3.5.3 Skema Uji Penelitian
Berikut ini adalah skema uji penelitian yang dilakukan yang terdapat pada gambar 3.8
FLUIDA DINGIN Tangki Panas
Pompa Aquarium Centrifugal Stop Kran
F I
Tangki Dingin
Pompa Aquarium Centrifugal Stop Kran
F I
Rotameter
Alat Penukar Kalor FLUIDA PANAS
Stop Kran Stop Kran
Stop kran Stop kran
Tangki panas Rotameter
Pompa Aquarium Centrifugal FLUIDA DINGIN
FLUIDA PANAS
Gambar 3.8 Skema Uji Penelitian
3.5.4Diagram Alir Proses Penelitian
Untuk melaksanakan penelitian ini menggunakan langkah-langkah sebagai berikut :
Gambar 3.9Diagram Alir Penelitian
3.5.5Prosedur Percobaan
Proses pengujian terdiri dari beberapa langkah-langkah yaitu sebagai berikut :
1. Memasukkan air ke dalam tangki persedian air.
2. Masukkan air ke dalam tangki air panas dan tangki
air dingin, kedua tangki tersebut diisi samapai melimpah.
3. Jalankan pompa sirkulasi air panas dan sirkulasi air
panas. 4.
Keluarkan vent semua udara dari jalur pipa. 5.
Periksa alat pemanas listrik dengan saklar pada on. 6.
Atur katup sesuai dengan kapasitas aliran yaitu 180 lj, 240lj, 320lj, 360lj. Atur thermostat sebesar
40
o
C untuk menentukan suhu fluida panas. 7.
Catat data suhu keluaran yang dapat dilihat pada instrument alat ukur suhu.
8. Ulangi kembali untuk suhu masukan fluida panas
yaitu 45
o
C, 50
o
C, dan 55
o
C
3.6 Instrumen Simulasi
Instrument simulasi yang digunakan adalah sebagai berikut:
3.6.1 Bahan Simulasi
bahan simulasi yang digunakan yaitu data awal percobaan.
3.6.2 Alat Simulasi
Alat simulasi yang digunakan yaitu 1.
Laptop Laptop yang digunakan untuk melakukan simulasi yaitu :
Merk : ASUS
Tipe :A 43 S
RAM : 2 Gigabyte
3.6.3Diagram Ali
Dalam pen 14.5 digunakan lan
Gambar 3.10 Laptop
Alir Simulasi
pengerjaan perhitungan simulasi dengan softwa langkah-langkah sebagai berikut:
MULAI
GEOMETRI,MESH, SET UP,SOLUTION
DIMASUKKAN PARAMETER YANG
SUDAH DITENTUKAN SIFAT TERMOFISIK,
LAJU ALIRAN, JENIS ALIRAN, DAN JENIS
FLUIDA
ANALISA PARMETER YANG SUDAH DI
TENTUKAN
YA TIDAK
SELESAI KONVERGEN
HASIL ITERASI MENDEKATI HASIL ITERASI SEBELUMNYA
Gambar 3.11 Diagram Alir Simulasi
ware Ansys Fluent
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Perhitungan Teoritis
Dalam perhitungan efektifitas alat penukar kalor secara teoritis digunakan metode iterasi. Adapun bentuk perhitungan iterasi yang dibuat adalah sebagai
berikut.
Gambar 4.1 distribusi suhu pada alat penukar kalor
gambar 4.2 dimensi dari alat penukar kalor Sumber : output Autocad 2007, Juli 2015
abun
gambar 4.3 dimensi tabung APK Sumber : output Autocad 2007, Juli 2015
Kedua fluida adalah air Konfigurasi aliran adalah sejajar
Misalkan: Th = 37
o
C 310K maka didapat harga sifat fisik sebagai berikut,
ρ =
993,3661
kgm
3
Cp =
4178,386
JkgK Pr =
4,615337
µ =
0,00069309
Pa.s k=
0,6274027
WmK. Tc = 35
o
C 308K maka didapat harga sifat fisik sebagai berikut, ρ
=
994,0742
kgm
3
Cp =
4178,218
JkgK Pr =
4,818814
µ =
0,00072056
Pa.s k =
0,6247393
WmK.
Tabung Dalam fluida panas
Q
h
= 240 lj = 6,667.10
-5
m
3
s ṁ
h
= ρ.Q
h
= 993,3661 kgm
3 .
6,667.10
-5
m
3
s =
0,066224407
kgs V
=
h
,|µ µ
.
¶D |---
V =
,, .
Y. ,|µ
µ
.
| |---
V = 0,502518876 ms
Re
h
=
·.¸.K
~
.µ
=
¹¹n,n . ,º ºmm, .n . ,
¹n ¹
= 9363,008854 aliran transisi
Nu =
f8Re -1000 Pr
1 + 12,7 [f m]
|
Dimana: 0 = 0,79 ln 6 − 1,64
0 = 0,79 ln 9363,008854 − 1,64 0 = 0,032068775
Maka:
Nu =
0,03206877589363,008854 -10004,615337
1 + 12,7 [0,032068775 m]
|
½
4,615337
¾
Nu =
v
0,0040085
wv
8363,008854
w
4,615337 1 + 12,7 [0,0040085]
1 2
v
2,7735−1
w
Nu
=
º¢,, º ,,0,063312,,,nº
Nu =
º¢,, º ,¢
Nu =63,80701081 Maka koefisien konveksinya adalah
ℎ =
¿À
~
.Á ÂT
=
n,m , m . ,,¢ , , n
= 3079,437758Wm
2
K
Ruang annulus fluida dingin
Q
c
= 180 lj = 5.10
-5
m
3
s ṁ
c
= ρ.Q
c
=
994,0742
kgm
3 .
5.10
-5
m
3
s = 0,04970371 kgs V
=
h
,|µ µ
.
¶G |---
¶DQ |---
V =
º .
Y. ,|µ
µ
.
|--- |.
|---
V = 0,079717481 ms Re
c
=
·.¸.K
•
K
~Ã
Ä
Re
c
=
¹¹¢, ,¢ . , ,¹,,¢m. , n , º ,
, º
Re
c
=
,n¢,º¢¹ ,
, º
Re
c
=1869,610516 aliran laminar KarenaRe
c
adalah kondisi aliran laminar maka untuk mencari nilai Nusselts
? Q
0,014 0,034
= 0,41 sehingga bilangan nusselts adalah Nu
c
= 8,301073686 hasil interpolasi Maka koefisien konveksinya adalah
h
o
=
¿À
•
. Á ÂOÂMS
=
m,n ,nm . , ¢¢ , n , º
= 305,0592332 Wm
2
K R
f,i
= 0,0002 m
2
°CW R
f,o
= 0,0002 m
2
°CW A
i
= D
i
L = 3,14 0,013 1 = 0,04082 m
2
A
o
= D
o
L = 3,14 0,015 1 = 0,0471 m
2
k
pipa
= 237 Wm.K Pipa Aluminium
1 UA
s
=
1 U
i
A
i
=
1 U
o
A
o
=
R =
1 h
i
A
i
+
R
f,i
A
i
+
ln D
o
D
i
2kL
+
R
f,o
A
o
+
1 h
o
A
o
R =
1 n ,¹,¢n,,ºm 0,04082
+
0,0002 0,04082
+
ln 1532 2237 1
+
0,0002 , ¢,
+
1 n º, º¹nn 0,0471
R =
1 º,,
+0,0048995+
,,º,m 1488,36
+ 0,004247+
1 ¢,nmm¹
R = 0,00795529 + 0,0048995-0,00009614+0,004247+0,0695978
R = 0,086189756 U =
d
?
U =
, ¢ m . , mm¹,º
U = 284,2309377Wm
2
K
C
h
= ṁ
h
c
p,h
= 0,0662244074178,386 = 276,7111337 WK C
c
= ṁ
c
c
p,c
= 0,49703714178,218 = 207,6729358WK
C
min
C
max
=
H
G
H
D
= C =
,,,¹nºm 276,7111337
= 0,75051
NTU = UA
i
C
min
= 284,23093770,04082 207,6729358 = 0,05586817 Eparalel =
ƒ„… [¿Lz O] O
=
ƒ„… [ , ººmm, ,,º º] ,,º º
= 0,052381199
E =
LMT – LMS LMT – LOT
0,052381199 =
¢ – LMS ¢ n
0,052381199 =
¢ – LMS m
Tho = 39,58095041
o
C
Mendapatkan harga Tco digunakan kesetimbangan entalpi ChCc Thi-Tho = Tco-Tci
1,33244 40 -39,58095041 = Tco-32 0,55835 = Tco-32
Tco = 32,55835
o
C Th yang didapat = 40 + 39,580950412= 39,790475
o
C tidak sama dengan pemisalan 37
o
C Tc yang didapat = 32 + 32,558352 = 32,279175
o
C tidak sama dengan pemisalan 35
o
C Dilakukan iterasi yang kedua dengan pemisalan:
Th = 39,790475
o
C , maka didapat sifat fisik sebagai berikut, ρ
= 992,2996 kgm
3
Cp = 4178,77 JkgK Pr =4,34735
µ=0,00065665 Pa.s k= 0,6311089 WmK. Tc = 32,279179
o
C , maka didapat sifat fisik sebagai berikut, ρ
=
995,0446
kgm
3
Cp =
4178,152
JkgK Pr =
5,141632
µ =
0,00076378
Pa.s K =
0,6207654
WmK
Tabung Dalam fluida panas
Q
h
= 240 lj = 6,667.10
-5
m
3
s ṁ
h
= ρ.Q
h
= 995,0446 kgm
3 .
6,667.10
-5
m
3
s = 0,0661533 kgs V
=
h
,|µ µ
.
¶D |---
V =
,, .
Y. ,|µ
µ
.
| |---
V = 0,502518876 ms
Re
h
=
·.¸.K
~
.Ä
=
¹¹n,n . ,º ºmm, .n . ,
ºº
= 9871,987564 aliran transisi
Nu =
f8Re -1000 Pr
1 + 12,7 [f m]
|
Dimana: 0 = 0,79 ln 6 − 1,64
0 = 0,79 ln 9871,987564 − 1,64 0 = 0,031593809
Maka:
Nu =
0,03159380989871,987564-1000 4,34735 1 + 12,7 [0,031593809
m]
|
‰¢,n¢,nº Š
Nu =
v
0,003949
wv
8871,987564
w
4,34735 1 + 12,7 [0,003949]
1 2
v
2,66499−1
w
Nu
=
º,nº ,,0,06285,ºm¢
Nu =
º,nº ,nnm
Nu =65,435395 Maka koefisien konveksinya adalah
ℎ =
¿À
~
.Á ÂT
=
º,¢nºn¹º . ,,¢ , , n
= 3176,681586Wm
2
K
Ruang annulus fluida dingin
Q
c
= 180 ljam = 5.10
-5
m
3
s ṁ
c
= ρ.Q
c
=995,0446 kgm
3 .
5.10
-5
m
3
s = 0,04975223 kgs