Dari perbandingan diatas dapat disimpulkan bahwa luas apk yang dibutuhkan untuk kondisi yang sama namun konfigurasi yang berbeda maka
harga luas yang didapat pun berbeda. Dari perhitungan diatas didapat harga luas APK aliran berlawan jauh lebih kecil dibandingkan dengan APK aliran
sejajar. Untuk beberapa aliran, LMTD atau
perlu dikoreksi dengan mengalikannya dengan faktor koreksi F. aliran menyilang dalam hal ini yang
perlu dikalikan dengan factor koreksi f. sehingga untuk rumus perpindahan panas yang terjadi di dalam APK menjadi:
Q = U A F 2.48
Dimana harga F didapat melalui grafik fungsi P dan R: P =
; R = 2.49
Dimana: Ti = suhu fluida masuk cangkang
To= suhu fluida keluar cangkang ti = suhu fluida masuk tabung
to= suhu fluida keluar tabung
2.8 Metode NTU
Metode perhitungan dengan LMTD dapat digunakan bila keempat suhu dari 2 fluida diketahui, yaitu fluida masuk fluida panas dan dingin, suhu fluida keluar
fluida panas dan dingin. Tetapi sering dalam persoalan APK yang diketahui suhu fluida panas dan dingin yang masuk. Maka dari itu digunakan metode NTU
yang diperkenalkan oleh Nusselt. Dalam hal ini diperkenalkan notasi dari keefektifan APK yang didefinisikan
sebagai berikut: Perpindahan laju pindahan panas real dengan perpindahan panas maksimum
secara teori dapat terjadi dengan kondisi fluida masuk sama ke dalam APL fluida, kapasitas, suhu sama
Atau secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut: E =
2.50
Universitas Sumatera Utara
Dalam APK aliran sejajar, ∆Tmax tidak pernah tercapai. ∆Tmax tercapai untuk aliran berlawanan, dimana pada gambar B Tco mendekati Thi dan untuk gambar
C Tho mendekati Tci. Kemudian perkalian antara laju aliran massa dengan panas jenis disebut kapasitas panas yang dinotasikan dengan C.
C = ṁ.C
p
2.51 Untuk kapasitas fluida panas dituliskan:
ṁ
h
. C
ph
= C
h
2.52 dan untuk kapasitas fluida dingin dituliskan:
ṁ
c
. C
pc
= C
c
2.53 perpindahan panas maksimum yang terjadi berdasarkan teori dihitung dengan
menggunakan rumus q
max
= ṁ.C
p
min Thi-Tci 2.54
Maka berdasarkan persamaan yang telah kita tuliskan keefektifan APK menjadi:
E = dan
E = 2.55
Bila ṁ.C
p
min = ṁ
h
.C
ph
, maka keefektifan E menjadi, E =
2.56 Bila
ṁ.C
p
min = ṁ
c
.C
pc
, maka keefektifan E menjadi, E =
2.57 Sehingga dengan mengetahui keefektifan E dari APK, maka kita dapatkan laju
pindahan panas Q, q = E C
min
T
hi
-T
ci
dimana C
min
= ṁ Cpmin
2.58
Pada saat kita membahas metode perhitungan APK dengan metode LMTD, kita mendapatkan persamaan yaitu:
ln = - U a
2.59
dimana C
h
= dan C
c
= maka didapatkan
Universitas Sumatera Utara
ln = - U a
2.60 =
2.61 Sebelumnya telah diketahui bahwa,
dq = U dA T
h
- T
c
2.62 berdasarkan neraca entalpi bahwa dq adalah:
dT
h
= - ;
dTc = 2.63
q = ṁ
h
Cp
h
T
hi
– T
ho
= ṁ
c
Cp
c
T
co
– T
ci
2.64 Dengan mensubstitusikan C
h
dan C
c
maka didapatkan, C
h
T
hi
– T
ho
= C
c
T
co
– T
ci
2.65 Tco = Tci +
T
hi
– T
ho
2.66 Persamaan diatas diselesaikan dengan manipulasi matematika, dimana
pada ruas kiri dan kanan masing-masing ditambahkan Tho-Tho dan Thi-Thi. maka didapatkan,
Tco + Tho - Tho = Tci + Thi –Thi + T
hi
– T
ho
2.67 Dengan menyusun kembali persamaan diatas maka didapatkan,
-Tho – Tco + Tho = - Thi – Tci+ Thi + T
hi
– T
ho
2.68 -Tho – Tco = - Thi – Tci + Thi –Tho +
T
hi
– T
ho
2.69 Dengan membagi persamaan diatas dengan -Thi – Tci maka
didapatkan, = 1 –
2.70 Dimana E bila Ch = C
min
= Exp
= 1 – E - E
2.71 Exp
= 1 – E 1 + 2.72
Maka nilai E didapatkan, E =
2.73
Universitas Sumatera Utara
Sedangkan untuk Cc = Cmin, nilai dari E dengan cara yang sama seperti penurunan sebelumnya maka didapatkan,
E = 2.74
Maka dapat disimpulkan untuk nilai E dari aliran sejajar yaitu : E =
2.75 Keefektifan dari sebuah alat penukar kalor memiliki hubungan
dengan bilangan tanpa dimensi yaitu UaC
min
dimana bilangan tanpa dimensi itu disebut dengan NTU atau Number of Tranfer Unit, bilangan ini dituliskan
sebagai berikut, NTU =
= 2.76
Perbandingan dari kapasitas panas atau CminCmax juga memiliki hubungan dalam penentuan nilai efektifitas dari ebuah alat penukar kalor.
Perbandingan kapasitas panas dapat dituliskan sebagai berikut, c =
2.77 Dapat dituliskan juga bahwa efetifitas dari sebuah alat penukar kalor
merupakan fungsi dari NTU dan c dari sebuah alat penukar kalor atau dapat juga dituliskan sebagai berikut,
E = fungsi = fungsi NTU,c
2.78 Adapun hubungan antara alat efektifitas alat penukar kalor dengan
fungsi NTU dan c dapat kita lihat pada tabel dibawah ini.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.3 hubungan efektifitas dengan NTU dan c [15]
Dengan melihat hubungan antara efektifitas sebagai fungsi dari NTU dan c, nilai dari efektifitas dapat ditentukan melalui grafik yang menunjukan
hubungan tersebut. Adapun beberapa grafik efektifitas dari beberapa alat penukar kalor dpat dilihat dibawah ini.
Gambar 2.23 grafik efektifitas untuk aliran sejajar [15]
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.24 grafik efektifitas untuk aliran berlawanan [15]
2.9 Metanol
