BUKU RANCANGAN PENGAJARAN
Mata Ajaran
Termofluida
Disusun oleh : Agus Sunjarianto Pamitran
Program Studi Teknik Perkapalan Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Indonesia 2016
PENGANTAR Buku Rancangan Pengajaran Termofluida Program Studi Teknik Perkapalan Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Indonesia merupakan panduan yang berisi informasi umum, kompetensi mata ajar, bahasan, rujukan, tahap pembelajaran, dan matrik kegiatan. Panduan ini ditujukan untuk staf pengajar Mata Kuliah Termofluida Program Studi Teknik Perkapalan Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Indonesia. Dengan adanya buku ini diharapkan proses pembelajaran dapat berjalan secara baik dan peserta didik dapat mencapai tujuan serta kompetensi mata ajar sesuai yang telah disepakati. Namun demikian, bila dirasakan perlu dapat dilakukan adaptasi sesuai dengan kebutuhan. Penyusun berharap agar informasi yang terdapat di dalam buku ini dapat dipelajari dan dimanfaatkan dengan sebaik-baiknya untuk keberhasilan pembelajaran. Penyusun menyadari bahwa isi buku ini masih banyak kekurangan, oleh karena itu kritik dan saran membangun sangatlah diharapkan demi penyempurnaan buku ini di masa yang akan datang. Penyusun juga mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak terkait yang telah memfasilitasi dan membantu penyusunan buku ini.
Tim Penyusun
BAB I INFORMASI UMUM
1. Nama Program Studi/jenjang
: Teknik Perkapalan/ S-1
2. Nama mata kuliah
: Termofluida
3.
:
Kode mata kuliah
4. Semester ke-
:4
5. Jumlah SKS
: 4 SKS
6. Jenis SKS
: 4 x 50 menit tatap muka, 4 x 60 menit kegiatan akademik terstruktur tidak terjadwal 4 x 60 menit kegiatan akademik mandiri
7. Metoda pembelajaran
: Student Center Learning
8. Mata ajar prasyarat
: Termodinamika Dasar
9. Pendukung mata kuliah
:
10. Deskripsi modul
:
Modul ini mempelajari dasar analisis aliran fluida yang meliputi dasar-dasar mekanika fluida, statika fluida, dinamika fluida, kinematika fluida, dan volume control aliran fluida. Aliran fluida internal dan eksternal juga dipelajari. Pada pembahasan aliran fluida eksternal, aliran melalui benda terendam dalam fliuda, yaitu drag dan lift, dipelajari. Pada paruh kedua dari modul ini dibahas kalkulasi perpindahan kalor konduksi dan konveksi. Pemilihan alat penukar kalor dibahas pada bagian akhir modul ini.
BAB II KOMPETENSI
Kompetensi (Sasaran Pemelajaran Akhir)
Kemampuan
mengidentifikasi,
merumuskan,
menganalisis
dan
menyelesaikan
permasalahan Teknik Perkapalan dengan menerapkan perhitungan dan kaidah dalam proses perancangan kapal dan sistem perkapalan (Utama)
Sub Kompetensi (Sasaran Pemelajaran Penunjang) Dalam mata kuliah ini diharapkan, mahasiswa mampu : 1. Melakukan dasar analisis aliran fluida (C4) a. Dasar-dasar mekanika fluida b. Statika fluida c. Dinamika Fluida d. Kinematika fluida e. Volume kontrol aliran fluida f. Analisis diferensial aliran fluida 2. Memahami aliran fluida internal (C2) a. Aliran viskos dalam pipa b. Aliran melalui benda terendam c. Aliran tak mampu tekan d. Aliran viskos tak mampu tekan internal 3. Memahami aliran fluida eksternal (C2) a. Aliran viskos tak mampu tekan eksternal: boundary layer b. Aliran melalui benda terendam dalam fluida: drag, lift c. Aliran pada kanal terbuka: gelombang, energy, kedalaman d. Aliran pada kanal terbuka: perubahan aliran 4. Kalkulasi perpindahan kalor konduksi (C3) a. b. c. d. e.
Pendahuluan konduksi Konduksi steady-state, satu dimensi: dinding Konduksi steady-state, satu dimensi: radial Konduksi steady-state, satu dimensi: permukaan extended Kalkulasi konduksi pada penukar kalor
5. Kalkulasi perpindahan kalor konveksi (C3) a. Pendahuluan konveksi b. Aliran internal c. Aliran eksternal d. Konveksi natural e. Kalkulasi konveksi pada penukar kalor 6. Memahami penukar kalor pada kapal (C2 a. Koefisien perpindahan kalor b. Metode LMTD c. Metode NTU d. Memahami perancangan penukar kalor
Bagan Alir Kompetensi
Kemampuan mengidentifikasi, merumuskan, menganalisis dan menyelesaikan permasalahan Teknik Perkapalan dengan menerapkan perhitungan dan kaidah dalam proses perancangan kapal dan sistem perkapalan (Utama)
Melakukan dasar analisis aliran fluida
Memahami aliran fluida internal
1. Dasardasar mekanika fluida 2. Statika fluida 3. Dinamika Fluida 4. Kinematika fluida 5. Volume kontrol aliran fluida 6. Analisis diferensial aliran fluida
1. Aliran viskos dalam pipa 2. Aliran melalui benda terendam 3. Aliran tak mampu tekan 4. Aliran viskos tak mampu tekan internal
Memahami aliran fluida eksternal
1. Aliran viskos tak mampu tekan eksternal: boundary layer 2. Aliran melalui benda terendam dalam fluida: drag, lift 3. Aliran pada kanal terbuka: gelombang, energy, kedalaman 4. Aliran pada kanal terbuka: perubahan aliran
Kalkulasi perpindahan kalor konduksi
Kalkulasi perpindahan kalor konveksi
Memahami penukar kalor pada kapal
1. Pendahulu an konduksi 2. Konduksi steadystate, satu dimensi: dinding 3. Konduksi steadystate, satu dimensi: radial 4. Konduksi steadystate, satu dimensi: permukaan extended 5. Kalkulasi konduksi pada penukar kalor
1. Pendahulua n konveksi 2. Aliran internal 3. Aliran eksternal 4. Konveksi natural 5. Kalkulasi konveksi pada penukar kalor
1. Koefisien perpindaha n kalor 2. Metode LMTD 3. Metode NTU 4. Memahami perancanga n penukar kalor
BAB III BAHASAN DAN RUJUKAN A. Kompetensi, Bahasan, Estimasi Waktu, dan Rujukan Kompetensi/ Subkompetensi Kemampuan mengidentifikasi, merumuskan, menganalisis dan menyelesaikan permasalahan Teknik Perkapalan dengan menerapkan perhitungan dan kaidah dalam proses perancangan kapal dan sistem perkapalan (Utama)
Pokok Bahasan 1. Melakukan dasar analisis aliran fluida
Subpokok Bahasan 1. 2. 3. 4. 5. 6. 1. 2. 3. 4.
Dasar-dasar mekanika fluida Statika fluida Dinamika Fluida Kinematika fluida Volume kontrol aliran fluida Analisis diferensial aliran fluida 2. Memahami Aliran viskos dalam pipa aliran fluida Aliran melalui benda terendam internal Aliran tak mampu tekan Aliran viskos tak mampu tekan internal 3. Memahami 1. Aliran viskos tak mampu tekan aliran fluida eksternal: boundary layer eksternal 2. Aliran melalui benda terendam dalam fluida: drag, lift 3. Aliran pada kanal terbuka: gelombang, energy, kedalaman 4. Aliran pada kanal terbuka: perubahan aliran Ujian Tengah Semester 4. Kalkulasi 1. Pendahuluan konduksi perpindahan 2. Konduksi steady-state, satu kalor konduksi dimensi: dinding 3. Konduksi steady-state, satu dimensi: radial 4. Konduksi steady-state, satu dimensi: permukaan extended 5. Kalkulasi konduksi pada penukar kalor 5. Kalkulasi 1. Pendahuluan konveksi perpindahan 2. Aliran internal kalor konveksi 3. Aliran eksternal 4. Konveksi natural 5. Kalkulasi konveksi pada penukar kalor 6. Memahami 1. Koefisien perpindahan kalor penukar kalor 2. Metode LMTD pada kapal 3. Metode NTU 4. Memahami perancangan penukar kalor Ujian Akhir Semester
Pertemuan
Rujukan
Pertemuan 1 Pertemuan 2 Pertemuan 3 Pertemuan 4 Pertemuan 5 Pertemuan 6 Pertemuan 7 Pertemuan 8 Pertemuan 9 Pertemuan 10
1, 2 1, 2 1, 2 1, 2 1, 2 1, 2 1, 2 1, 2 1, 2 1, 2
Pertemuan 11
1, 2
Pertemuan 12
1, 2
Pertemuan 13
1, 2
Pertemuan 14
1, 2
Pertemuan 15 Pertemuan 16 Pertemuan 17 Pertemuan 18 Pertemuan 19 Pertemuan 20 Pertemuan 21 Pertemuan 22 Pertemuan 23 Pertemuan 24 Pertemuan 25 Pertemuan 26 Pertemuan 27 Pertemuan 28 Pertemuan 29 Pertemuan 30
3, 4 3, 4 3, 4 3, 4 3, 4 3, 4 3, 4 3, 4 3, 4 3, 4 3, 4 3, 4 3, 4 3, 4
B. Daftar Rujukan 1. B.R. Munson, D.F. Young, T.H. Okiishi, W.W. Huebsch, Fundamentals of Fluid Mechanics, John Willey and Sons 2. R.W. Fox, A.T. McDonald, P.J. Pritchard, Introduction to Fluid Mechanics, John Willey and Sons 3. F.P. Incropera, D.P. DeWitt, T.L. Bergman, A.S Lavine, Fundamentals of Heat and Mass Transfer, John Willey and Sons 4. J.P. Holman, Heat Transfer, McGraw-Hill
BAB IV TAHAP PEMELAJARAN Metode Pembelajaran : 1. Kuliah Interaktif (KI) 2. Tugas Individu (TI) 3. Tugas Kelompok (TK) 4. Ujian Tertulis (UT)
No. 1
Kompetensi/ SubKompetensi Melakukan dasar analisis aliran fluida
Pokok Bahasan 1. Dasar-dasar mekanika fluida
Tahap Pemelajaran Orientasi
Latihan
Umpan Balik
Kuliah (30%)
Tugas (35%)
Diskusi danKuis ( 35%)
Kuliah (30%)
Tugas (35%)
Diskusi danKuis ( 35%)
Kuliah (30%)
Tugas (35%)
Diskusi danKuis ( 35%)
Kuliah (30%)
Tugas (35%)
Diskusi danKuis ( 35%)
Kuliah (30%)
Tugas (35%)
Diskusi danKuis ( 35%)
Kuliah (30%)
Tugas (35%)
Diskusi danKuis ( 35%)
Kuliah (30%)
Tugas (35%)
Diskusi danKuis ( 35%)
Kuliah (30%)
Tugas (35%)
Diskusi danKuis ( 35%)
Kuliah (30%)
Tugas (35%)
Diskusi danKuis ( 35%)
2. Statika fluida
3. Dinamika Fluida
4. Kinematika fluida
5. Volume kontrol aliran fluida
6. Analisis diferensial aliran fluida 2
Memahami aliran fluida internal
1. Aliran viskos dalam pipa
2. Aliran melalui benda terendam
3. Aliran tak mampu tekan
Media Teknologi Fasilitas Kuliah & Presentasi (LCD, Komputer, Papan Tulis) - Akses Internet Fasilitas Kuliah & Presentasi (LCD, Komputer, Papan Tulis) - Akses Internet Fasilitas Kuliah & Presentasi (LCD, Komputer, Papan Tulis) - Akses Internet -Fasilitas Kuliah & Presentasi (LCD, Komputer, Papan Tulis) - Akses Internet -Fasilitas Kuliah & Presentasi (LCD, Komputer, Papan Tulis) - Akses Internet -Fasilitas Kuliah & Presentasi (LCD, Komputer, Papan Tulis) - Akses Internet -Fasilitas Kuliah & Presentasi (LCD, Komputer, Papan Tulis) - Akses Internet -Fasilitas Kuliah & Presentasi (LCD, Komputer, Papan Tulis) - Akses Internet Fasilitas Kuliah & Presentasi (LCD, Komputer, Papan Tulis) - Akses Internet
4. Aliran viskos tak mampu tekan internal 3
Memahami aliran fluida eksternal
1. Aliran viskos tak mampu tekan eksternal: boundary layer 2. Aliran melalui benda terendam dalam fluida: drag, lift 3. Aliran pada kanal terbuka: gelombang, energy, kedalaman 4. Aliran pada kanal terbuka: perubahan aliran 5. Kalkulasi estimasi beban kalor untuk pendinginan, infiltrasi, dan ventilasi
4
5
Kalkulasi perpindahan kalor konduksi
Kalkulasi perpindahan kalor konveksi
Kuliah (30%)
Tugas (35%)
Diskusi danKuis ( 35%)
Kuliah (30%)
Tugas (35%)
Diskusi danKuis ( 35%)
Kuliah (30%)
Tugas (35%)
Diskusi danKuis ( 35%)
Kuliah (30%)
Tugas (35%)
Diskusi danKuis ( 35%)
Kuliah (30%)
Tugas (35%)
Diskusi danKuis ( 35%)
Kuliah (30%)
Tugas (35%)
Diskusi danKuis ( 35%)
1. Pendahuluan konduksi
Kuliah (30%)
Tugas (35%)
Diskusi danKuis ( 35%)
2. Konduksi steadystate, satu dimensi: dinding
Kuliah (30%)
Tugas (35%)
Diskusi danKuis ( 35%)
3. Konduksi steadystate, satu dimensi: radial
Kuliah (30%)
Tugas (35%)
Diskusi danKuis ( 35%)
4. Konduksi steadystate, satu dimensi: permukaan extended
Kuliah (30%)
Tugas (35%)
Diskusi danKuis ( 35%)
5. Kalkulasi konduksi pada penukar kalor
Kuliah (30%)
Tugas (35%)
Diskusi danKuis ( 35%)
1. Pendahuluan konveksi
Kuliah (30%)
Tugas (35%)
Diskusi danKuis ( 35%)
Fasilitas Kuliah & Presentasi (LCD, Komputer, Papan Tulis) - Akses Internet Fasilitas Kuliah & Presentasi (LCD, Komputer, Papan Tulis) - Akses Internet Fasilitas Kuliah & Presentasi (LCD, Komputer, Papan Tulis) - Akses Internet Fasilitas Kuliah & Presentasi (LCD, Komputer, Papan Tulis) - Akses Internet Fasilitas Kuliah & Presentasi (LCD, Komputer, Papan Tulis) - Akses Internet Fasilitas Kuliah & Presentasi (LCD, Komputer, Papan Tulis) - Akses Internet
Fasilitas Kuliah & Presentasi (LCD, Komputer, Papan Tulis) - Akses Internet Fasilitas Kuliah & Presentasi (LCD, Komputer, Papan Tulis) - Akses Internet Fasilitas Kuliah & Presentasi (LCD, Komputer, Papan Tulis) - Akses Internet Fasilitas Kuliah & Presentasi (LCD, Komputer, Papan Tulis) - Akses Internet Fasilitas Kuliah & Presentasi (LCD, Komputer, Papan Tulis) - Akses Internet Fasilitas Kuliah & Presentasi (LCD, Komputer, Papan Tulis) - Akses Internet
6
Memahami penukar kalor pada kapal
2. Aliran internal
Kuliah (30%)
Tugas (35%)
Diskusi danKuis ( 35%)
3. Aliran eksternal
Kuliah (30%)
Tugas (35%)
Diskusi danKuis ( 35%)
4. Konveksi natural
Kuliah (30%)
Tugas (35%)
Diskusi danKuis ( 35%)
5. Kalkulasi konveksi pada penukar kalor
Kuliah (30%)
Tugas (35%)
Diskusi danKuis ( 35%)
1. Koefisien perpindahan kalor
Kuliah (30%)
Tugas (35%)
Diskusi danKuis ( 35%)
2. Metode LMTD
Kuliah (30%)
Tugas (35%)
Diskusi danKuis ( 35%)
3. Metode NTU
Kuliah (30%)
Tugas (35%)
Diskusi danKuis ( 35%)
4. Memahami perancangan penukar kalor
Kuliah (30%)
Tugas (35%)
Diskusi danKuis ( 35%)
Fasilitas Kuliah & Presentasi (LCD, Komputer, Papan Tulis) - Akses Internet Fasilitas Kuliah & Presentasi (LCD, Komputer, Papan Tulis) - Akses Internet Fasilitas Kuliah & Presentasi (LCD, Komputer, Papan Tulis) - Akses Internet Fasilitas Kuliah & Presentasi (LCD, Komputer, Papan Tulis) - Akses Internet Fasilitas Kuliah & Presentasi (LCD, Komputer, Papan Tulis) - Akses Internet Fasilitas Kuliah & Presentasi (LCD, Komputer, Papan Tulis) - Akses Internet Fasilitas Kuliah & Presentasi (LCD, Komputer, Papan Tulis) - Akses Internet Fasilitas Kuliah & Presentasi (LCD, Komputer, Papan Tulis) - Akses Internet