KARAKTERISASI TEBAL LAPISAN BATAS FLUIDA NANO ZrO2 DI PERMUKAAN PEMANAS PADA PROSES KONVEKSI ALAMIAH

Abstract

ABSTRAK

KARAKTERISASI Tebal Lapisan Batas Fluida Nano ZrO₂ di permukaan pemanas pada Proses Konveksi Alamiah. Pendinginan sistem sangat dipengaruhi oleh proses perpindahan panas konveksi dari sumber panas ke fluida pendingin. Biasanya sebagai fluida pendingin digunakan fluida konvensional seperti air. Pendinginan suatu sistem dengan air tersebut dapat ditingkatkan dengan menggunakan fluida lain seperti fluida nano, yaitu fluida yang dibuat dari campuran air ditambah partikel dengan ukuran nano. Peneliti Batan Bandung telah membuat fluida nano ZrO₂ dari bahan local. Telah dibuat pula peralatan eksperimen untuk mempelajari sifat-sifat termohidrolik fluida nano tersebut. Hal ini dilakukan untuk mendapatkan fluida nano yang tepat jika digunakan sebagai fluida pendingin sistem. Dalam penelitian ini dilakukan eksperimen untuk mempelajari sifat-sifat termohidrolik fluida nano ZrO₂ yang terbuat dari campuran air dengan partikel nano ZrO₂ yang berukuran 10^-7-10^-９nm dengan konsentrasi 1 gr/lt yang digunakan sebagai pendingin pada proses pendinginan konveksi alamiah. Proses tersebut sangat bergantung pada perubahan temperatur dari sumber panas ke fluida pendingin. Dalam pendinginan konveksi alamiah perubahan temperatur itu akan terjadi di dalam tebal lapisan batas termalnya. Oleh karena itu perlu diteliti tebal lapisan batas termal dari fluida nano ZrO₂ yang selanjutnya juga dapat untuk menentukan kecepatan aliran lokalnya. Eksperimen dilakukan melalui proses perpindahan panas konveksi alamiah dengan memasukkan beberapa variasi daya pemanas, kemudian dilakukan pengukuran temperatur di beberapa titik secara horizontal untuk melihat distribusi temperaturnya. Hasil pengukuran distribusi temperatur tersebut dapat digunakan untuk menentukan tebal lapisan batas dan kecepatan alirannya. Diperoleh bahwa tebal lapisan batas termal dan kecepatan konveksi alamiah fluida nano ZrO₂ tidak jauh berbeda dari fluida konvensional air.

Kata kunci: Lapisan batas, fluida nano ZrO₂, konveksi alamiah.

ABSTRACT

CHARACTERIZATION of boundary layer thickness OF nano FLUID ZrO₂ on natural convection process. Cooling system is highly influenced by the process of convection heat transfer from the heat source to the cooling fluid. The cooling fluid usually used conventional fluid such as water. Cooling system performance can be improved by using fluids other than water such as nano fluid that is made from a mixture of water and nano-sized particles. Researchers at Batan Bandung have made nano fluid ZrO₂ from local materials, as well as experimental equipment for studying the thermohidraulic characteristics of nano fluid as the cooling fluid. In this study, thermohidraulic characteristics of nano fluid ZrO₂ are observed through experimentation.  Nano fluid ZrO₂ is made from a mixture of water with ZrO₂ nano-sized particles of 10^-7-10^-9 nm whose concentration is 1 g/ltr. This nano fluid is used as coolant in the cooling process of natural convection. The natural convection process depends on the temperature difference between heat source and the cooling fluid, which occur in the thermal boundary layer. Therefore it is necessary to study the thermal boundary layer thickness of nano fluid ZrO₂, which is also able to determine the local velocity. Experimentations are done with several variation of the heater power and then the temperature are measured at several horizontal points to see the distribution of the temperatures. The temperature distribution measurement results can be used to determine the boundary layer thickness and flow rate. It is obtained that thermal boundary layer thickness and velocity of nano fluid ZrO2 is not much different from the conventional fluid water.

Keywords: Boundary layer, nanofluid ZrO₂, natural convection.