4.2. Pengolahan Data
Untuk data pengujian pada laju aliran air 6,309.10
-5
m
3
s dilakukan pengolahan data sebagai berikut :
Kondisi pengoperasian, sisi udara :
Temperatur udara masuk T
ci
= 30 C = 303 K
Laju aliran massa udara
ṁ
c
Kecepatan udara v = 5 ms
Luas penampang radiator A
fr
= 345 x 417 10
-6
m
2
= 0,143865 m
2
Dari tabel diperoleh ρ
udara
30
o
C = 1,151416 kgm
3
Maka, m
c
= v . A
fr
. ρ = 5 ms 0,143865 m
2
1,151416 kgm
3
= 0,8282423 kgs
Kondisi pengoperasian, sisi air
Temperatur air masuk T
hi
= 80 C = 353 K
Laju aliran massa air
ṁ
h
Laju aliran air = 6,309.10
-5
m
3
s Dari tabel diperoleh ρ
air
80
o
C = 972,0062 kgm
3
Maka, m
h
= 0,061324 kgs
Karakteristik radiator
Panjang pipa L
1
= 0,345 m
Tebal pipa δ
t
= 0,00025 m
Dimensi dalam pipa l
t,i
x t
t,i
= 0,01 m
×
0,002 m
Dimensi luar pipa l
t,o
x t
t,o
= 0,0105 m
×
0,0025 m
Universitas Sumatera Utara
Jumlah baris pipa N
t,t
= 34
Jumlah kolom pipa N
t,l
= 2
Susunan pipa = segiempat
Jarak antar pipa P
t
= 0,009 m
Tebal sirip δ
f
=0,000125 m
Jarak antar puncak sirip P
f
= 0,004 m
Jumlah puncak siripbaris N
P,f
= 86
Jumlah baris sirip N
t,f
= 35
jumlah kolom sirip N
l,f
= 2
lebar sirip l
t,o
= 0,0105 m
panjang sirip = 0,01 m
material sirip k
f
= 400 Wm.K
tebal radiator L
2
= 0,04 m
lebar radiator L
3
= 0,417 m
Dari data diatas maka karakteristik radiator selanjutnya dapat diperoleh, antara lain : A.
sisi udara
luas permukaan pipa A
to
A
to
=
2 0,0105+ 0,0025 × 0,345× 68= 0,60996 m
2
luas sirip A
f
A
f
=
70× 86× 2× 2 0,01× 0,0105 + 1,25.10
-4
× 0,01
=
2,
5585
m
2
luas total sisi udara A
c
=
A
t o
+ A
f
= 0,60996 + 2,5585 = 3,16846 m
area frontal
A
fr,c
=
L
1
× L
3
=
0,345× 0,417= 0,
14386
m
2
Universitas Sumatera Utara
area bebas alir A
o,c
A
o,c
=
A
fr ,c
- 2,5.10 × 0,345× 34 + 1,25.10
-4
× 0,01× 2× 86× 35
=
0,10701 m
2
diameter hidrolik D
h,c
=
4A
oc
.L A
c
=
4 × 0,10701× 0,04
3,16846
=
0,0054038 m
B. sisi air
luas total sisi air A
h
=
2 0,01+ 0,002 × 0,345× 68= 0,
56304
m
2
area frontal A
fr,h
=
L
2
× L
3
= 0,04 × 0,417 = 0,01668 m
area bebas alir A
o,h
=
0,01 × 0,002 × 68 = 0,00136 m
diameter hidrolik D
h,h
=
0,00333 m
kondisi temperatur masuk dan keluar fluida air dan udara dari tabel 4.1 T
ci
= 30 C = 303 K
T
hi
= 80 C = 353 K
T
co
= 35,33 C = 308,33 K
T
ho
= 67,83 C = 340,83 K
Gambar 4.1. Distribusi temperatur radiator.
T
hi
= 80 C
ṁ
h
= 0,061324 kgs T
ho
= 67,83 T
co
= 35,33 ṁ
c
= 0,828242 kgs T
ci
= 30 C
Universitas Sumatera Utara
T
c
=
T
co
+ T
ci
2
=
308,33+ 303 2
=
305,665 K
T
h
=
T + T
ho
2
=
353+ 338 2
=
346,915 K
Dari nilai temperatur rata-rata diatas maka sifat-sifat udara dan air dapat diperoleh melalui tabel seperti yang dilampirkan berikut ini.
Tabel 4.12. Sifat udara pada T
c
= 305,665 K. T K
N.sm Cp
c
Jkg.K k Wm.K
Pr v m
3
kg 300
0,00001846 1007
0,0263 0,707
0,86103 305,665
0,00001873 1007,2266
0,026719 0,70621
0,877345
350 0,00002082
1009 0,03
0,700 1,00503
Tabel 4.13. Sifat air pada T
h
= 346,915 K. T K
N.sm Cp
h
Jkg.K k Wm.K
Pr v m
3
kg 345
0,000389 4191
0,668 2,45
1,024 346,915 0,00037981
4192,532 0,668
2,38872 1,025149
350 0,000365
4195 0,668
2,29 1,027
Bilangan Reynolds
Sisi udara
G =
ṁ
A
,
= 0,8282423
0,10701 = 7,739859
kg s. m
⁄
Re = D
,
× G µ
= 0,0054038 × 7,739859
0,00001873 Re = 2233,341361
Universitas Sumatera Utara
Sisi air
G =
ṁ
A
,
= 0,06132
0,00136 = 45,091082
k g s. m
⁄
Re = D
,
× G µ
= 0,00333 × 45,091082
0,000379808 Re =
395,34
Bilangan Stanton dan f
Sisi udara Tabel 4.14. Karakteristik sirip 14.77.
Re StPr
23
f
14.77
2500 0,00435
0,0133 2233,341361
0,004461997 0,014046644
2000 0,00456
0,0147
Maka bilangan stanton-nya St
= 0,004461997
0,793029315 = 0,0056265
Bilangan Nusselt
Dari gambar 2.10, dapat diperoleh bilangan nusselt dengan karakteristik pipa : a = 0,002 m ; b = 0,01 m dengan panas masuk konstan.
Setelah diinterpolasi, maka diperoleh bilangan Nusselt air di dalam pipa : Nu = 5,7059
Koefisien Perpindahan Panas
Sisi udara
h = St. G. Cp = 0,0056265 × 7,739859 × 1007,2266 = 43,86332 W m
⁄
. K
Universitas Sumatera Utara
Sisi air
h = Nu. k
D =
5,7059 × 0,668 0,00333
= 1144,606967 W m . K
Perpindahan Panas Menyeluruh
Sisi udara Dengan melakukan pendekatan pada gambar 2.12 diperoleh η
f
, pada :
m =
2. h k.
δ
= 2 × 43,86332
400 × 0,000125 = 41,88714
m
m. l = 41,88714 × 0,009
2 = 0,188492
Sehingga, η
= 0,98
η
,
= 1
−
A A
1
− η
= 1
−
2,5585 3,16846
1
−
0,98 = 0,98385
Sementara nilai η
o,h
=1, sebab tidak terdapat sirip pada bagian dalam pipa radiator. Untuk dampak fouling juga dapat diabaikan karena kondisi radiator masih baru dan
durasi penelitian tidak sampai menimbulkan pengotoran pada dinding dalam pipa. Maka perpindahan panas menyeluruh sisi dingin, adalah :
1 U
= 1
η
. h +
1 A
A
⁄
h 1
U =
1 0,98385 × 43,86332
+ 1
0,56304 3,16846
⁄
1144,60697 U = 36,01086967
W m . K
⁄ Dan perpindahan panas menyeluruh sisi panas, adalah :
1 U
= 1
h +
1 A
A
⁄ η
,
.h
Universitas Sumatera Utara
1 U
= 1
1144,60697 +
1 3,16846 0,56304
⁄
0,98385 × 43,86332 U =
202,64808 W m . K
⁄
Efektivitas Radiator
C = C
×
ṁ
= 1007,2266 × 0,8282423 = 834,22769 W K
⁄ = C
max
C = C
×
ṁ
= 4192,532 × 0,0613239 = 257,10229
W K
⁄ = C
min
Maka, dengan menggunakan persamaan 2.19 untuk C
h
= C
min
diperoleh ; ε
= T
−
T T
−
T =
353
−
340,83 353
−
308,33 = 0,27244
Penurunan Tekanan
Dengan menggunakan persamaan 2.21 maka: Penurunan tekanan udara,
∆
P = G
2. g v. f
L r
= 7,739859
2 1 0,8773452 × 0,014046644
0,04 0,0054038 4
⁄ ∆
= 10,9295 Pa
Penurunan tekanan air, ∆
P = G
2. g v. f
L r
Dengan melihat grafik pada gambar 2.11 untuk pipa persegi panjang dengan ba = 5, diperoleh f .Re = 19, maka
= 19
395,34 = 0,0480599
Sehingga, ∆
P = 45,091082
2. 1 1,025149 × 0,0480599
0,345 0,00333 4
⁄ ∆
P = 20756,59 Pa = 20,75659
k Pa
Universitas Sumatera Utara
Nilai koefisien konveksi, perpindahan panas menyeluruh, efisiensi dan penurunan tekanan pada kedua fluida untuk kondisi kecepatan udara yang lain seperti
yang ditampilkan pada tabel 4.1 sampai dengan tabel 4.11 dapat diperoleh dengan melakukan perhitungan yang sama seperti diatas. Adapun hasil perhitungannnya
dapat dilihat pada tabel berikut :
Tabel 4.15. Hasil perhitungan pada setiap variasi kecepatan udara. Q
air
m
3
s
.10
-5
h
c
Wm
2
.K
h
h
Wm
2
.K
U
c
Wm
2
.K
U
h
Wm
2
.K
∆
P
udara
Pa
∆
P
udara
Pa
6,309 43,86332 1144,6069 36,01086 202,64808 27,24
10,929 20,7566
12,618 43,83916 1144,6069 35,99453 202,55619 23,82
10,931 41,1027
18,927 43,83605 1144,6069 35,99244 202,5444
21,49 10,933
61,2557 25,236
43,83424 1144,6069 35,99121 202,53751 13,01 10,9378
81,188 31,545
43,8347 1144,6069 35,99152 202,53926 13,09
10,9385 100,983
37,854 43,82982 3146,5218 40,55338 228,21069 13,11
10,9384 119,952
44,163 43,85277 3566,5026 40,92274 230,28928 13,73
10,9453 139,356
50,448 43,83884 3975,6144 41,1842
231,76033 13,79 10,945
158,661 56,781
43,85844 4377,4996 41,42328 233,10602 14,7 10,9542
177,702 63,09
43,88591 4769,5488 41,63017 234,2703 15,74
10,9648 196,817
69,399 43,85601 5171,0475 41,76237 235,01421 15,15
10,9579 214,382
4.3. Pembahasan
Kategori