55
2.13 Persamaan Yang Digunakan Dalam Perhitungan
• Andaikan Tho dan Tco
• Diperoleh sifat – sifat kedua fluida pada suhu Th dan Tc
A. Aliran didalam Pipa bagian dalam
Persamaan yang digunakan yaitu : 1.
Mencari kecepatan aliran fluida, Reynold dan laju aliran massa diameter yang digunakan adalah diameter pipa bagian dalam
Q = A.V Re =
ρ V D μ
ṁ
h
= ρ Q
2. Bila Reynold yang didapat adalah aliran laminar maka persamaan yang
digunakan untuk mencari bilangan Nusselt pada aliran di dalam tabung adalah
Nu = 3,66 +
0,065 DL Re Pr 1 + 0,04 [DL Re Pr]
23
3. Bila Aliran transisi atau aliran turbulen maka digunakan persamaan
Gnielinski 1976 untuk mendapatkan bilangan Nusselt Nu =
f8 Re – 1000 Pr 1 + 12,7 f8
0,5
Pr
23
– 1
f = 0,790 ln Re – 1,64
-2
Persamaan Gnielinski ini berlaku untuk rentang Re 2300Re5.10
6
4. Koefisien konveksi pada bagian dalam aliran pipa diperoleh denggan
persamaan : h
i
=
k Nu D
B. Aliran didalam Anulus
1. Mencari kecepatan aliran fluida, Reynold dan laju aliran massa diameter
yang digunakan adalah diameter hidrolik Q = A.V
A= 4 D
o 2
– D
i 2
Re =
ρ V D μ
ṁ
c
= ρ Q
2. Bila Reynold yang didapat adalah aliran laminar maka persamaan yang
digunakan untuk mencari bilangan Nusselt pada aliran di dalam Anulus adalah dengan menggunakan tabel bilangan Nusselt pada pipa annulus
sepusat dapat dilihat pada Tabel 2.2 3.
Bila Aliran transisi atau aliran turbulen maka digunakan persamaan Gnielinski 1976 untuk mendapatkan bilangan Nusselt
Nu =
f8 Re – 1000 Pr 1 + 12,7 f8
0,5
Pr
23
– 1
f = 0,790 ln Re – 1,64
-2
Persamaan Gnielinski ini berlaku untuk rentang Re 2300Re5.10
6
4. Koefisien konveksi pada bagian anullus diperoleh denggan persamaan :
h
o
=
k Nu D
h C.
Efektifitas
1. Setelah diperoleh h
i
dan h
o
maka diperoleh fouling factor dari tabel 2.3 yaitu :
R
f,i
= 0,0002 m
2
°CW R
f,o
= 0,0001 m
2
°CW
57 2.
Mencari koefisien perpindahan panas menyeluruh U dengan persamaan : A
i
= D
i
L A
o
= D
o
L k
pipa
= 237 Wm.K Pipa Aluminium
1 UA
s
=
1 U
i
A
i
=
1 U
o
A
o
=
R =
1 h
i
A
i
+
R
f,i
A
i
+
ln D
o
D
i
2 kL
+
R
f,o
A
o
+
1 h
o
A
o
U =
1 R A
s
3. Mencari nilai C
min
, C
maks
dan C C
h
= ṁ
h
c
p,h
C
c
= ṁ
c
c
p,c
C
min
C
max
=
C
c
C
h
= C 4.
Mencari nilai NTU dan ε untuk aliran berlawanan
NTU =
U A C
min
ε =
1 - exp �- NTU �1 - C��
1 - C �exp �- NTU �1 - C���
Setelah mendapatkan nilai ε maka dilanjutkan dengan mencari nilai
temperature keluar kedua fluida. Pada penelitian ini methanol memiliki C
p
yang rendah sehingga C
c
menjadi C
min
dan persamaan efektifitas yang digunakan untuk mencari T
c,o
adalah ε =
T
c,o
– T
c,i
T
h,i
– T
c,i
Setelah diperoleh T
c,o
maka T
h,o
dapat dicari dengan menggunakan persamaan kesetimbangan entalpi :
C
h
T
h,i
– T
h,o
= C
c
T
c,o
– T
c,i
Setelah diperoleh Tho dan Tco dilanjutkan kembali ke iterasi berikutnya hingga Tho dan Tco yang diandaikan mendekati atau sama.
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latarbelakang
Perkembangan teknologi yang diciptakan pada masa kini merupakan upaya dalam mempermudah manusia untuk melakukan berbagai kegiatan.
Teknologi diciptakan tidak hanya untuk mempermudah pekerjaan manusia, tetapi untuk meningkatkan nilai ekonomis juga yang berdampak kepada tingkat
kesejahteraan manusia itu juga. Misalnya alat penukar kalor yang merupakan salah satu alat yang digunakan untuk memindahkan kalor dari suatu fluida ke
fluida yang lain atau dengan kata lain panas yang dipindahkan dari fluida panas akan sama dengan panas yang diterima oleh fluida dingin
Dalam dunia industri alat penukar kalor ini sangat banyak digunakan. Berbagai jenis alat penukar kalor digunakan untuk mencapai tujuan yang
diinginkan, seperti untuk memanaskan produk ataupun untuk mendinginkan produk. Misalkan pada industri zat kimia yang menginginkan suhu tertentu untuk
mencegah produk mereka membeku pada saat dialirkan, pada industri penghasil listrik seperti PT. PLN dalam mengkondensasikan kembali uap panas menjadi air
agar dapat dipakai lagi untuk proses berikutnya ataupun untuk memanaskan produk kimia.
Pada Laboratorium Instalasi Uap di Departemen Teknik Mesin, USU Universitas Sumatera Utara terdapat alat penukar kalor tabung sepusat yang
dirancang bangun oleh “Hendrico” rekan skripsi penulis. Pada alat penukar kalor tabung sepusat ini belum diketahui keefektifan dari benda tersebut dengan fluida
yang berbeda. Dalam industri pembuatan formalin salah satu bahan bakunya adalah
metanol sehingga pada penelitian ini digunakan metanol sebagai salah satu fluida dalam percobaan dengan melewatkan air panas untuk memanaskan metanol
tersebut dan untuk mengetahui efektifitas dari alat penukar kalor tersebut. Demikianlah perlu dilakukan suatu percobaan yang bertujuan untuk
menganalisa sejauh mana keefektifan dari alat penukar kalor tersebut. Sehingga dengan mengetahui keefektifan alat tersebut diketahui banyak manfaat yang akan
Kategori