APLIKASI NANOFLUIDS TITANIUM DIOKSIDA UNTUK

TRANSFER PANAS

Oleh :

Amir Hamzah (160514610111)

Gilang Nurdiansyah (160514610110)

Nanofluids, didefinisikan sebagai cairan di mana partikel nanosized terendap pada cairan dasar, atau jenis baru dari cairan kerja yang digunakan untuk transfer panas dan pendinginan. cairan ini bekerja sangat menjanjikan dalam aplikasi transfer panas. Logam, oksida logam, keramik dan non logam seperti nanotube karbon dan graphene dapat digunakan sebagai nanopartikel dalam nanofluids, sedangkan larutan air, etilena glikol, minyak dan polimer umumnya digunakan sebagai cairan dasar.

Latar Belakang

Tujuan Penelitian Mengukur performa pipa panas nanofluid titanium

dioksida Mengukur konduktivitas termal dari titanium dioksida

nanofluids Mengukur Viskositas titanium dioksida nanofluids Menentukan Pengaruh fraksi volume nanopartikel

titanium dioksida pada kinerja transfer panas pipa panas

Menentukan Pengaruh sudut kemiringan pada kinerja termal pipa panas

Menentukan Pengaruh pembebanan nanofluid pada kinerja termal pipa panas

konstruksi pipa panaspipa panas yang digunakan dalam percobaan kami

diciptakan dari pipa tembaga lurus dengan diameter luar 8 mm, diameter dalam 7.44 mm dan panjang 200 mm

Sumbu dari pipa panas ini dibuat dari Stainless steel wire screen mesh dengan diameter kawat 56,5 lm dan kawat 67,42 helai per mm. Pengaruh pembebanan cairan pada kinerja pipa panas diuji menggunakan pipa dengan masing-masing memiliki empat lapisan layar-mesh di sumbu

KONSTRUKSI

Sintesis nanopartikel TiO2300 mL 0,17 M

TiO2

Pembersih Ultrasonik Frek 57 KHz; selama 2 jam

+200 mL 0,1 M natrium hidroksida dgn pengadukan

magnetik 30 menit pada suhu kamar

Disuling untuk menghilangkan

kotoran

Diaduk + dicuci beberapa kali dgn

ethanol

PH 12, Didiamkan Pada Suhu Kama Selama 12 Jam

Dikeringkan dgn oven vacuum pada 200oC selama 1 jam

Bubuk TiO2 putih

SINTESIS

Karakterisasi nanopartikel TiO2X-ray difraktometer (Philips PW1710) dengan monokromatik Cu Ka (k = 1,54060 Å) radiasi dioperasikan pada 40 kV dan 20 mA di kisaran 10-80 menit dan dan field emission scanning electron microscope (FESEM)

Fig. 1a. Pola XRD dari TiO2 Nanopartikel Fig. 1b. gambar FESEM dari TiO2 Nanopartikel

SINTESIS

Sintesis dari nanofluids TiO2

melarutkan TiO2 nanopartikel dalam air sebagai fluida dasar

diaduk menggunakan pengaduk magnetik

disonikasi menggunakan

prosesor ultrasonik dengan denyutan

terus menerus selama 2 jam.

Fig. 2b. Skema dari pengaturan eksperiment untuk permforma panas dari pipa panas

Set-Up pipa panas nanofluid titanium dioksidaPROSEDUR PERCOBAAN

Set-Up pipa panas nanofluid titanium dioksida

• Variasi suhu dalam pengukuran adalah ± 0,1 C• Variasi ukuran geometris dari pipa panas yang diuji

adalah 0,5%• Daya tahan panas masing-masing 2% dan 3%• Pipa panas dipasang pada platform dengan sudut

kemiringan variabel yang ditetapkan 00, 450 dan 900

• Pipa panas disiapkan dengan mengevakuasi tabung ke tekanan vakum dan nanofluids dengan fraksi volume 0,05, 0,1, 0,5 dan 1,0 vol %

• Rasionvolume tabuang 40%, 60%, dan 80%.

PROSEDUR PERCOBAAN

konduktivitas termalKD2 Pro thermal properties analyzer dari Decagon Devices, Inc., yang dilengkapi dengan sensor berukuran 60 mm dan 1,28 mm

dikalibrasi menggunakan air

suling sampai akurasi akurasi 3%

nanofluids di simpan pada suhu tersebut

selama 15 menit untuk memastikan suhu

equilibrium

dinormalisasi menggunakan

konduktivitas termal air suling pada suhu

yang sama

Konduktivitas termal relatif dari nanofluids

dievaluasi di konsentrasi (fraksi

volume 0.05-5.0%) dan pada temperatur (10-

60 C).

penambahan surfaktan

PROSEDUR PERCOBAAN

konduktivitas termal• Surfaktan anionik yang digunakan adalah sodium dodecyl

sulfat (SDS) • Surfaktan kationik yang digunakan adalah, Cetyl trimethyl

ammonium bromide (CTAB), • Surfaktan nonionik yang digunakan adalah sorbitan

monooleat (Span80). Sifat fisik dan kimia dari tiga surfaktan ini tercantum dalam Tabel 1

PROSEDUR PERCOBAAN

Viskositas titanium dioksida nanofluids

Viskositas nanofluids diukur menggunakan viskometer LV DVII + Brookfield dalam bak termostatik. Pengukuran viskositas dilakukan pada suhu yang sama dan fraksi volume digunakan dalam pengukuran konduktivitas termal. Setidaknya sepuluh pengukuran juga dilakukan untuk setiap nanofluid untuk memastikan ketidak akuratan pengukuran sampai 2%.

PROSEDUR PERCOBAAN

Konduktivitas termaldari nanofluid titanium dioksida

HASIL PERCOBAAN

Fig. 3c. Peningkatan Konduktivitas termal nanofluid TiO2 yang diukur pada berbagai suhu untuk konsentrasi partikel volumetrik yang berbeda

Fig. 3d. Pengaruh penambahan surfaktan pada peningkatan konduktifitas termal nanofluid TiO2 yang diukur pada suhu kamar sebagai fungsi dari fraksi volume.

Pengaruh fraksi volume nanopartikel titanium dioksida pada kinerja transfer panas pipa panas

HASIL PERCOBAAN

Fig. 05. Pengaruh konsentrasi nanofluida di dinding distribusi temperatur dari pipa panas horizontal pada level daya input 10,20 dan 30 W

Pengaruh fraksi volume nanopartikel titanium dioksida pada kinerja transfer panas pipa panas

HASIL PERCOBAAN

Gambar 7. Efek konsentrasi nanofluid pada koefisien transfer panas

Gambar 6. Efek nanofluid TiO2 pada perlawanan termal pipa panas horizontal pada tingkat daya input 10,20,30 W

Pengaruh sudut kemiringan pada kinerja termal pipa panas

HASIL PERCOBAAN

Fig. 09. Pengaruh dari konsentrasi nanofluida pada ketahanan panas di pipa suling pada sudut (a). 00 (b). 450 (c).900

Fig. 11. Pengaruh dari perbedaan sudut pipa panas pada koefisien transfer panas pada bagian evaporator (a). Air suling (b). Konsentrasi volumetrik parikel titanium dioksida 0.05% (c) konsentrasi 1,0%

Pengaruh pembebanan nanofluid pada kinerja termal pipa panas

HASIL PERCOBAAN

Fig. 12. Efek penambahan rasio volume di distribusi temperatur dinding nanofluid pada pipa panas horizontal dengan daya 30 W dan sudut kemiringan 450

Fig. 14. performa termal pipa panas di sudut kemiringan 450 sebagai fungsi daya masuk dari konsentrasi volumetrik partikel titanium dioxide dari 1,0% dan perbedaan beban

Kesimpulan Konduktivitas termal relatif air suling meningkat secara

signifikan dengan penambahan titanium dioksida nanopartikel.

pengukuran viskositas menunjukkan bahwa viskositas relatif meningkat dengan meningkatnya fraksi volume partikel nano.

Hasil percobaan menunjukkan bahwa penggunaan nanofluid titanium dioksida sebagai fluida kerja meningkatkan kinerja termal layar jala-sumbu pipa panas.

Evaporator secara signifikan berkurang sebesar 23oC. Selain itu, diamati bahwa sudut kemiringan dan % rasio volume cairan mempunyai efek yang kuat pada kinerja perpindahan panas pipa. Telah diamati bahwa kecenderungan sudut 45o dan 60o nilai rasio volume kerja cairan menghasilkan kinerja termal terbaik untuk pipa panas.

TERIMA KASIH