Tempat Penelitian Bahan dan Alat
Laju aliran massa air laut di tiap tabung, adalah:
kgs 0,00540
37 0,2
N m
m
c i
= =
=
Maka bilangan Reynold pada tabung, adalah: 882
, 710
000827 ,
0,0117 00540
, 4
μ πd
m 4
Re
c i
i c
= ×
= =
π
Maka bilangan Nusselt pada tabung dapat diperoleh dengan:
667 ,
6 Nu
270,977 5,409.0,01
. 710,882
86 ,
1 Nu
L Pr.d
. Re
86 ,
1 Nu
t 3
1 t
3 1
o t
t
= =
=
Sehingga diperoleh koefisien perpindahan panas pada sisi tabung sebesar: K
Wm 992
, 351
0,0117 0,618
667 ,
6 d
k Nu
h
2 i
c c
c
= ×
= =
Fluida dalam cangkang shell adalah air panas, maka:
K 65
, 13
3 C
40,65 2
38,5 42,8
2 T
T T
ho hi
h
= =
+ =
+ =
Sifat-sifat air pada temperatur T
h
= 313,65 K, dapat diperoleh dari Tabel A.6. Frank P. Incropera [32], dengan interpolasi, maka:
Tabel 5.3. Sifat-sifat air T K
μ kgm.s c
p
Jkg.K k Wm.K
Pr 310
0,000695 4178
0,628 4,620
313,6 μ
h
= 0,000648 c
ph
= 4178,73 k
h
= 0,632 Pr
h
= 4,284 315
0,000631 4179
0,634 4,160
Untuk menentukan koefisien perpindahan panas yang sebenarnya pada sisi cangkang, terlebih dahulu ditentukan koefisien perpindahan panas yang ideal pada
sisi cangkang dengan:
Luas aliran menyilang pada sumbu bundle,
2 m
m t
tp eff
tb, ctl
bb bc
m
m 0,00167
S 0,0127
0,0175 0,0175
0,105 0,013
0,04 S
D L
L D
L L
S
=
−
+ =
− +
=
, maka kecepatan massa: s
kgm 119,617
0,00167 0,2
S m
G
2 m
h h
= =
=
, sehingga diperoleh bilangan Reynold: turbulen
2343,337 0,000648
119,617 0,0127
μ G
d Re
h h
o h
= =
× =
=
Dari Tabel 2.2., untuk bilangan Reynold
2343,337
dan susunan tabung segitiga 30°, diperoleh a
1
= 0,321; a
2
= -0,388; a
3
= 1,45; a
4
= 0,519. Dengan demikian, 164
, 2343,337
0,14 1
1,45 0,14Re
1 a
a
0,519 a
h 3
4
= +
= +
=
, maka:
0157 ,
2343,337 0,0127
0,0175 1,33
0,321 Re
D L
1,33 a
j
388 ,
0,163774 a
h a
t tp
1 I
2
= ×
=
=
−
Sehingga diperoleh koefisien perpindahan panas konveksi yang ideal pada sisi cangkang sebesar:
K Wm
075 ,
979 2
h 4,284
119,617 4178,730
0157 ,
Pr G
c j
h
2 ideal
h, 3
2 3
2 h
h ph
I ideal
h,
= =
=
− −
Kemudian ditentukan faktor-faktor koreksi berdasarkan potongan baffle J
C
, kebocoran baffle J
L
, by pass bundle J
B
, ketidaksamaan jarak baffle J
S
, aliran laminar J
R
, dan viskositas dinding J
μ
, sebagai berikut: Faktor koreksi berdasarkan potongan baffle J
C
: Sudut antara baffle cut relatif terhadap sumbu alat penukar kalor,
° =
− =
− =
− −
803 ,
162 100
44,04 2
1 0,105
0,1317 2cos
100 B
2 1
D D
2cos θ
1 c
ctl s
1 ctl
, fraksi dari luas area yang dibentuk oleh jendela sekat,
405 ,
2 π
803 ,
162 sin
360 803
, 162
2 π
sin θ
360 θ
F
o ctl
o ctl
w
= °
− °
= −
=
, fraksi aliran melintang di antara baffle tips, 190
, 405
, 2
1 2F
1 F
w c
= −
= −
= , sehingga diperoleh faktor koreksi potongan baffle:
686 ,
190 ,
0,72 0,55
0,72F 0,55
J
c C
= +
= +
=
Faktor koreksi berdasarkan kebocoran baffle J
L
: Sudut baffle cut,
° =
− =
− =
− −
308 ,
166 100
44,04 2
1 2cos
100 B
2 1
2cos θ
1 c
1 ds
, luas kebocoran cangkang dengan baffle,
2 sb
o sb
ds o
sb s
sb
m 0,000111
S 166,308
360 0,001
0,1317 0,00436
S θ
360 L
D 0,00436
S =
° −
× ×
× =
− ×
× ×
=
, luas kebocoran tabung ke lubang baffle,
[ ]
[ ]
2 tb
2 2
tb w
tt 2
t 2
tb t
tb
m 0,000133
S 0,405
1 37
0,0127 0,0003
0,0127 4
π S
F 1
N D
L D
4 π
S
= −
× ×
− +
= −
× ×
− +
=
, maka, 0,455
0,000133 0,000111
0,000111 S
S S
r
tb sb
sb s
= +
= +
=
146 ,
0,00167 0,000133
000111 ,
S S
S r
m tb
sb lm
= +
= +
=
, sehingga diperoleh faktor koreksi kebocoran baffle:
[ ]
[ ]
0,791 J
146 ,
2,2 exp
0,455 1
0,44 1
0,455 1
0,44 J
2,2r exp
r 1
0,44 1
r 1
0,44 J
L L
lm s
s L
= ×
− −
− +
− =
− −
− +
− =
Faktor koreksi berdasarkan by pass bundle J
B
: Luas by pass,
[ ]
pl otl
s bc
b
L D
D L
S +
− =
, L
pl
= 0, karena tidak ada by pass lane.
[ ]
2 b
b
m 0,00056
S 0,1177
0,1317 0,04
S =
+ −
=
, perbandingan luas by pass dan luas aliran-silang, 0,335
0,00167 0,00056
S S
F
m b
sbp
= =
=
Dikarenakan Re
h
turbulen, maka C
bh
= 1,25. Sehingga diperoleh faktor koreksi by pass bundle:
[ ]
3 ss
sbp bh
B
2r 1
F C
exp J
− −
= , r
ss
= 0, karena tidak ada sealing strips.
[ ]
0,658 J
2 1
0,335 1,25
exp J
B 3
B
= ×
− ×
− =
Faktor koreksi berdasarkan ketidaksamaan jarak baffle J
S
: Dengan jumlah baffle N
b
= 22 buah, jarak baffle dengan ujung sisi masuk L
bi
= 46,5 mm; jarak baffle dengan ujung sisi keluar L
bo
= 46,5; dan n = 0,6 Re 100, maka:
991 ,
5 ,
46 5
, 46
46,546,5 1
- N
5 ,
46 5
, 46
46,546,5 1
- 22
J
b n
- l
S
= +
+ +
+ =
−n l
Faktor koreksi berdasarkan aliran laminar J
R
dapat diabaikan, karena aliran yang terjadi adalah turbulen.
Faktor koreksi berdasarkan viskositas dinding J
μ
:
K 312,747
T 0,0117
992 ,
351 0,0127
075 ,
2979 304,450
0,0117 992
, 351
313,65 0,0127
075 ,
2979 d
h d
h T
d h
T d
h T
w i
c o
h c
i c
h o
h w
= +
+ =
+ +
=
Dari tabel sifat-sifat air, pada temperatur dinding, dengan interpolasi, diperoleh viskositas sebesar, μ
w
= 0,000660 kgm.s. Sehingga:
0,997 0,000660
0,000648 μ
μ J
0,14 0,14
w h
μ
=
=
=