahra 1406531795 Teknik Kimia KR01