Dengan cara yang sama, maka hasil perhitungan untuk setiap pengujian dapat dilihat pada tabel berikut:
Tabel 5.4. Hasil perhitungan koefisien perpindahan panas pada sisi tabung. Baffle
Cut Re
c
Nu
c
h
c
Wm
2
K 43,28
708.9321 6.667139 360.3205
30,37 710.8824 6.666598
360.0324 18,22
714.8153 6.665506 359.7 5,31
717.4616 6.664772 359.3016
Tabel 5.5. Hasil perhitungan koefisien perpindahan panas pada sisi cangkang. Baffle
Cut Re
h
J
C
J
L
J
B
J
μ
h
h,ideal
Wm
2
K h
h
Wm
2
K 43,28
2352.628 0.708282 0.788207 0.601473 0.996675 2572.991 854,0262 30,37
2341.026 0.993956 0.750214 0.601473 0.996818 2567.119 1138,258 18,22
2329.539 1.206159 0.718987 0.601473 0.997008 2561.294 1320,999 5,31
2313.644 1
0.708256 0.601473 0.997203 2553.214 1075,651 Tabel 5.6. Hasil perhitungan koefisien perpindahan panas menyeluruh dan
efektivitas
Baffle Cut
U Wm
2
K ε
∆P kPa
43,28 238.9635
33.3333 15.494
30,37 256.7551
35.5072 17.161
18,22 264.8295
39.8551 19.220
5,31 253.0347
42.7536 20.495
5.3 Pembahasan
Dalam penelitian ini, koefisien perpindahan panas menyeluruh U
o
dan perubahan tekanan
∆P dipengaruhi oleh baffle cut. Dengan pemasangan baffle ini, akan dibentuk pola aliran fluida yang melintas pada sisi cangkang yaitu air.
Dan dengan adanya perubahan baffle cut, maka akan berubah pula pola aliran air yang melintas pada sisi cangkang. Perubahan pola aliran air yang melintas pada
sisi cangkang ini yang kemudian memberikan dampak pada berubahnya nilai koefisien perpindahan panas menyeluruh dan perbedaan tekanan pada sisi
cangkang. Koefisien perpindahan panas menyeluruh yang tinggi menunjukkan
terjadinya proses perpindahan panas yang baik. Perbedaan tekanan yang tinggi menunjukkan beban pompa yang dikenakan pada pompa untuk mengalirkan air.
Dengan demikian, diharapkan koefisien perpindahan panas menyeluruh yang tinggi dan perbedaan tekanan yang rendah untuk menentukan baffle cut optimum.
Dari pengolahan data, dapat ditunjukkan hubungan antara bilangan Reynold dengan koefisien perpindahan panas menyeluruh pada sisi cangkang. Dari
Gambar 5.1., dapat dilihat bahwa koefisien perpindahan panas tertinggi terjadi pada bilangan Reynold 2329.539, yaitu pada baffle cut 18,22.
235 240
245 250
255 260
265 270
2310 2320
2330 2340
2350 2360
Gambar 5.1. Grafik hubungan antara bilangan Reynold, Re
h
, dengan perpindahan panas menyeluruh, U.
Dari Gambar 5.2., dapat dilihat bahwa semakin besar baffle cut maka semakin tinggi pula temperatur air fluida panas keluar. Padahal, temperatur air keluar
yang diharapkan adalah rendah dingin. Dan dapat dilihat, temperatur air keluar yang paling rendah terjadi pada baffle cut 5,31.
Re
h
vs U
U
Re
h
10 20
30 40
50
10 20
30 40
50
Gambar 5.2. Grafik baffle cut dengan temperatur panas keluar, T
ho
. Dari Gambar 5.3., dapat dilihat grafik hubungan baffle cut dengan
koefisien perpindahan panas menyeluruh alat penukar kalor. Koefisien perpindahan panas yang diharapkan adalah koefisien perpindahan panas yang
tinggi. Dan dapat dilihat, koefisien perpindahan panas menyeluruh tertinggi terjadi pada baffle cut 18,22.
50 100
150 200
250 300
10 20
30 40
50
Gambar 5.3. Grafik hubungan antara baffle cut dengan perpindahan panas menyeluruh, U.
Dari Gambar 5.4., dapat dilihat bahwa semakin kecil baffle cut maka semakin tinggi perbedaan tekanan yang terjadi pada sisi cangkang. Dan yang diharapkan
adalah perbedaan tekanan yang kecil untuk meringankan beban pompa. Dan dapat dilihat, perbedaan tekanan terkecil terjadi pada baffle cut 5,31.
Baffle Cut vs T
ho
T
ho
Baffle Cut
Baffle Cut vs U
U
Baffle Cut
5 10
15 20
25
10 20
30 40
50
Gambar 5.4. Grafik hubungan antara baffle cut dengan perubahan tekanan, ∆P.
Dari Gambar 5.5., dapat dilihat grafik hubungan perbedaan tekanan dengan koefisien perpindahan panas menyeluruh alat penukar kalor. Koefisien
perpindahan panas yang diharapkan adalah koefisien perpindahan panas yang tinggi. Dan dapat dilihat, koefisien perpindahan panas menyeluruh tertinggi terjadi
pada perubahan tekanan 19.220 kPa, yaitu pada baffle cut 18,22.
50 100
150 200
250 300
5 10
15 20
25
Gambar 5.5. Grafik hubungan antara perubahan tekanan ∆P, dengan
perpindahan panas menyeluruh, U. Baffle cut
∆P Baffle cut vs
∆P
∆P vs U
U
∆P
Dari Gambar 5.6., dapat dilihat semakin besar baffle cut maka semakin kecil efektivitas alat penukar kalor. Dan dapat dilihat, efektivitas tertinggi terjadi pada
baffle cut 5,31.
0.05 0.1
0.15 0.2
0.25 0.3
0.35 0.4
0.45
10 20
30 40
50
Gambar 5.6. Grafik hubungan antara baffle cut , dengan efektivitas, ε.
5.4. Validasi Data
Untuk melakukan validasi data, dilakukan perhitungan teoritis dengan menggunakan metode-NTU untuk mendapatkan temperatur keluar kedua fluida.
Data yang diketahui adalah temperatur masuk kedua fluida, laju aliran massa kedua fluida, dan bentuk geometris APK.
Baffle cut vs ε
ε
Baffle cut
Dimisalkan temperatur rata-rata kedua fluida adalah
C 33
T
c
° =
, untuk air laut dan K
313 C
40 T
h
= °
= , untuk air. Dengan demikian, dari tabel sifat-sifat air laut,
diperoleh sifat-sifat fluidanya tabel lampiran 3 sebagai berikut: Tabel 5.7. Sifat-sifat air laut pada salinitas 29,2 gkg
T °C μ kgm.s
c
p
Jkg.K k Wm.K
Pr 30
0,000849 4031,856
0,616 5,5652
33 μ
c
= 0,00080 c
pc
= 4032,6828 k
c
= 0,61962 Pr
c
= 5,2412 40
0,000698 4034,612
0,62808 4,4852
Dan dari tabel sifat-sifat air tabel lampiran 1, diperoleh sifat-sifat fluidanya sebagai berikut:
Tabel 5.8. Sifat-sifat air T K
μ kgm.s c
p
Jkg.K k Wm.K
Pr 310
0,000695 4178
0,628 4,62
313 μ
h
= 0,00066 c
ph
= 4178,6 k
h
= 0,6316 Pr
h
= 4,344 315
0,000631 4179
0,634 4,16
Koefisien perpindahan panas konveksi pada sisi tabung dihitung dengan: Laju aliran massa air laut di tiap tabung, adalah:
kgs 0,005405
37 0,2
N m
m
c i
= =
=
Maka bilangan Reynold pada tabung, adalah: 731,682
00080 ,
0,0117 005405
, 4
μ πd
m 4
Re
c i
i c
= ×
= =
π
Maka bilangan Nusselt pada tabung dapat diperoleh dengan:
6,6608 0,977
0,0117 5,2412
731,682 1,86
L d
Pr Re
1,86 Nu
3 1
3 1
i c
c c
= ⋅
⋅ ⋅
= ⋅
⋅ ⋅
=
Sehingga diperoleh koefisien perpindahan panas konveksi pada sisi tabung sebesar:
K Wm
352,7525 0,0117
61962 ,
6608 ,
6 d
k Nu
h
2 i
c c
c
= ×
= =
Untuk menentukan koefisien perpindahan panas konveksi yang sebenarnya pada sisi cangkang, terlebih dahulu ditentukan koefisien perpindahan panas konveksi
yang ideal pada sisi cangkang dengan: Luas aliran menyilang pada sumbu bundle,
2 m
m t
tp eff
tb, ctl
bb bc
m
m 0,00167
S 0,0127
0,017 0,0003
0,102 0,016
0,04 S
D L
L D
L L
S
=
−
+ =
− +
=
, maka kecepatan massa: s
kgm 119,61722
0,00167 0,2
S m
G
2 m
h h
= =
=
, sehingga diperoleh bilangan Reynold: turbulen
2313,64416 0,00066
119,61722 0,0127
μ G
d Re
h h
o h
= =
× =
=
Dari Tabel 2.2., untuk bilangan Reynold
2313,64416
dan susunan tabung segiempat, diperoleh a
1
= 0,107; a
2
= -0,266; a
3
= 1,187; a
4
= 0,37. Dengan demikian,
0,34307 2313,64416
0,14 1
1,187 0,14Re
1 a
a
0,519 a
h 3
4
= +
= +
=
, maka:
01360 ,
2313,64416 0,0127
0,017 1,33
0,107 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
2553,21355 h
4,344 119,61722
4178,6 01360
, 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,
° =
− =
− =
− −
01327 ,
160 100
43,28 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,
39008 ,
2 π
01327 ,
160 sin
360 01327
, 160
2 π
sin θ
360 θ
F
o ctl
o ctl
w
= °
− °
= −
=
, fraksi aliran melintang di antara baffle tips, 21984
, 39008
, 2
1 2F
1 F
w c
= −
= −
= , sehingga diperoleh faktor koreksi potongan baffle:
70828 ,
21984 ,
0,72 0,55
0,72F 0,55
J
c C
= +
= +
= Faktor koreksi berdasarkan kebocoran baffle J
L
: Sudut baffle cut,
° =
− =
− =
− −
55215 ,
164 100
43,28 2
1 2cos
100 B
2 1
2cos θ
1 c
1 ds
, luas kebocoran selongsong dengan baffle,
