4.5. Perhitungan Laju Perpindahan Kalor Nyata , Laju Perpindahan Kalor Maksimum dan Efektivitas
4.5.1. Laju perpindahan kalor nyata
Laju perpindahan kalor nyata yang terjadi pada alat penukar kalor shell and
tube dari panas gas buang ke fluida air dengan kondisi laju aliran massa gas buang rata-rata dapat dihitung dengan persamaan 2.1,yaitu
Q = .cp
,h
. T
h,i
– T
h,o o
mt dimana :
= 0,044 kgs
o
mt = 0.009 kgs
o
ms T
h,I
= 159,68
o
C T
h,o
= 95,09
o
C cp,h = 942 Jkg.K
sehingga :
Q = 0,04353 . 942 . 159,68 - 95,09 = 2648,530 Watt = 2,649 kW
4.5.2. Laju perpindahan kalor maksimum
Laju perpindahan kalor maksimum dapat dihitung dengan persamaan :
Q
mak
= C
min
T
h,i
– T
c,i
dimana : = 0,044 kgs
o
mt
Zainuddin : Studi Eksperimental Efektivitas Alat Penukar Kalor Shell and Tube Dengan Memanfaatkan Gas…, 2006 USU e-Repository © 2008
= 0.009 kgs
o
ms T
h,I
= 159,68
o
C T
h,o
= 95,09
o
C T
c,i
= 28 ,0
o
C T
c,o
= 99,43
o
C cp,h = 942 Jkg. K
cp,c = 4181,4 Jkg. K C
h
= . cp,h = 41,005 W K
o
mt Cc =
. cp,c = 37,089 W K
o
ms sehingga :
Q
mak
= C
min
T
h,i
– T
c,i
= 37,089 159.68-28.0 = 4883,882 Watt = 4,884 kW
Hasil perhitungan laju perpindahan kalor nyata dan laju perpindahan kalor maksi- mum selengkapnya dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya dapat
ditabelkan terlihat pada lampiran 7.
4.5.3. Efektivitas Efektivitas alat penukar kalor didefinisikan sebagai perpindahan kalor nyata
terhadap perpindahan kalor maksimum yang mungkin. Perpindahan kalor maksimum
didapat bila salah satu fluida mengalami perubahan temperatur yang maksimum . Fluida yang mungkin mengalami beda temperatur maksimum adalah fluida yang
Zainuddin : Studi Eksperimental Efektivitas Alat Penukar Kalor Shell and Tube Dengan Memanfaatkan Gas…, 2006 USU e-Repository © 2008
mempunyai kapasitas kalor terkecil. Penyimpangan temperatur antara hasil pengamatan dengan hasil perhitungan rata-rata dibawah 10 , sehingga
temperatur hasil perhitungan dapat dipergunakan sebagai data untuk menghitung efektivitas alat penukar kalor. Dengan mempergunakan persamaan 2.5 efektivitas
alat penukar kalor untuk beban nol pada putaran 1500 rpm dapat dihitung yaitu :
100 Q
Q
max
× =
∈
dimana Q = 2648,530 Watt = 2,649 kW
Q
mak
= 4883,882 Watt = 4,884 kW sehingga :
242 ,
54 100
4,883882 2,64853
= ×
= ∈
Hasil perhitungan efektivitas selengkapnya dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya dapat ditabelkan terlihat pada lampiran 7.
Zainuddin : Studi Eksperimental Efektivitas Alat Penukar Kalor Shell and Tube Dengan Memanfaatkan Gas…, 2006 USU e-Repository © 2008
4.6. Hubungan Temperatur Air Keluar, Temperatur Gas Buang Keluar, Laju Aliran Massa Air dan Laju Perpindahan Kalor
4.6.1. Hubungan laju aliran massa air terhadap temperatur air keluar dan temperatur gas buang keluar
Dari hasil pengamatan tabel 4.1 sd tabel 4.4 dapat diplot dalam bentuk grafik seperti pada gambar 4.1. sd gambar 4.4. Grafik menunjukkan, bahwa
temperaur air keluar dan temperatur gas buang yang keluar dari alat penukar kalor turun dengan bertambahnya laju aliran massa air. Namum penurunan ini tidak
berlangsung terus untuk temperatur gas buang keluar, setelah mencapai temperatur minimum, temperatur gas buang keluar akan naik kembali dengan bertambahnya
laju aliran massa air. Hal ini berarti kalor yang diserap oleh fluida air berkurang sehingga membuat temperatur gas buang yang keluar bertambah naik
25 50
75 100
125
0.00 0.03
0.06 0.09
0.12 0.15
0.18 0.21
0.24 0.27
ms kgs
Tc ,o
C Th,
o C
Tc,o put. 1500 rpm Tc,o put. 2000 rpm
Tc,o put. 2500 rpm Th,0 put.1500 rpm
Th,o put. 2000 rpm Tc,o put. 2500 rpm
Gambar 4.1. Hubungan Laju Aliran Massa Air Terhadap Temperaur air Keluar dan Temperatur Gas Buang Keluar untuk Beban nol
Zainuddin : Studi Eksperimental Efektivitas Alat Penukar Kalor Shell and Tube Dengan Memanfaatkan Gas…, 2006 USU e-Repository © 2008
25 50
75 100
125
0.00 0.03
0.06 0.09
0.12 0.15
0.18 0.21
0.24 0.27
ms kgs T
c ,o
C T
h ,o
C
Tc,o put. 1500 rpm Tc,o put. 2000 rpm
Tc,o put. 2500 rpm Th,0 put.1500 rpm
Th,o put. 2000 rpm Th,o put. 2500 rpm
Gambar 4.2. Hubungan Laju Aliran Massa Air Terhadap Temperaur air Keluar dan Temperatur Gas Buang Keluar untuk Beban 10 kW
25 50
75 100
125
0.00 0.03
0.06 0.09
0.12 0.15
0.18 0.21
0.24 0.27
ms kgs T
c ,o
C T
h ,o
C
Tc,o put. 1500 rpm Tc,o put. 2000 rpm
Tc,o put. 2500 rpm Th,0 put.1500 rpm
Th,o put. 2000 rpm Th,o put. 2500 rpm
Gambar 4.3. Hubungan Laju Aliran Massa Air Terhadap Temperaur air Keluar dan Temperatur Gas Buang Keluar untuk Beban 20 kW
Zainuddin : Studi Eksperimental Efektivitas Alat Penukar Kalor Shell and Tube Dengan Memanfaatkan Gas…, 2006 USU e-Repository © 2008
25 50
75 100
125
0.00 0.03
0.06 0.09
0.12 0.15
0.18 0.21
0.24 0.27
ms kgs Tc
,o C
Th, o
C
Tc,o put. 1500 rpm Tc,o put. 2000 rpm
Tc,o put. 2500 rpm Th,0 put.1500 rpm
Th,o put. 2000 rpm Th,o put.2500 rpm
Gambar 4.4. Hubungan Laju Aliran Massa Air Terhadap Temperaur air Keluar dan Temperatur Gas Buang Keluar untuk Beban 30 kW
4.6.2. Hubungan temperatur air keluar terhadap laju perpindahan kalor
Kategori