Pembahasan HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
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 selongsong 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 fluida pada temperatur dinding J
μ
:
K 312,308
T 0,0117
752 ,
352 0,0127
118 ,
2966 06
3 0,0117
752 ,
352 313
0,0127 118
, 2966
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
= 0,00067 kgm.s. Sehingga:
0,998 0,00067
0,00066 μ
μ J
0,14 0,14
w h
μ
=
=
=
Dengan demikian, koefisien perpindahan panas konveksi sebenarnya pada sisi cangkang dapat ditentukan dengan:
K Wm
1048,543 h
118 ,
2966 0,998
991 ,
658 ,
791 ,
0,686 h
h J
J J
J J
h
2 h
h ideal
h, μ
S B
L C
h
= ×
× ×
× =
=
Dari tabel sifat-sifat air laut, pada temperatur dinding, dengan interpolasi, diperoleh viskositas sebesar, μ
p
= 0,000708 kgm.s. Maka koefisien perpindahan panas konveksi pada sisi tabung akibat viskositas fluida pada temperatur dinding,
adalah:
K Wm
359,070 0,000708
0,00080 752
, 352
μ μ
752 ,
352 h
2 0,14
0,14 p
c c
=
⋅
=
⋅
=
Dari Tabel A.1. Frank P. Incropera [33] pada temperatur dinding T
w
=312,308 K, dengan interpolasi, diperoleh konduktivitas termal dinding tabung k
w
= 400,015 WmK.
Dengan demikian, koefisien perpindahan panas menyeluruh dapat ditentukan dengan:
K Wm
382 ,
251 U
1048,543 1
0,0117 0,0127
ln 400,015
2 0,0107
359,070 1
0,0117 0,0127
1 U
h 1
d d
ln 2k
d h
1 d
d 1
U
2 o
o h
i o
i c
i o
o
= +
+ =
+
+
=
Keefektifan alat penukar kalor ditentukan dengan:
JsK 806,536
683 ,
032 4
0,2 c
m C
pc c
c
= ×
= =
JsK 835,720
6 ,
4178 0,2
c m
C
ph h
h
= ×
= =
Dapat dilihat bahwa C
c
= C
min
, maka: 0,965
720 ,
835 536
, 806
C =
= =
h c
C C
2 o
t o
m 1,440
0,977 0,0127
π 37
L d
π N
A =
⋅ ⋅
⋅ =
⋅ ⋅
⋅ =
0,449 536
, 806
440 ,
1 382
, 251
N =
⋅ =
⋅ =
c o
o
C A
U
Sehingga, diperoleh efektivitas sebesar:
[ ]
[ ]
[ ]
[ ]
75 ,
23 2375
, ε
965 ,
1 449
, exp
1 965
, 1
449 ,
exp 1
965 ,
1 965
, 1
2 ε
C 1
N exp
1 C
1 N
exp 1
C 1
C 1
2 ε
1 2
1 2
2 1
2 2
1 2
1 2
1 2
2 1
2 2
1 2
= =
+ −
− +
− +
× +
+ +
=
+
− −
+ −
+ ×
+ +
+ =
− −
Temperatur keluar air laut dihitung dengan cara:
C 31,651
T C
28 C
42,8 0,237
C 28
T T
T ε
T T
T T
T T
ε
co co
ci hi
ci co
ci hi
ci co
° =
° −
° +
° =
− +
= −
− =
Dengan menggunakan rumus kesetimbangan termodinamika, maka:
C 39,275
T C
28 C
31,651 835,72
806,536 C
42,8 T
T T
C C
T T
T T
C T
T C
T T
cp m
T T
cp m
Q
ho ho
ci co
h c
hi ho
ho hi
h ci
co c
ho hi
h h
ci co
c c
° =
° −
° ⋅
− °
= −
⋅ −
= −
⋅ =
− ⋅
− ⋅
⋅ =
− ⋅
⋅ =
Kemudian, T
co
dan T
ho
diuji pada harga temperatur rata-ratanya:
C 41,037
2 39,275
42,8 2
T T
T C
29,825 2
31,651 28
2 T
T T
ho hi
h co
ci c
° =
+ =
+ =
° =
+ =
+ =
Dikarenakan harga
c
T
dan
h
T akhir belum sama dengan harga
c
T
dan
h
T yang dimisalkan, maka proses berulang, dengan memisalkan harga
c
T
dan
h
T langsung dari harga
c
T
dan
h
T akhir. Dan diperoleh harga yang sama konvergen pada iterasi ke-4, dengan harga
c
T
dan
h
T masing-masing adalah 29,833
o
C dan 41,031
o
C. Dengan dengan cara yang sama untuk setiap variasi baffle cut, diperoleh hasil seperti pada tabel berikut:
Tabel 5.9. Hasil perhitungan teoritis. Baffle
Cut T
ho o
C T
co o
C Uo
Wm
2
K ε
44,04 39,409
31,515 252,874
23,75 32,65
39,268 31,661
267,822 24,74
21,26 39,193
31,738 275,883
25,26 9,11
39,262 31,667
268,397 24,78
Dengan membandingkan hasil teoritis pada data ekperimental, dapat dilihat grafik sebagai berikut:
10 20
30 40
50
10 20
30 40
50 teori
eksperimen
Gambar 5.10. Grafik Baffle Cut vs temperatur keluar air, T
ho
.
10 20
30 40
50
10 20
30 40
50
teori eksperimen
Gambar 5.11. Grafik Baffle Cut vs temperatur keluar air laut, T
co
. Dari kedua gambar grafik diatas dapat dilihat, baik teori maupun
eksperimen, menunjukkan karakteristik yang mendekati sama dengan harga yang tidak jauh berbeda. Hal ini menunjukkan data pengujian dalam eksperimen ini
adalah valid. T
ho o
C
Baffle Cut
Baffle Cut T
co o
C