Daya pemompaan Pumping power

commit to user 95 ε = Q h Q maks = Q h C min . T

h,i

- T

c,i

= 3 .369,62 W 292,46 Js ° C 60,5 -28,6 ° C = 0,361 NTU = U o A o C min = 1096,84 Wm 2 C . 1,48.10 -1 m 2 292,46 JsC = 0,56 NTU = 1 c -1 ln ε -1 ε .c -1 = 1 0,946 -1 ln 0,361 -1 0,361.0,946 -1 = 0,56

4.2.5. Daya pemompaan Pumping power

Pumping power dapat ditentukan dengan persamaan = . P Contoh perhitungan pumping power variasi classic twisted tape insert 4,5 LPM: Pumping power = 4,5 LPM 60 s.1000 m 3 . 380,96 Pa = 7,5. 10 -5 m 3 s . 380,96 Pa = 2,86.10 -2 Pa.m 3 s = 2,86.10 -2 W Tabel 4.5. Data pengujian pumping power penukar kalor saluran persegi dengan twisted tape insert dan tanpa twisted tape insert plain tube LPM Pumping Power W classic perforated 1 perforated 2 plain tube 2,0 0,00683 0,00390 0,00586 0,00195 2,5 0,01016 0,00529 0,00813 0,00325 3,0 0,01317 0,00732 0,01122 0,00488 3,5 0,01935 0,01138 0,01423 0,00683 4,0 0,02277 0,01431 0,01952 0,00813 4,5 0,02854 0,01683 0,02488 0,01025 5,0 0,03415 0,02114 0,03171 0,01301 5,5 0,04025 0,02505 0,03131 0,01610 6,0 0,04782 0,03123 0,04099 0,01854 6,5 0,05286 0,03594 0,04969 0,02114 7,0 0,06148 0,03985 0,05920 0,02846 7,5 0,07319 0,04879 0,06831 0,03537 8,0 0,08717 0,05725 0,07807 0,04164 8,5 0,10368 0,06221 0,08848 0,04839 9,0 - - - 0,05123 9,5 - - - 0,04944 10,0 - - - 0,05530 commit to user 96 Perbandingan angka Nusselt, faktor gesekan, unjuk kerja termal, efektivenes dan NTU dari penukar kalor dengan penambahan twisted tape insert dan tanpa twisted tape insert ditentukan pada daya pemompaan yang sama : V. P p = V. P s Nilai daya pemompaan dari masing-masing variasi percobaan dapat dilihat pada tabel 4.5. Unjuk kerja termal dari penukar kalor dapat ditentukan dengan: η = h i, s h i, p p 4.2.6. Menentukan h i , η , Re, Nu i , f, ε , NTU pada daya pemompaan yang sama a. Menentukan nilai koefisien perpindahan panas konveksi rata-rata di pipa dalam, h i pada daya pemompaan yang sama Hubungan h i dengan daya pemompaan pumping power untuk penukar kalor dengan penambahan twisted tape insert dan tanpa twisted tape insert dapat dapat dilihat pada gambar 4.2 Gambar 4.2. Grafik hubungan koefisien perpindahan panas konveksi rata-rata di pipa dalam dengan pumping power hi= 13708. P 0,4286 R² = 0,9851 hi = 19453. P 0,4958 R² = 0,9716 hi = 21200. P 0,5136 R² = 0,9744 hi = 20538 P 0,476 R² = 0,952 2000 4000 6000 8000 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 h i W m ² °C Pumping Power, P W Plain tube Perforated I Perforated II Classic Power Plain tube Power Perforated I Power Perforated II Power Classic commit to user 97 Nilai h i pada daya pemompaan yang sama dapat dicari dengan menggunakan persamaan regresi untuk masing-masing penukar kalor dengan twisted tape insert maupun tanpa twisted tape insert plain tube. Contoh perhitungan h i pada pumping power = 2,86.10 -2 W • h i, plain tube = 13708 . 2,86.10 -2 0,4286 = 2987,94 Wm 2 °C • h i, Perforated I = 19453. 2,86.10 -2 0,4958 = 3339,28 Wm 2 ° C • h i, Perforated II = 21200. 2,86.10 -2 0,5136 = 3416,06 Wm 2 ° C • h i, Classic = 20538. 2,86.10 -2 0,476 = 3778,55 Wm 2 ° C b. Menentukan unjuk kerja termal penukar kalor η Contoh perhitungan η pada pumping power = 2,86.10 -2 W Perforated twisted tape 1 : η = h i, perforated 1 h i, plain tube = 3339,28 Wm 2 ° C 2987,94 Wm 2 °C = 1,12 Perforated twisted tape 2 : η = h i, perforated 2 h i, plain tube = 3416,06 Wm 2 ° C 2987,94 Wm 2 °C = 1,14 Classic twisted tape : η = h i,classic twisted tape h i, plain tube = 3778,55 Wm 2 ° C 2987,94 Wm 2 °C = 1,26 c. Menentukan bilangan Reynolds di pipa dalam pada pumping power yang sama: Hubungan Re dengan daya pemompaan untuk penukar kalor dengan penambahan twisted tape insert dan tanpa twisted tape insert dapat dapat dilihat pada gambar 4.3. commit to user 98 Gambar 4.3. Grafik hubungan bilangan Reynolds di pipa dalam dengan pumping power Bilangan Reynolds Re pada daya pemompaan yang sama dapat dicari dengan menggunakan persamaan regresi untuk masing-masing penukar kalor dengan twisted tape insert maupun tanpa twisted tape insert plain tube. Contoh perhitungan Re pada pumping power = 2,86.10 -2 W • Re, plain tube = 74135. 2,86.10 -2 0,4732 = 13.790,36 • Re, Perforated I = 73582. 2,86.10 -2 0,5332 = 11.058,75 • Re, Perforated II = 64098. 2,86.10 -2 0,5428 = 9.310,22 • Re, Classic = 64800. 2,86.10 -2 0,5728 = 8.460,21 d. Menentukan bilangan Nusselt rata-rata Nu i pada pumping power yang sama: Hubungan Nu i dengan daya pemompaan untuk penukar kalor dengan penambahan twisted tape insert dan tanpa twisted tape insert dapat dilihat pada gambar 4.4. Re= 74135. P 0,4732 R² = 0,9877 Re = 73582. P 0,5332 R² = 0,9969 Re = 64098. P 0,5428 R² = 0,994 Re = 64800. P 0,5728 R² = 0,9961 5000 10000 15000 20000 25000 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 Re Pumping Power, PW Plain tube Perforated I Perforated II Classic Power Plain tube Power Perforated I Power Perforated II Power Classic commit to user 99 Gambar 4.4. Grafik hubungan bilangan Nusselt rata-rata di pipa dalam dengan pumping power Bilangan Nusselt rata-rata Nu i pada daya pemompaan yang sama dapat dicari dengan menggunakan persamaan regresi untuk masing-masing penukar kalor dengan twisted tape insert maupun tanpa twisted tape insert plain tube. Contoh perhitungan Nu i pada pumping power = 2,86.10 -2 W • Nu i , plain tube = 358,87. 2,86.10 -2 0,4258 = 79,00 • Nu i , Perforated I = 511,05. 2,86.10 -2 0,4932 = 88,54 • Nu i , Perforated II = 557,48. 2,86.10 -2 0,5114 = 90,53 • Nu i , Classic = 539,77. 2,86.10 -2 0,4735 = 100,30 e. Menentukan nilai Nu i s Nu i p , pada pumping power yang sama: Contoh perhitungan Nu i s Nu i p , pada perforated twisted tape insert I: Nu i, Perforated I Nu i, Plain tube = 88,54 79,00 = 1,12 Nu= 358,87. P 0,4258 R² = 0,9849 Nu= 511,05 P 0,4932 R² = 0,9714 Nu = 557,48 P 0,5114 R² = 0,9744 Nu = 539,77P 0,4735 R² = 0,9518 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 Nui Pumping Power, P W Plain tube Perforated I Perforated II Classic Power Plain tube Power Perforated I Power Perforated II Power Classic commit to user 100 Contoh perhitungan Nu i s Nu i p pada perforated twisted tape insert II: Nu i, Perforated II Nu i, Plain tube = 90,53 79,00 = 1,15 Contoh perhitungan Nu i s Nu i p pada classic twisted tape insert: Nu i, Classic Nu i, Plain tube = 100,30 79,00 = 1,27 f. Menentukan nilai faktor gesekan f , pada pumping power yang sama: Hubungan f dengan daya pemompaan untuk penukar kalor dengan penambahan twisted tape insert dan tanpa twisted tape insert dapat dilihat pada gambar 4.5. Nilai f pada daya pemompaan yang sama dapat dicari dengan menggunakan persamaan regresi untuk masing-masing penukar kalor dengan twisted tape insert maupun tanpa twisted tape insert plain tube. Gambar 4.5. Grafik hubungan faktor gesekan di pipa dalam dengan pumping power Contoh perhitungan faktor gesekan f pada pumping power = 2,86.10 -2 W • f, plain tube = 0,013 .2,86.10 -2 -0,20 = 0,026 • f, Perforated I = 0,007. 2,86.10 -2 -0,52 = 0,044 • f, Perforated II = 0,011. 2,86.10 -2 -0,56 = 0,080 • f, Classic = 0,011. 2,86.10 -2 -0,63 = 0,103 ƒ = 0,013.P -0,20 R² = 0,934 ƒ= 0,007.P -0,52 R² = 0,975 ƒ= 0,011.P -0,56 R² = 0,960 ƒ = 0,011.P -0,63 R² = 0,974 0,0 0,1 0,2 0,3 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 ƒ Plain tube Perforated I Perforated II Classic Power Plain tube Power Perforated I Power Perforated II Power Classic Pumping Power, P W commit to user 101 g. Menentukan nilai f s f p , pada pumping power yang sama: Untuk pumping power = 2,86.10 -2 W Contoh perhitungan f s f p pada perforated twisted tape insert I: f , Perforated I f , Plain tube = 0,044 0,026 = 1,69 Contoh perhitungan f s f p pada perforated twisted tape insert II: f , Perforated II f , Plain tube = 0,080 0,026 = 3,08 Contoh perhitungan f s f p pada classic twisted tape insert: f , Classic f , Plain tube = 0,103 0,026 = 3,96 h. Menentukan efektivenes penukar kalor ε pada pumping power yang sama: Hubungan ε dengan daya pemompaan untuk penukar kalor dengan penambahan twisted tape insert dan tanpa twisted tape insert dapat dilihat pada gambar 4.6. Nilai ε pada daya pemompaan yang sama dapat dicari dengan menggunakan persamaan regresi untuk masing-masing penukar kalor dengan twisted tape insert maupun tanpa twisted tape insert plain tube. Gambar 4.6. Grafik hubungan efektivenes penukar kalor dengan pumping power ε = 0.0793 P -0.247 R² = 0.9576 ε = 0.0765 P -0.325 R² = 0.9863 ε = 0.0707 P -0.356 R² = 0.9773 ε = 0.1102 P -0.311 R² = 0.9909 ε = 0.4332P 0.1202 R² = 0.9312 ε = 0.4589 P 0.1036 R² = 0.923 ε = 0.6718 P 0.2372 R² = 0.9675 ε = 0.6398 P 0.1613 R² = 0.9893 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 ε Plain tube Perforated 1 Perforated II Classic Power Plain tube Power Perforated 1 Power Perforated II Power Classic Pumping Power, P W commit to user 102 Contoh perhitungan efektivenes penukar kalor ε pada pumping power 2,86.10 -2 W • ε, plain tube = 0,4332. 2,86.10 -2 0,1202 = 0,28 • ε, Perforated I = 0,4589. 2,86.10 -2 0,1036 = 0,32 • ε, Perforated II = 0,6178. 2,86.10 -2 0,2372 = 0,27 • ε, Classic = 0,6398. 2,86.10 -2 0,1613 = 0,36 i. Menentukan NTU penukar kalor pada pumping power yang sama: Hubungan NTU dengan daya pemompaan untuk penukar kalor dengan penambahan twisted tape insert dan tanpa twisted tape insert dapat dilihat pada gambar 4.7. Nilai NTU pada daya pemompaan yang sama dapat dicari dengan menggunakan persamaan regresi untuk masing-masing penukar kalor dengan twisted tape insert maupun tanpa twisted tape insert plain tube. Gambar 4.7. Grafik hubungan NTU penukar kalor dengan pumping power Contoh perhitungan NTU pada pumping power 2,86.10 -2 W • NTU, plain tube = 0,550. 2,86.10 -2 0,112 = 0,37 • NTU, Perforated I = 0,564. 2,86.10 -2 0,072 = 0,44 • NTU, Perforated II = 1,048. 2,86.10 -2 0,299 = 0,36 • NTU, Classic = 1,007. 2,86.10 -2 0,171 = 0,55 NTU = 0,086 P -0,28 R² = 0,961 NTU = 0,080 P -0,39 R² = 0,981 NTU = 0,072 P -0,42 R² = 0,974 NTU = 0,132 P -0,36 R² = 0,985 NTU = 0,550 P 0,112 R² = 0,872 NTU = 0,564 P 0,072 R² = 0,843 NTU = 1,048 P 0,278 R² = 0,954 NTU = 1,007 P 0,171 R² = 0,988 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 N T U Pumping Power, PW Plain Tube Perforated I Perforated II Classic Power Plain Tube Power Perforated I Power Perforated II Power Classic 103 Tabel 4.6. Data pengujian penukar kalor saluran persegi dengan twisted tape insert dan tanpa twisted tape insert pada pumping power yang sama Pumping Power .10 -3 W h i Wm 2 °C ηηηη Re Classic Perforated II Perforated I Plain Classic Perforated I Perforated II Classic Perforated II Perforated I Plain 6,83 1913,23 1637,28 1641,80 1617,45 1,18 1,02 1,01 3740,20 4296,65 5158,77 7024,32 10,16 2308,57 2008,10 1999,44 1917,87 1,21 1,04 1,05 4695,04 5329,61 6376,15 8473,96 13,17 2612,02 2294,14 2273,73 2143,29 1,22 1,06 1,07 5445,64 6133,77 7321,11 9577,14 19,35 3137,24 2795,26 2751,49 2527,46 1,25 1,09 1,11 6785,92 7555,70 8987,13 11483,89 22,77 3389,73 3038,59 2982,38 2709,79 1,26 1,10 1,12 7446,99 8251,44 9800,33 12399,47 28,54 3778,55 3412,57 3339,28 2987,84 1,26 1,12 1,14 8460,21 9310,22 11058,75 13790,36 34,15 4111,85 3742,08 3646,43 3224,10 1,29 1,13 1,16 9390,86 10279,49 12164,59 15014,76 40,25 4446,56 4071,56 3955,91 3459,33 1,30 1,14 1,18 10316,22 11236,89 13277,92 16225,51 47,82 4826,57 4447,99 4308,43 3724,25 1,31 1,16 1,19 11383,88 12335,95 14554,05 17599,11 52,86 5062,61 4683,00 4527,97 3887,75 1,32 1,16 1,20 12055,72 13024,75 15352,83 18451,84 55,30 5172,59 4792,79 4630,41 3963,67 1,32 1,17 1,21 12370,91 13347,20 15726,53 18849,03 104 Lanjutan tabel 4.6. Pumping Power .10 -3 W Nu i NuNu p f plain perforated II perforated I classic perforated II perforated I classic plain perforated II perforated I classic 6,83 42,94 43,53 43,69 50,91 1,01 1,01 1,18 0,035 0,180 0,094 0,254 10,16 50,86 53,34 53,16 61,46 1,05 1,04 1,21 0,033 0,144 0,076 0,198 13,17 56,79 60,90 60,41 69,49 1,07 1,06 1,23 0,031 0,124 0,067 0,168 19,35 66,90 74,15 73,03 83,37 1,11 1,09 1,25 0,029 0,100 0,054 0,132 22,77 71,70 80,57 79,12 90,04 1,13 1,11 1,27 0,028 0,091 0,050 0,119 28,54 79,00 90,53 88,54 100,30 1,15 1,12 1,27 0,026 0,080 0,044 0,103 34,15 85,21 99,14 96,64 109,09 1,17 1,14 1,29 0,026 0,073 0,041 0,092 40,25 91,38 107,83 104,80 117,92 1,19 1,15 1,31 0,025 0,066 0,037 0,083 47,82 98,33 117,75 114,08 127,93 1,21 1,17 1,32 0,024 0,060 0,034 0,075 52,86 102,62 123,94 119,87 134,15 1,22 1,18 1,33 0,023 0,057 0,032 0,070 55,30 104,61 126,84 122,56 137,05 1,23 1,18 1,33 0,023 0,056 0,032 0,068 105 Lanjutan tabel 4.6. Pumping Power .10 -3 W f fp ε NTU perforated II perforated I classic Plain perforated I perforated II classic Plain perforated I perforated II classic 6,83 5,09 2,66 7,22 0,27 0,39 0,42 0,52 0,35 0,56 0,58 0,79 10,16 4,41 2,34 6,09 0,25 0,34 0,36 0,46 0,33 0,48 0,49 0,69 13,17 4,02 2,15 5,44 0,26 0,31 0,33 0,42 0,34 0,43 0,44 0,63 19,35 3,50 1,90 4,61 0,27 0,28 0,29 0,38 0,35 0,42 0,38 0,55 22,77 3,30 1,81 4,30 0,27 0,31 0,27 0,36 0,36 0,43 0,35 0,52 28,54 3,08 1,69 3,96 0,28 0,32 0,27 0,36 0,37 0,44 0,36 0,55 34,15 2,85 1,59 3,61 0,29 0,32 0,30 0,37 0,38 0,44 0,39 0,57 40,25 2,69 1,51 3,37 0,29 0,33 0,31 0,38 0,38 0,45 0,41 0,58 47,82 2,53 1,42 3,13 0,30 0,33 0,33 0,39 0,39 0,45 0,43 0,60 52,86 2,44 1,38 3,00 0,30 0,34 0,33 0,40 0,40 0,46 0,45 0,61 55,30 2,40 1,36 2,94 0,31 0,34 0,34 0,40 0,40 0,46 0,46 0,61 commit to user 106

4.3. Analisis Data