Volume 14  No.1 Januari 2022 ISSN : 2085 – 1669 e-ISSN : 2460 – 0288 Website : jurnal.umj.ac.id/index.php/jurtek Email :  jurnalteknologi@umj.ac.id

## U  N  I  V  E  R  S  I  T  A  S   M  U  H  A  M  M  A  D  I  Y  A  H   J  A  K  A  R  T  A

## ANALISA PEMBENTUKAN FILMWISE MENJADI DROPWISE PADA PENANGKAP UAP JENIS DATAR, SEGITIGA DAN SETENGAH LINGKARAN
Irfan Santosa 1,* , Septian Ade Maulana 2
1,2 Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Pancasakti Tegal
Jalan Halmahera KM.1 Tegal
*Email: ci_ulya@yahoo.co.id
Diterima: 20 April 2021 Direvisi: 28 November 2021 Disetujui: 14 Desember 2021

## ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan mengetahui pembentukan filmwise menjadi dropwise, menghitung kalor pemanasan, menghitung massa penguapan, menghitung koefisien perpindahan kalor kondensasi dan  nilai  Reynold.  Metode  penelitian  dengan  memvariasikan  bentuk  dari  penangkap  uap  dan melakukan pengukuran temperatur air (T1), Temperatur uap pada pemanas air (T2),Temperatur plat penangkap uap (T3),Temperatur Lingkungan (T4),pengambilan dokumentasi untuk melihat proses  terbentuknya  filmwise  menjadi  dropwise. Hasil  penelitian  menunjukan  bahwa  untuk memanasakan  air  membutuhkan  kalor  sebanyak  284.705,42  Joule.  Massa  penguapan  0,13  kg. Koefisien perpindahan kalor kondensasi untuk masing-masing penangkap uap adalah hdatar = 1,2759 W/m 2 0 K, hsegitiga = 1,0493 W/m 2 0 K, hsetengah lingkaran = 1,1095 W/m 2 0 K. Bilangan Reynolds yaitu Nilai Re penangkap uap datar = 4547487,192, nilai Re penangkap uap segitiga = 4088577,645,  nilai Re penangkap  uap  setengah  lingkaran  =  4323144,511. yang  artinya  aliran uap tersebut termasuk ke dalam aliran Turbulen.
Kata kunci : filmwise, dropwise kondensasi, penangkap uap.

## ABSTRACT
This  study  aims  to  determine  the  formation  of  filmwise  to  dropwise,  calculate  heating  heat, calculate the mass of evaporation, calculate the heat transfer coefficient of condensation and the Reynold value. The research method is by varying the shape of the steam catcher and measuring the  water  temperature  (T1),  steam  temperature  in  the  water  heater  (T2),  steam  catcher  plate temperature  (T3),  environmental  temperature  (T4),  taking  documentation  to  see  the  process  of forming filmwise to dropwise. The results showed that heating water required 284,705.42 Joules. Evaporation mass 0.13 kg. The condensation heat transfer coefficient for each of the vapor traps is hdatar = 1.2759 W / m 2 0 K, triangle h = 1.0493 W / m 2 0 K, h half circle = 1.1095 W / m 2 0 K. The Reynolds number is the Re value of the flat steam catcher = 4547487.192, the Re value of the triangular steam catcher = 4088577.645, the Re value of the semi-circular steam catcher = 4323144.511. which means that the steam flow is included in the Turbulent flow
Keywords: Filmwise, Dropwise Condensation, Steam Capture Variation.

## PENDAHULUAN
Pepindahan  panas  atau  kalor  adalah perpindahan  energy  yang  terjadi  karena adanya  perbedaan  suhu  diantara  benda  atau material. (J.P.Holman, 1997) Panas yang diperlukan untuk menguapkan  air  dalam  perangkat  destilasi air  laut  dengan  kemiringan  kaca  penutup 300  adalah  Q  =  9,1872  W,  efisiensi  (η)  = 27,10%,  kemiringan  kaca  200  adalah  Q  = 8,9347 W, efisiensi (η) = 24,85% dan sudut kemiringan  500  memiliki  nilai  Q  =  7.1987 W,  efisiensi  (η)  =  23.84%.  (Santosa, 2012).Kondensasi adalah perubahan keadaan fisik  uap  dari fasa  gas  ke  fasa  cair, yang  terjadi  ketika  uap  yang  didinginkan akan berubah menjadi cair (Holman, 1997).
Kondensasi  uap  dimulai  dengan pembentukan  kelompok  atom  atau  molekul yang  lembab  dalam  volume  udara  antara fase  gas  dan  permukaan  cairan  atau  padat. Mengacu  pada  hasil  kondensasi  uap  pada permukaan  dinding  filmwise  dan  dropwise, kasus  ini  terjadi  ketika  uap  menempel  pada permukaan yang tidak tersusun dari partikel (Kulkarni, 2015).
Kondensasi ini juga tergantung pada kemampuan  media  berpori  untuk  dapat menyerap  dalam  fase  cair  atau  fase  uap dalam keadaan cair (Travis, 2011). Mekanisme ini dapat terjadi karena kapilaritas  dan  infiltrasi,  untuk  penyerapan kapiler  air  hasil  dari  tarikan  antara  air  dan pori-pori  dan  tegangan  permukaan  air.
Sedangkan dalam infiltrasi, tekanan hidrostatik  diperlukan  untuk  penyerap.  Ada dua  jenis  kondensasi  yang  dapat  dibedakan, yaitu kondensasi permukaan dan kondensasi mikro  atau  kondensasi  kapiler. Kondensasi butiran  atau  kondensasi  dropwise  terjadi ketika  cairan  kondensat  jatuh  membasahi permukaan  dan  membentuk  lapisan  (film). Kondensat  membentuk  butiran  di  sepanjang permukaan. Kondensasi butiran adalah jenis transfer  panas  yang  paling  efisien  karena laju  kondensasi  perpindahan  panas  jauh lebih  besar  daripada  kondensasi  film (Pandey,  2012).  Akumulasi  butiran  pada permukaan dapat memicu pembentukan film cair  (film  cair).  Sedangkan  kondensasi  film adalah  jenis  kondensasi  yang  umum  di kebanyakan sistem. Kondensat, dalam bentuk  butiran,  membasahi  permukaan  dan
jatuh  bersama  untuk  membentuk  lapisan cairan  yang  melebur  menjadi  satu.  Lapisan fluida mengalir sebagai akibat gravitasi, uap gesekan, dll. (Kamal, 1998).
Kondensasi  film  paling  umum dalam aplikasi teknik. Aliran cair kondensat akan  menyebabkan  fenomena  seperti  aliran laminer,  aliran  gelombang  (bergelombang), transisi  laminer-turbulent,  dan  butiran  yang jatuh  pada  permukaan  lapisan  cair.  Teori Nusslet  mengatakan  bahwa  kondensasi terjadi  jika  uap  didinginkan  di  bawah  suhu jenuh  (tergantung  pada  tekanan)  Panas penguapan yang dilepaskan selama kondensasi harus dihilangkan melalui transfer  panas,  misalnya  di  dinding  yang didinginkan. Lapisan kondensat yang berkembang  mengalir  ke  bawah  di  bawah pengaruh gravitasi. Selama proses kondensasi,  ketebalan  lapisan  meningkat (Miljkovic, 2012).
Bentuk  dan  aliran  kondensat  yang terjadi  pada  permukaan  kondensasi  dapat dalam  bentuk  embun  atau  kondensasi dropwise atau dalam bentuk lapisan kondensat (embun) yang mengelilingi bidang kondensasi, atau kondensasi filmwise. Bentuk  kondensasi  dropwise  memberikan tingkat  konveksi  yang  tinggi,  tetapi  sulit dilakukan  dalam  operasi  kondensor.  Bentuk kondensasi  filmwise  memberikan  tingkat konveksi  yang  relatif  kecil,  karena  lapisan film  akan  menutupi  permukaan  kondensasi sehingga  ketahanan  panas  akan  lebih  besar (Narasimha, 2012).
Khilmi  Affandi,  et  al.  Hubungan suhu  pendingin  dan  volume  output,  laju desalinasi,  kalor  serap  kondensor,  dan efisiensi,  adalah  berbanding  terbalik. Ketika suhu  mulai  naik,  maka  parameter-parameter tersebut  menjadi  menurun.  Ketika  suhu  uap yang  dihasilkan  oleh  panel  evaporator semakin  tinggi,  maka  jumlah  kalor  yang diserap oleh kondensor juga ikut meningkat. Dan ketika suhu uap yang dihasilkan rendah, maka  kalor  serap  yang  dibutuhkan  juga turun.  Kalor  yang  diserap  ini  berbanding lurus  dengan  efisiensi  tertinggi  pada  79% dan  dengan  suhu  pendingin  yang  cukup konstan pada 33°C.
Eko  Yohanes,  et  al,  vol.5,  no.1 (2014). Aliran kondensat pada porous media arang tempurung kelapa, yang semakin tebal
Jurnal Teknologi 14 (1) pp 111-118 © 2022
dengan pertambahan temperatur yang
teramati secara visualisi. Untuk aliran panas yang  terjadi  akan  disajikan  dalam  bentuk gambar grafik Heat flux per titik temperatur dalam ruang kondensasi. Perubahan konduktivitas  termal  efektif  pada porous media terhadap  waktu.  Santosa,  2015 menganalisa filmwise dan dropwise  hybrid basin  solar  still dimana  hasil  penelitian menunjukkan  selama  9  jam  pemanasan hybrid  basin  solar  still menunjukkan    rata- rata  temperatur IT =468,81  W/m 2 0 K;
Tw =318,67 0 K; Tsv =315,66 0 K; Tg =306 0 K; Ta=303,22 0 K;  P  =  5,58  Pa; h m = 6801,33 W/m 2 0 K; Re =348,27 Ahlers, 2019 dalam artikel jurnalnya yang berjudul Apakah dropwise memungkinkan  untuk  diteliti?  Dimana kesimpulan
risetnya adalah bahwa pemahaman  tentang  dropwise  kondensasi membutuhkan  kajian  yang  mendalam  dan inovatif sehingga kerusakan lapisan permukaan/material bisa diminimalisir.
Dari  permasalahan  diatas  bahwa tujuan penelitian ini adalah Untuk mengetahui  kalor  yang  dibutuhkan  untuk memanaskan air, menghitung massa penguapan, menghitung koefisien perpindahan  kalor  kondensasi,  menghitung bilangan Reynold dan
menganalisa
pembentukan filmwise menjadi dropwise pada penangkap yang divariasikan.

## METODE PENELITIAN
Metode  analisis  data  yang  dipakai dalam penelitian ini menggunakan
eksperimen  dengan  melakukan  penelitian laboratorium  melalui  beberapa  percobaan untuk  mengetsahui  fenomena  terjadinya filmwise menjadi dropwise pada  tiga  model penangkap  uap  yang  berbentuk  datar, segitiga  dan  setengah  lingkaran.  Langkah- langkah  pengujian  alat  ini  menggunakan  air sebanyak satu liter sebagai bahan yang akan dipanaskan pada pemanas air untuk menghasilkan foto dari fenomena terbentuknya  filmwise  dan  dropwise  pada penangkap uap.
Setelah  itu  melakukan  perhitungan seperti :
1. Menghitung nilai kalor yang
dibutuhkan (Q)
Q = m . c . ΔT .........................(1) 2. Menentukan massa dari uap air yang dihasilkan ( m ) Q = m . U ...............................(2) 3. Menghitung  Koefisien  perpindahan kalor  kondensasi  (h)  dari  masing- masing penangkap uap.
…(3)
4. Menghitung bilangan Reynolds (Re)
.................... (4)
Gambar 1 . Desain sederhana alat uji Keterangan :
1. Pemanas air elektrik
2. Air
3. Pressure gauge
4. Katup / kran
5. Selang uap
6. Katup / kran
7. Temperatur uap
8. Tabung penangkap uap
9. Penangkap uap
10. Kamera
11. Katup / kranTempat keluarnya air
12. Temperatur Ruangan
13. Temperatur Udara/Lingkungan
14. Kran Buang air hasil
pengembunan/kondensasi

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Penelitian  ini  dilakukan  dengan  tujuan untuk mengetahui tentang proses pembentukan filmwise dan dropwise didalam  penangkap  uap  yang  mempunyai tiga model penangkap uap yaitu model datar, segitiga dan setengah lingkaran.

## a. Pembentukan filmwise
Pembentukan filmwise pada penangkap uap model datar terjadi pada menit  ke  15  ketika  T1  =  99,9 o C, T2=91,5 o C,  T3=28,2 o C,  T4=27,2 o C. Lalu pembentukan filmwise pada penangkap  uap  model  segitiga  terjadi pada  menit  ke  17  ketika  T1=100,1 o C, T2=98,5 o C,  T3=28,9 o C,  T4=28,2 o C. kemudian  pembentukan filmwise pada penangkap uap model setengah lingkaran  terjadi  pada  menit  ke  17 ketika T1=100,1 o C, T2=98,5 o C, T3=28,9 o C,  T4=28,2 o C.  Berikut  adalah foto  pembentukan filmwise pada  tiga jenis model penangkap uap:
Gambar  2. Pembentukan filmwise pada penangkap uap model datar
Gambar  3. Pembentukan filmwise pada penangkap uap model segitiga
Gambar  4. Pembentukan filmwise pada penangkap uap model setengah lingkaran
b. Pembentukan dropwise Pembentukan dropwise pada  penangkap  uap  model  datar terjadi  di  menit  ke  17  ketika  T1  =
100,6 o C, T2 = 100,6 o C, T3 = 28,1 o C,
T4  =  26,9 o C.  Lalu  pembentukan dropwise pada penangkap uap model segitiga termenit ke 19 ketika T1  =  100,3 o C,  T2  =  100,5 o C,  T3  = 37,9 o C, T4 = 28,9 o C. Pada penangkap  uap  model  setengah lingkaran  terjadi  pada  menit  ke  18 ketika T1 = 100,4 o C, T2 = 100,6 o C, T3  =  37,2 o C,  T4  =  28,2 o C.  Berikut adalah  foto  pembentukan dropwise pada  tiga  jenis  model  penangkap uap:
Gambar  5. Pembentukan dropwise pada penangkap uap model datar
Filmwise Condensation Filmwise Condensation Dropwise Condensation

## Filmwise
Condensation
Jurnal Teknologi 14 (1) pp 111-118 © 2022
Gambar  6. Pembentukan dropwise pada penangkap uap model segitiga
Gambar  7. Pembentukan  d ropwise pada penangkap uap model setengah lingkaran
c. Menghitung  nilai  kalor  yang  dibutuhkan (Q)
Untuk  mengetahui  seberapa  besar  kalor
yang  dibutuhkan  untuk  memanaskan  air dari suhu awal sampai pada titik didihnya perlu  dilakukan  perhitungan  melalui persamaan : Q  =  m . c . ΔT Dimana : Q = Kalor yang dibutuhkan (J) m = massa air ( kg ) c = Kalor jenis air ( 4200 J/kg o C ) ΔT = Perubahan suhu air ( o C )
Telah  diketahui  bahwa  air  yang  akan dipanaskan sejumlah satu liter, temperatur awal air  adalah 29 o C, sehingga  perubahan  suhu  air  sampai mencapai  titik  didihnya  dapat  diketahui yaitu  71 o C.  Kemudian  menurut  Sularso, 1987  :  24  massa  jenis  air  pada  suhu 100 o C  adalah  0,9851  kg/liter.  Sedangkan
kalor  jenis  air  menurut  Sterheim,1997. Kalor  jenis  dari  air  adalah  4.200  J/kg o C. Setelah  mengetahui  semua  data  yang diperlukan, maka akan dilakukan perhitungan kalor : Q =  m . c . ΔT = 0,9581 kg . 4200 J/kg o C . 71 o C
= 4024,02 . 71 = 285.705,42 Joule d. Menentukan  massa  dari  uap  yang dihasilkan, m =  Q / U, dimana nilai U = 2.256  x  10 3 =  2.256.000  Joule/kg (Tabel propertis sifat uap). maka :
m = 285.705,42 J / 2.256.000 J/kg m = 0,13 kg
e. Menghitung  Koefisien  perpindahan kalor  kondensasi  (h)  dari  masing-
masing penangkap uap.
Untuk h penangkap  uap  datar  di dapatkan nilai, h datar = 1,2759 W/m 2 0 K. Untuk h penangkap  uap  segitiga  di dapatkan  nilai, h segitiga =  1,0493 W/m 2 0 K.
Untuk h penangkap  uap  setengah lingkaran  di  dapatkan  nilai, h setengah lingkaran = 1,1095 W/m 2 0 K.
Adapun grafik nilai koefisien perpindahan  panas  dari  masing- masing  penangkap  uap  bisa  dilihat pada grafik dibawah ini :
Gambar  8. Nilai  Koefisien  h masing-masing penangkap uap
Dapat  dilihat  pada  grafik  diatas bahwa  nilai  koefisien  perpindahan panas  kondensasi  dari  masing- masing  penangkap  uap  nilainya selisih  tidak  terlalu  jauh  yang mengindikasikan bahwa proses Dropwise Condensation Dropwise Condensation
100,6 100,3 100,4 100,6
100,6
100,6 28,1 56,9 37,2 26,9 28,8 28,2 0 20 40 60 80 100 120 Datar Segitiga Setengah lingkaran T1 T2 T3 T4 99,9 100,3 100,1 95,4 100,3 100,6 28,1 36,6 37,2 27 28,9 28,2 0 20 40 60 80 100 120 Datar Segitiga Setengah lingkaran T1 T2
T3 T4
panas  kondensasi  dari  uap  menjadi filmwise ke dropwise
tidak membutuhkan  nilai  koefisien  yang tinggi.
f. Menghitung  bilangan  Reynolds (Re).
Untuk nilai Re penangkap uap datar
di dapatkan
nilai, Re = 4547487,192. Untuk  nilai Re penangkap  uap segitiga  di  dapatkan  nilai, Re = 4088577,645.
Untuk  nilai Re penangkap  uap setengah lingkaran di dapatkan nilai, Re = 4323144,511.
Gambar 9. Nilai Re penangkap uap g. Grafik perbandingan temperatur
Gambar 10. Pembentukan filmwise pada 3 model penangkap uap dari t = 0 s/d 15 menit
Gambar 11. Pembentukan dropwise pada 3 model penangkap uap

## KESIMPULAN
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan maka  dapat  disimpulkan  bahwa  ketiga model  penangkap  uap  dirangkaian  alat pemanas air dengan penangkap uap
berbentuk  datar,  segitiga  dan  setengah lingkaran diperoleh hasil rata-rata waktu dari diaktifkannya  pemanas  air  sampai  air mencapai  titik didihnya yaitu 100 o C Membutuhkan  waktu  rata-rata  di  menit  ke
Jurnal Teknologi 14 (1) pp 111-118 © 2022
17  untuk  memanaskan  air  dari  suhu  29 o C sampai  dengan  100 o C.  Kemudian  untuk memanaskan  air  sebanyak  satu  liter  dari suhu 29 o C sampai dengan 100 o C menggunakan pemanas air elektrik membutuhkan  kalor  sebanyak  285.705,42
Joule.  Massa  penguapan  0,13  kg.  Koefisien perpindahan  kalor  masing-masing h datar = 1,2759 W/m 2 0 K, h segitiga = 1,0493 W/m 2 0 K, h setengah  lingkaran =  1,1095  W/m 2 0 K.  Nilai  Re penangkap  uap  datar  =  4547487,192,  nilai Re penangkap  uap  segitiga  =  4088577,645, nilai Re penangkap uap setengah lingkaran = 4323144,511.  Pembentukan filmwise pada penangkap  uap  model  datar  terjadi  pada menit  ke  15  ketika  T1  =  99,9 o C,  T2  =  91,5 o C,  T3  =  28,2 o C,  T4  =  27,2 o C.  Kemudian pada  penangkap  uap  model  segitiga  terjadi pada menit ke 17 ketika T1 = 100,3 o C , T2 = 100,3 o C,  T3  =  36,6 o C,  T4  =  28,9 o C.  Pada penangkap  uap  model  setengah  lingkaran terjadi  pada  menit  ke  17  ketika  T1  = 100,1 o C,  T2  =  98,5 o C,  T3  =  28,9 o C,  T4  = 28,2 o C. Pembentukan dropwise pada penangkap  uap  model  datar  terjadi  pada menit  ke  17  ketika  T1  =  100,6 o C,  T2  = 100,6 o C,  T3  =  28,1 o C,  T4  =  26,9 o C. Kemudian  pada  penangkap  uap  model segitiga  pada  menit  ke  18  ketika  T1  = 100,3 o C,  T2  =  100,5 o C,  T3  =  37,9 o C,  T4  = 28,9 o C. Pada penangkap uap model setengah lingkaran terjadi pada menit ke 18 ketika T1 = 100,4 o C, T2 = 100,6 o C, T3 = 37,2 o C, T4 = 28,2 o C.

## DAFTAR PUSTAKA
Eko  Yohanes,  Sudjito  Soeparman,  Eko Siswanto . 2014. Heat Flux Kondensasi  pada  Media  Arang Tempurung Kelapa (Cocos Nurifera). Jurusan  Teknik  Mesin Fakultas Teknik Universitas Brawijaya. J.P.  Holman.  1997. Perpindahan  Kalor .
Penerbit Erlangga, Jakarta. Kamal,  Samsul.  1998. Studi  Karakteristik Angka Perpindahan Kalor Permukaan  Plat  Gelombang  Untuk Pengembunan Filmwise. Jurnal Media  Teknik  No  4  Tahun  XX November ISSN : 0216-3012. Khilmi  Afandi.  2014. Studi  Experimental Sistem Kondensasi Uap Hasil Evaporasi  Pada  Sistem  Desalinasi Tenaga  Matahari .  Jurusan  Teknik Sistem Perkapalan. Institut Teknologi Surabaya. https://docplayer.info/38650405-
Studi-eksperimental-sistem- kondensasi-uap-hasil-evaporasi- pada-sistem-desalinasi-tenaga- matahari.html
M.D.Kulkarni,  P  .L.  Puthani,    A.T.  Patil.
2015. Study of Dropwise Condensation  on  Teflon  Coated Surface. International Advanced Research Journal in Science, Engineering  and  Technology  Vol  2 Issues 9 ISSN : 2393-8021.
Marieke  Ahlers.  Alexander  Buck  Emden.
Hans  Jorg-Bath,  2019. Is  dropwise condensation  feasible?A  review  on surface modifications for continuous dropwise condensation and a profitability  analysis .  Journal  of Advanced  Research  16  page  1-13. https://doi.org/10.1016/j.jare.2018.1 1.004 .
M. Herry, Travis . 2011. Heat Transfer Rates for Filmwise Dropwise and Superhydrophobic  Condensation  on Silicon  Substrates. Massachusetts
Institute of Technology.
Miljkovic,  N.;  Enright,  R.;  Wang,  E.  N. 2012. Effect  of  Droplet  Morphology on  Growth  Dynamics  and  Heat Transfer  During  Condensation  on Superhydrophobic anostructured Surfaces . ACS Nano , 6, 1776-1785 . Pandey,  Saurabh.  2012. Dropwise  and Filmwise Condensation. International Journal of Scientific & Engineering Research Vol 3 Issues 4 ISSN 2229-5518.
Reddy,  M.  Rama  Narasimha,  M.Yohan,
K.Harshavardhan Reddy. 2012. Heat  Transfer  Co-Efficient  Through Dropwise Condensation
and
Filmwise  Condensation  Apparatus. International  Journal  of  Scientific and  Research  Publications,  Volume 2 Issues 2 ISBN : 2250-3153, page 1 s/d 4.
Santosa,  Irfan.  2012. Sistem  Perpindahan
Panas  Single  Basin  Solar  Still Dengan Memvariasi Sudut Kemiringan  Kaca  Penutup. Jurnal
Engineering Volume 4, No.1 e-ISSN : 2549-8614, p-ISSN : 2087-3859. Santosa,  Irfan  &  Mustaqim.  2015.  Analisa
Filmwise  dan  Dropwise  Hybrid Basin Solar Still. Proseding Seminar Nasional Pangan, Energi dan
Lingkungan Universitas Pekalongan.
ISBN : 978-602-72221-0-6.