Pembahasan HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
, sehingga diperoleh bilangan Reynold:
turbulen 2313,644
0,00066 119,617
0,0127 μ
G d
Re
h h
o h
= =
× =
=
Dari Tabel 2.2., untuk bilangan Reynold
2313,644
dan susunan tabung segitiga 30°, diperoleh a
1
= 0,321; a
2
= -0,388; a
3
= 1,45; a
4
= 0,519. Dengan demikian,
0,165 2313,644
0,14 1
1,45 0,14Re
1 a
a
0,519 a
h 3
4
= +
= +
=
, maka:
016 ,
2313,644 0,0127
0,0175 1,33
0,321 Re
D L
1,33 a
j
388 ,
0,16474 a
h a
t tp
1 I
2
= ×
=
=
−
Sehingga diperoleh koefisien perpindahan panas yang ideal pada sisi selongsong sebesar:
K Wm
2966,118 h
4,344 119,617
4178,6 016
, Pr
G c
j h
2 ideal
h, 3
2 3
2 h
h ph
I ideal
h,
= =
=
− −
Kemudian ditentukan faktor-faktor koreksi berdasarkan potongan baffle J
C
, kebocoran baffle J
L
, by pass bundle J
B
, ketidaksamaan jarak baffle J
S
, aliran laminar J
R
, dan viskositas fluida pada temperatur dinding J
μ
, sebagai berikut: Faktor koreksi berdasarkan potongan baffle J
C
: Sudut antara baffle cut relatif terhadap sumbu alat penukar kalor,
° =
− =
− =
− −
399 ,
128 100
32,65 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,
232 ,
2 π
399 ,
128 sin
360 399
, 128
2 π
sin θ
360 θ
F
o ctl
o ctl
w
= °
− °
= −
=
, fraksi aliran melintang di antara baffle tips, 536
, 23193
, 2
1 2F
1 F
w c
= −
= −
= , sehingga diperoleh faktor koreksi potongan baffle:
936 ,
536 ,
0,72 0,55
0,72F 0,55
J
c C
= +
= +
= Faktor koreksi berdasarkan kebocoran baffle J
L
: Sudut baffle cut,
° =
− =
− =
− −
392 ,
139 100
32,65 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 0,00013
S 139,392
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 0,00017
S 0,232
1 37
0,0127 0,0003
0,0127 4
π S
F 1
N D
L D
4 π
S
= −
× ×
− +
= −
× ×
− +
=
, maka, 0,424
0,00017 0,00013
0,00013 S
S S
r
tb sb
sb s
= +
= +
=
179 ,
0,00167 0,00017
00013 ,
S S
S r
m tb
sb lm
= +
= +
=
, sehingga diperoleh faktor koreksi kebocoran baffle:
[ ]
[ ]
0,757 J
179 ,
2,2 exp
0,424 1
0,44 1
0,424 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
1368,887 h
118 ,
2966 0,998
991 ,
658 ,
757 ,
0,936 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, pada temperatur dinding T
w
=312,309 K, dengan interpolasi, diperoleh konduktivitas termal dinding tabung k
w
= 400,015 WmK.
Dengan demikian, koefisien perpindahan panas menyeluruh dapat ditentukan dengan:
K Wm
324 ,
266 U
1368,887 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
6828 ,
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 =
⋅ ⋅
⋅ =
⋅ ⋅
⋅ =
0,476 806,536
1,44 266.324
C A
U N
c o
o
= ⋅
= ⋅
=
Sehingga, diperoleh efektivitas sebesar:
[ ]
[ ]
[ ]
[ ]
636 ,
24 24636
, ε
965 ,
1 476
, exp
1 965
, 1
476 ,
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 31,646
T C
28 C
42,8 0,24636
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:
T T
C C
T T
T T
C T
T C
T T
cp m
T T
cp m
Q
ci co
h c
hi ho
ho hi
h ci
co c
ho hi
h h
ci co
c c
− ⋅
− =
− ⋅
= −
⋅ −
⋅ ⋅
= −
⋅ ⋅
=
C 39,281
T C
28 C
31,646 835,720
806,536 C
42,8 T
ho ho
° =
° −
° ⋅
− °
=
Kemudian, T
co
dan T
ho
diuji pada harga temperatur rata-ratanya:
C 41,040
2 39,281
42,8 2
T T
T C
29,823 2
31,646 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 29,830
o
C dan 41,034
o
C. Dengan dengan cara yang sama untuk setiap variasi jarak baffle , diperoleh hasil seperti pada tabel berikut:
Tabel 5.9. Hasil perhitungan teoritis. JarakBaffle
Tho Tco
Uo E
40 39.268
31.661 267.821
0.247 44
39.285 31.643
265.959 0.246
49 39.306
31.621 263.681
0.245 55
39.331 31.595
261.033 0.243
63 39.363
31.562 257.649
0.241 73
39.401 31.522
253.652 0.238
Dengan membandingkan hasil teoritis pada data ekperimental, dapat dilihat grafik sebagai berikut: