114-Maritsa bontot - sasas PDF

Preview

Summary

Institut Teknologi Indonesia ISSN: SINTESIS DAN OPTIMASI KARBON BERBASIS NANOFLUIDA OLEH PROSES KOMINUSI MENGGUNAKAN PLANETARY BALL MILL DAN SODIUM DODECYLBENZENA SULFONATE (SDBS) SEBAGAI SURFAKTAN 1 M. Nauva1,a), W. Putra1,b), S. Harjanto1 Metallurgy and Materials Departement, Faculty of Engineerin...

Description

TECHNOPEX-2018 Institut Teknologi Indonesia

ISSN: 2654-489X

SINTESIS DAN OPTIMASI KARBON BERBASIS NANOFLUIDA OLEH PROSES KOMINUSI MENGGUNAKAN PLANETARY BALL MILL DAN SODIUM DODECYLBENZENA SULFONATE (SDBS) SEBAGAI SURFAKTAN 1

M. Nauva1,a), W.N. Putra1,b), S. Harjanto1 Metallurgy and Materials Departement, Faculty of Engineering, Universitas Indonesia, Depok, Indonesia a) [email protected] b) [email protected]

ABSTRAK Permintaan untuk cairan dengan karakteristik perpindahan panas yang lebih tinggi meningkat baru-baru ini. Cairan ini lebih efisien dalam melepaskan panas yang dihasilkan dalam sistem. Oleh karena itu, sebagian besar digunakan dalam elektronik dan mesin sebagai pendingin, tetapi juga di industri otomotif sebagai media quench. Sifat termal dalam cairan dapat ditingkatkan dengan penambahan nanopartikel dengan konduktivitas termal yang lebih tinggi, oleh karena itu, cairan ini disebut nanofluid. Karbon banyak digunakan sebagai nanopartikel dalam nanofluid karena konduktivitas termalnya bagus, dan biayanya relatif murah. Namun, sulit untuk mensintesis karbon nanofluid dengan air suling sebagai dasar fluida, karena karbon memiliki sifat hidrofobik. Oleh karena itu, surfaktan diperlukan untuk menghindari aglomerasi yang dapat mempengaruhi transfer panas dan memastikan partikel karbon menyebar dengan baik di dalam cairan. Dalam penelitian ini, efek Sodium Dodecylbenzene Sulfonate (SDBS) sebagai surfaktan akan diamati. Nanopartikel digiling selama 15 jam pada 500 rpm dengan menggunakan gilingan bola planet. Polivinil Alkohol (PVA) ditambahkan selama penggilingan untuk mengurangi aglomerasi. Setelah penggilingan, Particle Size Analyzer, digunakan untuk memeriksa ukuran partikel, bentuk dan kemurnian nanopartikel karbon. Untuk mensintesis nanofluid, nanopartikel karbon dan surfaktan SDBS ditambahkan dalam 100 ml air suling. Variasi yang digunakan dalam makalah ini adalah 0,1; 0,3; 0,5% berat nanopartikel karbon, dan 0,1; 0,3; 0,5% berat SDBS. Analisis Ukuran Partikel (PSA) akan digunakan untuk mengkarakterisasi nanofluida. Hasil pengujian ukuran partikel menunjukkan bahwa diameter minimum partikel karbon yang dapat dicapai adalah 347,9 nm (belum dibawah 100 nm) dan kondisi optimum pada sample nanofluida dan surfaktan SDBS dalam penelitian ini adalah pada konsentrasi 0,5 % (1: 0,3) Kata kunci: Karbon Nanopartikel, Nanofluid, Planetary Ball Mill, Kominusi, Sodium Dodecylbenzene Sulfonate,

Pendahuluan Dalam beberapa tahun terakhir banyaknya peningkatan permintaan untuk intensifikasi perpindahan panas. Sehingga sangat diperlukan menggunakan cara yang lebih efisien untuk perpindahan panas di mikro elektronika, transportasi (mesin mobil), industri otomotif, industri-industri teknologi tinggi dan sebagainya. Dengan perkembangan teknologi saat ini yang pesat dan juga ditandai dengan penggunaan teknologi berskala nano yaitu ukuran material berskala 1-100 nm. Salah satu metode yang diperhitungkan dan efektif yaitu penerapan nanofluida. Nanofluida adalah campuran antara partikel padat yang memiliki diameter dalam skala nanometer dengan fluida dasarnya. Partikel nano biasanya terbuat dari logam yang secara kimia stabil, oksida logam atau karbon dalam berbagai bentuk. Ukuran dari partikel nano memberikan karakteristik yang unik terhadap fluida, termasuk

TECHNOPEX-2018 Institut Teknologi Indonesia

ISSN: 2654-489X

peningkatan energi, konduktivitas termal atau koefisien perpindahan panas dan momentum serta mengurangi kecenderungan dari pengendapan dan erosi dari permukaan [1]. Sejak nanofluida mulai diperkenalkan untuk peningkatan konduktivitas termal, hal ini memberikan suatu harapan yang besar bagi bidang perpindahan panas. Penelitian dan pengaplikasian nanofluida terus mengalami perkembangan dan peningkatan. Pendispersian partikel nano ke dalam fluida dasar sehingga membentuk suatu suspensi nanofluida tentunya memiliki karakteristik konduktivitas termal yang berbeda beda antara penggunaan nano partikel satu dengan nano partikel lainnya [2]. Penggunaan nanopartikel oksida juga mulai banyak digunakan sebagai fluida kerja alternatif baik sebagai fluida kerja alat penukar kalor maupun sebagai fluida kerja pada pipa kalor dan teknologi pendingin lainnya. Penggunaan nanofluida sebagai fluida kerja alternatif dikarenakan nanofluida memiliki konduktifitas termal lebih tinggi dibandingkan dengan fluida konvensional. Peningkatan laju perpindahan kalor untuk meningkatkan kinerja mesin merupakan aspek penting dari industri otomotif [3]. Dalam beberapa tahun terakhir penelitian mengenai penggunaan nanofluida sebagai fluida kerja alternatif semakin banyak dilakukan seperti halnya: peningkatan konduktifitas termal mengunakan nanofluida Al2O3, TiO2, ZuO dan CuO serta penggunaan nanofluida sebagai fluida kerja heat pipe [3]. Karakteristik perpindahan kalor fluida nano Al2O3/air pada saluran mini dibawah kondisi fluks kalor konstan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa koefisien perpindahan panas lebih tinggi dari fluida dasarnya dan meningkat seiring dengan meningkatnya laju aliran. Penggunaan fluida nano sebagai fluida kerja transfer kalor dapat dikatakan sangat menjanjikan karena hasil penelitian menunjukkan peningkatan koefisien perpindahan kalor yang tinggi [4] , [7], [10]. Pengembangan pada penelitian ini yaitu dengan menambahkan partikel berupa karbon terhadap fluida cair, dimana partikel padat yang dicampur umumnya memiliki konduktifitas panas yang jauh lebih baik daripada cairan [1]. Partikel karbon merupakan salah satu unsur yang sering digunakan dalam pembuatan nanofluida karena memiliki konduktifitas termal yang cukup tinggi yaitu 3000 W/mK [5]. Pembuatan nanofluida secara umumnya dilakukan dengan teknologi modern pada produksi skala kecil dan dengan biaya produksi tinggi. Mengingat pentingnya peran nanofluida ke depan, penelitian ini menitikberatkan kepada teknologi konvensional untuk produksi skala besar dengan biaya produksi lebih murah, yaitu dengan proses kominusi dengan peralatan high-speed milling. Salah satu peralatan tersebut adalah planetary ball mill [5]. Pada dasarnya proses kominusi dengan menggunakan proses planetary ball mill diharapkan sudah dapat menghasilkan partikel skala nano pada beberapa material tertentu, untuk kemudian dicampurkan ke dalam fluida. Metodologi Alat dan bahan Alat digunakan dalam penelitian ini adalah satu set mesin planetary ball mill (custom made) , Serbuk karbon dengan ukuran awal berupa butiran halus (granule...