Terbit online pada laman web jurnal http://ejournal2.pnp.ac.id/index.php/jtm

## J URNAL T eknik M esin
Vol. 14 No. 2 (2021) 106 - 111      ISSN Media Elektronik: 2655-5670
Pengaruh Kecepatan Udara Terhadap Unjuk Kerja Dan Karakteristik Perpindahan Panas Radiator Nmax
Amnur Akhyan 1 , Ridho Syahrul 2 1,2 Jurusan Teknologi Industri, Program Studi Teknik Mesin, Politeknik Caltex Riau
1 akhyan@pcr.ac.id 2 ridhosyh@alumni.pcr.ac.id

## Abstract
This study uses the ε-NTU method to analyze the data. The radiator used is a 155cc Yamaha Nmax motorcycle radiator with vertical flow type, flat tube and louvered fins, fan/fan as a simulation source, with a mixture of 50%  water + 50% coolant radiator.  The  water  flow  rate  is  constant  4  lpm  and  the  hot  fluid  temperature  is  constant  80℃.  The  variation  of  air  flow velocity used in this test is 4-8 m/s and is adjusted using a dimmer as a tool. From the tests that have been carried out, the largest air flow rate occurs at a fan speed of 8 m/s. The highest heat transfer rate occurs at a fan speed of 8 m/s at 0,0735 kW and the largest overall heat also occurs at a fan speed of 8 m/s at 9.50 W/m2°C. The maximum radiator efficiency occurs at a fan speed of 5 m/s with a value of 7.59
Keywords: Effectivenes, ɛ-NTU Method, Nmax 155cc Radiator

## Abstrak
Penelitian ini menggunakan metode ɛ-NTU untuk menganalisis data. Radiator yang digunakan adalah radiator sepeda motor Yamaha  Nmax  155cc  dengan  jenis  aliran vertical , flat  tube dan louvered  fins, kipas/ fan sebagai  sumber  angin  simulasi, dengan campuran 50% air + 50% coolant radiator. Laju aliran air konstan 4 lpm dan temperatur fluida panas konstan 80 . Variasi  kecepatan  aliran  udara  yang  digunakan  pada  pengujian  kali  ini  adalah  4-8  m/s  dan  diatur  menggunakan Dimmer sebagai  alat  bantu.  Dari  pengujian  yang  telah  dilakukan  didapat  laju  massa  aliran  udara  yang  paling  besar  terjadi  pada kecepatan  kipas  8  m/s.  Laju  perpindahan  panas  yang  paling  besar  terjadi  dikecepatan  kipas  8  m/s  sebesar  0,0735  kW  dan panas  menyeluruh  terbesar  juga  terjadi  dikecepatan  kipas  8  m/s  yaitu  sebesar  9,50  W/m 2 °C.  Efisiensi  radiator  maksimum terjadi pada kecepatan kipas 5 m/s dengan nilai sebesar 7,59.
Kata kunci: Efektifitas, Metode ε-NTU, Radiator Nmax 155cc.

## 1. Pendahuluan
Sistem  pendingin  merupakan  bagian  utama  dalam sebuah engine yang  berfungsi  untuk  menjaga  kondisi mesin  agar  tetap  berada  pada  temperatur  kerja,  yaitu sebesar  80 -90 .  Untuk  mempertahankan  kondisi tersebut  dibutuhkan  kerja  yang  optimal  dari  sistem pendingin.  Salah  satu  komponen  sistem  pendingin yang penting adalah radiator.
Radiator adalah alat yang berfungsi untuk mendinginkan  fluida  cair  yang  telah  menyerap  panas dari engine dengan cara membuang panas air tersebut melalui  sirip-sirip  pendinginnya.  Hal  ini  bertujuan agar  mesin  mendapatkan pendinginan  yang  maksimal sesuai yang dibutuhkan engine .
Berdasarkan  pengujian  yang  telah  dilakukan  oleh Eqwar  Saputra,  dkk  dengan  judul  didapat  nilai
efektifitas  radiator  rata-rata  terendah  pada  kecepatan 3,5  m/s  sebesar  0,557  dan  tertinggi  pada  kecepatan kipas 6,5 m/s sebesar 0,598 [1].
Pada penelitian yang telah dilakukan oleh Hadi B, dkk dengan judul  “Efektifitas Variasi  Campuran Radiator Coolant Dengan  Air  Terhadap  Laju  Pembuangan Panas” didapat bahwa campuran air dan coolant yang paling baik ada pada 50% air dan 50% coolant [2].
Dengan  memvariasikan  beberapa  ukuran  diameter pipa  didapat  beberapa  data  dan  dapat  disimpulkan bahwa  diameter  pipa  semakin  besar  maka  efektifitas penyerapan  panasnya  semakin  besar,  dan  fluida radiator dengan nilai titik didih yang lebih besar maka semakin  besar  pula  nilai  efektifitas  penyerapan panasnya.  Hal  ini  ditandai  dengan  nilai  efektifitas yang didapat pada radiator dengan variasi fluida 100% radiator  coolant  dan  diameter  pipa  30  mm  yaitu
Jurnal Teknik Mesin (JTM)  Vol. 14 No. 2 (2021) 106 - 111
sebesar  0,528.  Nilai  tersebut  merupakan  nilai efektifitas  tertinggi  dari  semua  percobaan  variasi radiator [3].
Penelitian pada kali ini akan mengembangkan dari penelitian-penelitian  sebelumnya  yang  bertujuan untuk  mengetahui  laju  pembuangan  panas  pada radiator  sepeda  motor  Yamaha  Nmax  155  cc.  Jenis radiator yang di pakai adalah jenis vertikal dengan flat tube dan louvered  fins .  Komposisi coolant yang  di pakai  adalah  50%  air  +  50% coolant radiator  dengan temperatur  fluida  panas  diatur  konstan  pada  80 (variabel  tetap),  debit  aliran  yang  dipakai  adalah konstan  4  lpm.  Variasi  kecepatan  udara  yang  akan diuji sebesar antara 4-8 m/s sebagai variabel bebas.

## 2. Metode Penelitian

## 2.1. Diagram alir penelitian
Pada diagram alir dibawah ini menjelaskan bagiamana tata  cara  dan  metode  pengambilan  data  yang  sesuai dengan  prosedur  yang  telah  ada  seperti  pada  Gambar 1.

## Gambar 1. Diagram alir penelitian

## 2.2. Eksperiment Apparatus
Gambar  2  menjelaskan  langkah-langkah,  komponen- komponen  dan  alat  ukut  yang  digunakan  saat eksperimen.  Udara  masuk  melalui Flow  Straightener akibat  dari  isapan  fan  dan  kemudian  temperaturnya terukur  oleh  termokopel  TC  udara  masuk.  Tekanan udara  masuk  diukur  menggunakan  Manometer Inclined .  Selanjutkan  udara  masuk  menumbuk
radiator  panas  dan  keluar  dari  radiator  temperatur diukur oleh termokopel TC udara keluar.
Gambar 2. Eksperiment Apparatus
Keterangan:
1. Udara masuk
2. Flow Straightener
3. TC udara masuk 4. Manometer Incline udara masuk 5. Radiator 6. TC Air masuk 7. Pressure Gauge 8. TC udara keluar (1) 9. TC udara keluar (2) 10. Manometer Incline udara keluar 11. Fan & udara keluar
12. TC udara keluar (3)
13. Water pump 14. Gate Valve
15. Bak air panas
16. Bak penampung fluida ( coolant ) 17. TC air keluar
2.3. Prosedur Pengambilan Data
Langkah-langkah dalam pengambilan data:
1. Siapkan  alat  uji  beserta  bahan-bahan yang dibutuhkan dalam proses pengujian
2. Sebelum  menghidupkan heater ,  campurkan  air biasa  dengan  air  radiator coolant yamalube dengan  komposisi  50%  air  dengan  50% coolant radiator
Gambar 3. Campuran coolant dan air
3. Siapkan  manometer  untuk  mengukur  tekanan dengan  memasukkan  fluida  pengukur  pada manometer tersebut.
Jurnal Teknik Mesin (JTM)  Vol. 14 No. 2 (2021) 106 - 111
Gambar 4. Manometer Inclined
4. Masukkan  air  yang  telah  bercampur  tadi  ke dalam  tangki  1  dan  atur  debit  aliran  air  dengan menghidupkan  pompa  dan  diatur  menggunakan valve ,  sehingga  didapat  debit  aliran  air  4  lpm, setelah itu matikan terlebih dahulu pompa.

## Gambar 5. Pengaturan Debit Aliran
5. Hidupkan  heater,  atur  suhu thermocontrol pada suhu 80°C
Gambar 6. Thermocontrol

## 6. Hidupkan kipas pada kecepatan yang akan di uji.

## Gambar 7. Kipas Hisap
7. Setelah  suhu  mencapai  80°C,  hidupkan  pompa air dan catat beberapa data yang akan diuji pada pengujian kali ini, seperti suhu udara masuk dan suhu  udara  keluar  yang  akan  terbaca  pada display thermocouple.
Gambar 8. Display Thermocouple
8. Selanjutnya  lihat  pergerakan  pada  manometer inclined untuk mengukur tekanan yang terjadi.
9. Ulangi  prosedur  seperti  diatas  untuk  variasi kecepatan kipas lainnya
10. Setelah  semua  data  didapat,  non  aktifkan  semua peralatan  yang  dipakai  pada  pengujian  dan lakukan  cleaning  agar  tidak  terjadi  hal-hal  yang tidak diinginkan

## 3.   Hasil dan Pembahasan
Dari hasil penelitian yang telah dilakukan, didapatkan data eksperimen. Jenis radiator yang digunakan dalam penelitian  kali  ini  adalah  radiator  sepeda  motor Yamaha  Nmax  2020  dengan  jenis Corrugated Louvered Fin dimana jenis tube pada radiator tersebut adalah flat  tube dan  sirip-sirip  ( fin )  nya  berbentuk pipih.
Adapun  data  yang  ditinjau  pada  penelitian  kali  ini adalah suhu udara yang masuk pada test section , suhu udara  setelah  menabrak  radiator,  tekanan  udara sebelum  dan  setelah  menabrak  radiator,  dan  suhu  air masuk  dan  suhu  air  keluar  setelah  radiator (Eksperiment Apparatus).

## 3.1. Data Hasil Pengujian
Setelah  dilakukannya  pengujian  didapat  data  seperti pada Tabel 1 sampai dengan Tabel 3.
Tabel  1. Data Udara Masuk Dan Keluar Radiator
v a Q w T a1 (°C) T a2 (°C) 4 m/s 4 lpm 31,22 50,72 5 m/s 4 lpm 30,03 52,57 6 m/s 4 lpm 30,16 49,57 7 m/s 4 lpm 32,11 49,65 8 m/s 4 lpm 31,75 48,56 Tabel  2. Data Air Masuk Dan Keluar Radiator v a Q w T w1 (°C) T w2 (°C) 4 m/s 4 lpm 80,40 77,76 5 m/s 4 lpm 80,83 78,90 6 m/s 4 lpm 80,03 76,50 7 m/s 4 lpm 79,40 73,30 8 m/s 4 lpm 79,76 74,20
Tabel  3. Data Perbedaan Ketinggian Pada Manometer Inclined v a Q w z 1 (cm) z 2 (cm) 4 m/s 4 lpm 0,3 0,5 5 m/s 4 lpm 0,25 0,4 6 m/s 4 lpm 0,2 0,3 7 m/s 4 lpm 0,15 0,25 8 m/s 4 lpm 0,1 0,2
Jurnal Teknik Mesin (JTM)  Vol. 14 No. 2 (2021) 106 - 111
0.0405 0.0505 0.0605 0.0705 0.0805 4 5 6 7 8 Perbandingan Kecepatan Kipas Dengan Laju Perpindahan Panas Qa (KW) 0.002 0.003 0.004 0.005 4 5 6 7 8 Laju Massa Aliran Udara & Air Ma (Kg/s) Mw
(Kg/s)
3.2.  Analisis  Efektifitas  Pada  Radiator  Menggunakan Metode ε-NTU
A. Laju Massa Aliran Udara dan Air Laju  aliran  massa  udara  dapat  ditentukan  dengan menggunakan persamaan:
( ) (1)
Untuk  laju  massa  aliran  air,  dapat  dihitung  dengan persamaan:
(2) (3)
Didapat  data  seperti  pada  Tabel  4,  untuk  laju  massa aliran udara ( ) dan laju massa aliran air ( )
Tabel  4. Laju Massa Aliran Udara dan Air
v a Q w 4 m/s 4 lpm 0,0021 0,0032 5 m/s 4 lpm 0,0027 0,0038 6 m/s 4 lpm 0,0032 0,0042 7 m/s 4 lpm 0,0037 0,0025 8 m/s 4 lpm 0,0043 0,0031
Pada  grafik  Gambar  9  pergerakan  laju  massa aliran  udara  (Ma)  meningkat  seiring  meningkatnya kecepatan  aliran  udara,  sedangkan  pada  laju  massa aliran  air  (Mw)  terjadi  peningkatan  dan  penurunan seiring  dengan  naiknya  kecepatan  kipas,  hal  ini menandakan bahwa tidak adanya pengaruh peningkatan  kecepatan  aliran  udara  terhadap  laju massa aliran air.
Gambar 9. Grafik Laju Massa Aliran Udara dan Air
B. Laju Perpindahan Panas
Dengan didapatnya laju massa aliran udara, dapat kita ketahui laju perpindahan panas menggunakan persamaan:
(4)
Dimana  T a1 merupakan  suhu  udara  masuk  sebelum menumbuk  radiator  dan  T a2 merupakan  suhu  udara rata-rata  setelah  menumbuk  radiator  dari  T a2 ,T a3 ,  dan T a4 .  Didapat  data  seperti  pada  tabel  5  untuk  laju perpindahan panas udara.
Tabel  5. Laju Perpindahan Panas Radiator
v a Q w T a1 (°C) T a2 (°C) Q a (kW) 4 m/s 4 lpm 31,22 50,72 0,0409 5 m/s 4 lpm 30,03 52,57 0,0608 6 m/s 4 lpm 30,16 49,57 0,0621 7 m/s 4 lpm 32,11 49,65 0,0647 8 m/s 4 lpm 31,75 48,56 0,0735
Dari  grafik  Gambar  10.  dapat  dilihat  bahwa  ketika kecepatan  kipas  dinaikkan  bertahap  dari  kecepatan  4 m/s  sampai  dengan  8  m/s  laju  perpindahan  panasnya meningkat  sesuai  dengan  meningkatnya  kecepatan kipas,  sehingga  dapat  disimpulkan  bahwa  laju perpindahan panas berbanding lurus dengan peningkatan  kecepatan  kipas  dan  laju  perpindahan panas yang paling baik terjadi pada kecepatan kipas 8 m/s.
Gambar 10. Grafik Perpindahan Panas Menyeluruh Udara

## C. Tekanan Pada Test Section
Dengan menggunakan persamaan manometer inclined ,  mengacu  pada  data-data  yang  telah  didapat pada percobaan sebelumnya, karena tekanan pada test section sangat kecil, maka dapat dihitung menggunakan persamaan:
P = 𝜌 .g.h (7)
Sehingga didapatkan data seperti pada Tabel 6.
Tabel 6. Tekanan Pada Test Section
v a
Q w z 1 z 2 P 1 P 2 4 m/s 4 lpm 0,30 0,5 27,05 45,08 5 m/s 4 lpm 0,25 0,4 22,54 36,07 6 m/s 4 lpm 0,20 0,30 18,03 27,05 7 m/s 4 lpm 0,15 0,25 13,52 22,54 8 m/s 4 lpm 0,10 0,20 9,01 18,03
Pada Tabel 6. dapat dilihat bahwa ketika kecepatan 4 m/s tekanan pada manometer udara masuk dan keluar lebih besar daripada kecepatan 8 m/s. Menurut hukum Bernoulli,  ketika  kecepatan  udara  tinggi  maka tekanannya  rendah,  begitu  juga  sebaliknya  sehingga tekanan  pada  pengujian  kali  ini  menurun  seiring meningkatnya kecepatan kipas yang dihidupkan.
Tekanan pada test section sangat kecil, bergerak turun seiring  bertambahnya  kecepatan  udara,  tekanan test
Jurnal Teknik Mesin (JTM)  Vol. 14 No. 2 (2021) 106 - 111
0.997 1.007 1.017 4 5 6 7 8 NTU NTU 4.5 5.5 6.5 7.5 4 5 6 7 8 ε ε 0 0.1 0.2 0.3 0.4 4 5 6 7 8 Cr (Cmin/Cmax) Cr (Cmin/C max)
section masuk  tertinggi  ada  pada  kecepatan  4  m/s yaitu  sebesar  27,05  dan  pada test  section sisi  keluar sebesar 45,08 m/s.
D. Efektifitas  Radiator  Menggunakan  Metode  ε- NTU
Untuk  menghitung  efektifitas  radiator,  pertama-tama kita  harus  mengetahui  nilai NTU nya  menggunakan persamaan:
NTU = (8)
Dimana  nilai  Cmin/Cmax  di  tentukan  dengan persamaan:
(Untuk sisi udara)                               (9)
(Untuk sisi air)                                (10)
Jika  nilai  Ca>Cw  maka  Ca  adalah  Cmax  begitu  juga sebaliknya jika nilai Ca<Cw maka Ca adalah Cmin.
Setelah  mendapatkan  nilai  cmin/cmax,  kita  dapat menentukan  nilai  Cr,  dan  nilai  efektifitas  radiator dapat dihitung menggunakan persamaan:
, (11)
Dan  dapat  dilihat  data  yang  didapat  setelah mendapatkan perhitungannya tertera pada Tabel 7.
Tabel  7. Laju Perpindahan Panas Radiator
v a Q w Ua (W/m 2 °C) NTU ε Cr 4 m/s 4 lpm 4,56 0,998 4,96 0,15 5 m/s 4 lpm 5,86 0,998 7,59 0,17 6 m/s 4 lpm 6,95 0,999 7,27 0,18 7 m/s 4 lpm 8,08 1,004 4,66 0,34 8 m/s 4 lpm 9,50 1,016 4,76 0,33
Nilai  Cr  yang  didapat  adalah  pembagian  dari Cmin/Cmax,  dimana  kapasitas  sisi  udara  sebagai Cmin,  dan  kapasitas  sisi  air  sebagai  Cmax,  di  dapat data  nilai  Cr  kecepatan  kipas  4  m/s  bergerak  naik sampai  dengan  kecepatan  kipas  7  m/s  nilai  Cr  paling tinggi pada kecepatan 7 m/s yaitu sebesar 0,34.
Gambar 11. Grafik Nilai Cr
Pada  grafik  Gambar  12  nilai NTU telah  didapatkan dari perhitungan sebelumnya, grafik diatas menampilkan  bahwa  nilai NTU bergerak  naik  seiring bertambahnya  kecepatan  kipas,  dan  nilai NTU paling tinggi pada kecepatan 8 m/s .

## Gambar 12. Grafik Nilai NTU
Pada  grafik  Gambar  12  nilai  efektifitas  radiator didapat,  nilai  efektifitas  radiator  tertinggi  terdapat pada  kecepatan  kipas  5  m/s  sebesar  7,59  dan  paling rendah  pada  kecepatan  kipas  7  m/s  sebesar  4,66. Karena kecepatan  kipas  5  m/s  memiliki  nilai efektifitas  paling  tinggi,  sehingga  dapat  ditarik kesimpulan  bahwa  efektifitas  radiator  paling  baik terjadi pada kecepatan kipas 5 m/s.

## Gambar 13. Grafik Efektifitas Pada Radiator

## 4.   Kesimpulan
Laju massa aliran udara yang paling besar terjadi pada kecepatan  8  m/s  sebesar  0,0043  kg/s  dan  pergerakan laju massa aliran udara meningkat dengan meningkatnya  kecepatan  aliran  udara,  sehingga semakin  tinggi  kecepatan  udara  maka  semakin  cepat pula  laju  massa  aliran  udaranya.  Laju  perpindahan panas  berbanding  lurus  dengan  kecepatan  udara, sehingga  semakin  tinggi  kecepatan  udara  maka semakin cepat pula laju perpindahannya sehingga laju perpindahan  panas  yang  paling  bagus  berada  pada kecepatan  kipas  8  m/s  sebesar  0,0735  kW.  Nilai perpindahan  panas  menyeluruh  radiator  terjadi  pada kecepatan  kipas  8  m/s  yaitu  sebesar  9,50  W/m 2 °C Tekanan  yang  diukur  menggunakan manometer inclined berbanding  terbalik  dengan  kecepatan  udara, menurut  hokum  Bernoulli  semakin  tinggi  kecepatan maka  semakin  kecil  tekanannya,  begitu  juga sebaliknya.  Nilai  efektifitas  tertinggi  terjadi  pada kecepatan kipas 5 m/s dan terendah pada kecepatan 7 m/s.  Sehingga  efektifitas  perpindahan  panas  yang terjadi  pada  kecepatan  5  m/s  adalah  efektifitas maksimum dan paling baik yaitu sebesar 7,59.

## Ucapan Terimakasih
Terimakasih  kepada  orang  tua  penulis,  kepada pembimbing  penelitian  yang  telah  memberikan  saran yang  bermanfaat  serta  semua  pihak  yang  terlibat dalam pelaksanaan penelitian.

## Daftar Rujukan
[1]   E.  Saputra,  "Kinerja  Radiator  Kendaraan  Pada  Berbagai  Laju Aliran  Udara," The 8th  University  Research  Qollquium 2018, pp. 113-118, 2018.
[2]   A.  Z.  M.  Hadi  B,  "Efektfitas  Variasi  Campuran  Radiator Coolant  Dengan  Air  Terhadap  Laju  Pembuangan  Panas," Jurnal ROTOR, vol. VII, no. 1, pp. 35-38, 2014.
[3]   M.  F.  Arif,  "Analisa  Pengaruh  Diameter  Pipa  Dan  Fluida Radiator Terhadapat Efektifitas Penyerapan Panas Pada Mesin Motor  Bensin  135cc," Publikasi  Online  Mahasiswa  Teknik Mesin, vol. I, no. 1, pp. 1-8, 2018.
[4]   A. Su’udi, "Perancangan dan Pengujian Radiator Tester Skala Laboratorium  yang  Terintegrasi  Pengatur  Putaran  Mesin  dan Hembusan  Angin  (Regulator  Wind  Blower)," Jurnal Mechanical, vol. V, no. 1, pp. 16-20, 2014.
[5]   D.  F.  Simamora,  "Analisis  Efektifitas  Radiator  Pada  Mesin Toyota Kijang Tipe 5 K," Jurnal Online Poros Teknik Mesin, vol. IV, no. 2, pp. 138-147, 2015.
[6]   N. Hidayat, "Perbandingan Kemampuan Pelepasan Panas Pada Alat  Penukar  Panas  Radiator  Straight  Fin  Jenis  Circular Cylinder Tube Dengan Flat Tube," Jurnal Inovasi Vokasional Dan Teknologi, vol. XIX, no. 1, pp. 17-24, 2019.
[7]   M.  R.  Murti,  "Laju  Pembungan  Panas  Pada  Radiator  Dengan Fluida  Campuran  80%  Dan  20%  Air  Pada  Rpm  Konstan," Jurnal  Ilmiah  Teknik Mesin  CAKRAM, vol.  II,  no.  1, pp.  4-9, 2008.
[8]   E.  F.  Kusmawan,  "Pengaruh  Honeycomb  Sebagai  Penyearah Aliran  Fluida  Pada  Open  Circuit  Wind  Tunnel,"  Semantic Scholar, Depok, 2016.
[9]   Toyota,  New  Step  1  Training  Manual,  Jakarta:  PT  Toyota Astra Motor, 1995 .
[10]  A.  L.  Kays  W.M,  Compact  Heat  Exchangers,  2nd  edition, New York: Mc Graw-Hill, Book Company, Inc, 1964.