BAB IV ANALISA DATA
4.1 Analisa Secara Teori Metode NTU
Analisa data yang dilakukan adalah dengan cara membandingkan data yang diambil dari lapangan yang meliputi temperatur air panas keluar T
h,o
dan temperatur air dingin keluar T
c,o
terhadap hasil perhitungan secara teori dengan metode NTU, yang selanjutnya dikaitkan dengan efektifitas alat penukar kalor
tersebut. Dalam menghitung temperatur keluar fluida, digunakan asumsi tidak ada kehilangan panas yang terjadi pada APK karena permukaan luarnya telah diisolasi
dan kapasitas aliran yang terjadi di lapangan dianggap konstan. Jenis alat penukar kalor yang dianalisis adalah tabung sepusat, dengan dimensi seperti pada gambar
4.1. Untuk data di lapangan telah diperoleh temperatur keluar fluida dari hasil
pembacaan alat ukur yang terdapat di lapangan, sehingga selanjutnya dilakukan perhitungan efektifitas alat penukar kalor. Karena temperatur fluida pada sisi
masuk dan sisi keluar telah diketahui, perhitungan efektifitas dapat dilakukan dengan menggunakan perbandingan temperatur. Untuk dapat menggunakan rumus
efektifitas yang tepat, dilakukan terlebih dahulu perhitungan C
min
dan C
maks.
Dengan diperoleh hasil perhitungan C
min
dan C
maks
maka akan dapat digunakan rumus efektifitas yang tepat. Didalam perhitungan ini sifat-sifat fisik fluida
dihitung pada temperatur rata-rata. Hasil perhitungan secara menyeluruh akan ditampilkan dalam bentuk tabel.
Untuk perhitungan secara teori dengan metode NTU, proses perhitungannya ditampilkan berikut ini untuk kondisi satu titik. Hasil perhitungan
secara menyeluruh akan ditampilkan dalam bentuk tabel. Satu titik yang dimaksud adalah pada kondisi titik, temperatur fluida panas masuk T
h,i
60 °C dan temperatur fluida dingin masuk T
c,i
30 °C pada debit masuk fluida panas 100 ljam dan debit masuk fluida dingin 100 ljam. Fluida yang dianalisis sebagai
fluida panas dan fluida dingin adalah air. Diameter dalam tube APK 17 mm dan
diameter luar APK 19 mm. Diameter dalam anulus 27.6 mm. Panjang APK adalah 1 m. Berikut ini adalah gambar APK dan contoh perhitungan pada 1 titik.
satuan dalam milimeter
Gambar 4.1 Dimensi APK tabung sepusat
Iterasi 1
Andaikan : T
h
= 45°C ρ = 990,219 kgm
3
c
p
= 4179,806 Jkg K
Pr = 3,92008 μ = 5,9789.10
-4
N.sm
2
k = 0,6375 Wm.K T
c
= 40°C ρ = 992,2433 kgm
3
c
p
= 4178,793 Jkg K Pr = 4,33427
μ = 6,5487.10
-4
N.sm
2
k = 0,6313 Wm.K
Aliran didalam Pipa bagian dalam Tube
Q = 2,778.10
-5
m
3
s Q = A.V
2,778.10
-5
= 4 0,017
2
V V = 0,1225 ms
Re = =
= 3449,014 ṁ
h
= ρ Q = 990,219 2,778.10
-5
= 0,02751 kgs f = 0,790 ln Re – 1,64
-2
= 0,790 ln 3449,014 – 1,64
-2
= 0,04349 Nu =
= = 21,8216
h
i
= =
= 818,31 Wm
2
°C
Aliran didalam Anulus
Q = 2,778.10
-5
m
3
s Q = A.V
2,778.10
-5
= 4 0,0276
2
- 0,019
2
V V = 0,0883 ms
Re = =
= 1150,5943 ṁ
c
= ρ Q = 992,2433 2,778.10
-5
= 0,02756 kgs Nu = 3,66 +
= 3,66 + = 5,53083
h
o
= =
= 406,00151 Wm
2
°C
R
f,i
= 0,0002 m
2
°CW R
f,o
= 0,0002 m
2
°CW A
i
= D
i
L = 3,14 0,017 1 = 0,05338 m
2
A
o
= D
o
L = 3,14 0,019 1 = 0,05966 m
2
k
pipa
= 401 Wm.K Pipa Tembaga
= =
=
R = +
+ +
+ R =
+ +
+ +
= 0,022893 + 3,7467.10
-3
+ - 4,4167.10
-5
+ 3,35233.10
-3
+ 0,041285 = 0,071233 °CW
U = =
= 262,991 Wm
2
°C
C
h
= ṁ
h
c
p,h
= 0,02751 4179,806 = 114,9865 WK C
c
= ṁ
c
c
p,c
= 0,02756 4178,793 = 115,1675 WK =
= C = = 0,9984
NTU = =
= 0,122088
ε =
= = 0,108814
ε =
0,108814= = 56,73558 °C
C
h
T
h,i
– T
h,o
= C
c
T
c,o
– T
c,i
0,9984 60 – 56,73558 = T
c,o
– 30 T
c,o
= 33,2592 °C
T
h
= = 58,36779 °C
T
c
= = 31,6296 °C
Iterasi 2
Andaikan : T
h
= 58,3679 °C ρ = 983,9709 kgm
3
c
p
= 4184,142 Jkg K
Pr = 3,056558 μ = 4,7683.10
-4
N.sm
2
k = 0,6522827 Wm.K T
c
= 31,6292 °C ρ = 995,1907 kgm
3
c
p
= 4178,164 Jkg K Pr = 5,195606
μ = 7,71.10
-4
N.sm
2
k = 0,62013 Wm.K
Aliran didalam Pipa bagian dalam Tube
Q = 2,778.10
-5
m
3
s V = 0,1225 ms
Re = =
= 4295,7 ṁ
h
= ρ Q = 983,5546 2,778.10
-5
= 0,027335 kgs f = 0,790 ln Re – 1,64
-2
= 0,790 ln 4351,873 – 1,64
-2
= 0,04051 Nu =
= = 25,50733
h
i
= =
= 978,7052 Wm
2
°C
Aliran didalam Anulus
Q = 2,778.10
-5
m
3
s V = 0,0883 ms
Re = =
= 980,23 ṁ
c
= ρ Q =
2,778.10
-5
= 0,027646 kgs Nu = 3,66 +
= 3,66 + = 5,5617
h
o
= =
= 400,046 Wm
2
°C
R = +
+ +
+
= 0,067991 °CW U =
= = 275,531 Wm
2
°C
C
h
= ṁ
h
c
p,h
= 0,027335 4184,142 = 114,372 WK C
c
= ṁ
c
c
p,c
= 0,027646 4178,164 = 115,511 WK =
= C = = 0,990141
NTU = =
= 0,1286
ε =
= = 0,11401
ε =
0,11401= = 56,5798 °C
C
h
T
h,i
– T
h,o
= C
c
T
c,o
– T
c,i
0,990141 60 – 56,5798 = T
c,o
– 30 T
c,o
= 33,3865 °C
T
h
= = 58,2899 °C
T
c
= = 31,6933 °C
Iterasi 3
Andaikan : T
h
= 58,2899 °C ρ = 984,0106 kgm
3
c
p
= 4184,11 Jkg K Pr = 3,060774
μ = 4,7743.10
-4
N.sm
2
k = 0,652205 Wm.K T
c
= 31,6933 °C ρ = 995,1703 kgm
3
c
p
= 4178,162 Jkg K Pr = 5,188005
μ = 7,6996.10
-4
N.sm
2
k = 0,62022 Wm.K
Aliran didalam Pipa bagian dalam Tube
Q = 2,778.10
-5
m
3
s V = 0,1225 ms
Re = =
= 4290,5
ṁ
h
= ρ Q =
2,778.10
-5
= 0,027336 kgs f = 0,790 ln Re – 1,64
-2
= 0,790 ln 4290,5 – 1,64
-2
= 0,040522
Nu =
= = 25,4871
h
i
= =
= 977,8132 Wm
2
°C
Aliran didalam Anulus
Q = 2,778.10
-5
m
3
s V = 0,0883 ms
Re = =
= 981,54 ṁ
c
= ρ Q =
2,778.10
-5
= 0,027646 kgs Nu = 3,66 +
= 3,66 + = 5,5615
h
o
= =
= 401,0898 Wm
2
°C
R = +
+ +
+
= 0,068004 °CW U =
= = 275,4787 Wm
2
°C C
h
= ṁ
h
c
p,h
= 0,027336 4184,11 = 114,376 WK C
c
= ṁ
c
c
p,c
= 0,027646 4178,162 = 115,509 WK =
= C = = 0,9902
NTU = =
= 0,12857
ε =
= = 0,113985
ε =
0,113985= = 56,5805 °C
C
h
T
h,i
– T
h,o
= C
c
T
c,o
– T
c,i
0,990141 60 – 56,5798 = T
c,o
– 30 T
c,o
= 33,386 °C
T
h
= = 58,2902 °C
T
c
= = 31,693 °C
Karena T
h
dan T
c
yang dihitung telah mendekati T
Kategori