63 Grafik 3.8 Hubungan perubahan suhu oli dengan tekanan pompa
3.6 Perhitungan Performa APK Pendingin Hidrolik
Perhitungan ini bertujuan untuk mengetahui nilai kapasitas perpindahan panas panas cooler. Untuk menentukan parameter pada APK , sebelumnya dilakukan
pengujian  suhu  masing-masing  fluida  dengan  menggunakan  alat  IR Temperature
yang diukur pada pipa masuk dan keluar.
15 26.3
32 40.3
50 60
10 20
30 40
50 60
70
875 857
848 845
834 829
Density Suhu
T°C
kgm3
182 184
186 188
190 192
194 196
198 200
202
875 857
848 845
834 829
ISO ST VG46
Kgm3
Universitas Sumatera Utara
64 
Pengujian IR Temperatur Fluida APK
Gambar 3.9. Suhu  yang diukur fluida oli shell and tube
Gambar 3.10. Suhu yang diukur fluida air shell and tube
Universitas Sumatera Utara
65 Data  pengujian yang didapat berdasarkan suhu  lingkungan
C
Oil in :
C Oil out
: C
Water in   : C
Water out  : C
 Perhitungan Performa APK
Dari data sebelumnya didapat  :
Laju Aliran Oli Q : 64 lmin =0.001066667
s
Density : 875  kg
Thermal Conductivity : 0.130 Wm.k
Spesific Heat Cp : 1.90  KJ
C
API Gravity : 28,9
Laju Aliran Air : 32 lmin
Gambar 3.11. aliran fluida 3 laluan tube
Universitas Sumatera Utara
66 Keterangan gambar :
- Pada sisi tube dilalui air demin dengan 3 laluan
- Pada sisi cangkangshell dilalui minyak hidrolik
t2 = 30 T1 = 38
T2 =34
t1 = 28 Gambar 3.12. Diagram aliran fluida pada APK
Keterangan Gambar :
Aliran Demin
Aliran Oli Hidrolik
LMTD    logaritmic  Mean  Temperature  Difference    dapat  dihitung  dengan cara berikut :
Ditentukan dari gambar merupakan aliran berlawanan maka rumus LMTD adalah:
LMTD = T
1
– t
2
– T
2
-t
2
Ln T
2 –
t
2
T
2
– t
2
Universitas Sumatera Utara
67 =
= =
= C
Dari harga LMTD diatas kita dapat menentukan ∆Tc atau nilai LMTD sebenarnya
dengan mengalikan faktor koreksi Faktor koreksi Ft , maka rumus LMTD sebenarnya.
∆Tc
=
LMTD x Ft
Ft  faktor koreksi dicari dengan menggunakan rumus agar lebih teliti nilainya
Ft =
√
√ √
Gambar 3.13. Distribusi Suhu untuk aliran berlawanan
Universitas Sumatera Utara
68 Gambar 3.14. Correction factor tidak campur
Untuk R
= =
= 2
Untuk S
= =
= 0,2
Maka  dengan  diketahui  nilai  R  =  2  dan    S  =  0,2  kita  dapat  menhitung  faktor koreksi.
Ft
=
√
√ √
Ft
=
√
√ √
=
√ =
√
Ft   = 1,62
Universitas Sumatera Utara
69 Maka nilai
∆Tc
dapat dicari :
∆Tc
=
LMTD x Ft =  7,1
x  1,62 =  11,502
Dengan tabel Fc, maka didapat :
=
= =
=
1,333
dalam shell  cangkang = 38-30 =
=
API Gravity ISO VG 46 = 28,9
Dari data diatas dapat ditentukan harga Fc dan Kc dari Grafik hal 209
Untuk harga Kc dengan menggunakan data shell =
dengan API Gravity 28,9 maka diperoleh dari grafik Kc =  0,26
Untuk harga Fc, dari data Kc = dengan harga =
1,333 , maka diperoleh nilai Fc = 0,49
Dengan  harga  Kc  dan  Fc  maka  kita  dapat  menentukan  temperatur  kalori  untuk minyak dan demin
. =
+
Fc =
+
Fc =
34
+
0,5 =
28
+
0,5 =
Minyak                                       = Air Demin
Dengan temperatur maka kita dapat menentukan sifat-sifat air demin
Saturasi dari tabel sifat air saturasi. 1.
Cp = 4178,2  J C
2. Dengan  interpolasi maka didapat :
o Massa jenis,
ρ =  996,2 Kg
Universitas Sumatera Utara
70 o
Thermal conductivity, k =  0,6134 W
o Viscosity dynamic,
 =  0,8166.
Kgm.s
Dengan diketahui sifat-fisik air demin dapat dihitung laju aliran air demin , dengan diketahui debit aliran 32 litermenit. Konversi satuan :
- 1,92
h -
̇ = ρ x =  1,92  x 996,2
= 1912,7 Kgh ̇= 0,53 Kgs  laju aliran massa air demin
Maka perpindahan panas kalor yang diserap oleh demin 
̇ =   ̇x Cp x   demin =
0,53
Kgs
x  4178,2
J C
x 2
=  4428,892 Js  Laju perpindahan panas
=  4428,892 watt = 4,42 Kw
Bilangan Reynold 
Re =
̇
= =
2749,7 Re 1000 = Aliran Turbulen
Bilangan Nusselt Nu 
Nu = 0,023 .
untuk bilangan Prandtl didapat dari tabe sifat air saturasi. Pr = 5,243 , maka nilai Nu
Nu = 0,023. .
. = 25,177.
 Koefisien perpindahan panas permukaan tube hc
Universitas Sumatera Utara
71 hc =
=
.
= 3133,4 
Koefisien perpindahan panas Cangkangshell = 0,36
.
,
De = diameter ekivalen
De = =
=
De = = 1,71.
m
 Re =
Gs =
̇
=
̇
Dimana : C = PT-do = 0,0079375-0,00635m = 1,5875. m
B = 0,5Ds = 0,50,08m = 0,04  m ̇= ρ x
= 875  kg x 0.001066667
s = 0,93 Kgs
Maka, Gs =
̇
= = 1,458 Kg
.s
Re = = 1,018.
 Bilangan Prandtl Oli Pr
Pr = Q = 4428,892 Js  =
̇x Cp x   oli
Pr = =
193.252,1
Universitas Sumatera Utara
72 
= 0,36 .
ho = 87,72 x 0,0064 x 55,52 ho = 31,17
 Perhitungan  suhu  dinding  luar  tube  Tt  ,  dengan  t1  fluida  dingin
tertinggi dan T2  fluida panas tertinggi
Tt =
 
=
 
= Didapat dari tabel air saturasi pada suhu
maka didapat nilai µt = 801,68.
kgm.s dan disubsitusikan ke persamaan hc dan ho = 1,00258
 hc = 3133,4
. = 3141,48
 ho = 31,17
. = 31,25
Untuk faktor kerak didapat dari tabel 2.1 Perpindahan Panas 1.
Air demin dalam tube  Rfi           0,0003 2.
Oli hidrolikluar tube Rfo            0,0002 Luas aliran sebelah tube
,
= 
= 0,019. At
= 
= 
= 0,0003876 G =
̇
 =
= 1367,389 Kg .s
 V =
 =
=  1,374 ms = 4,51 fts
Universitas Sumatera Utara
73 Dengan  menggunakan  kurva  perpindahan  panas  sebelah  tube,  dengan
parameter  yang  diketahui  kecepatan  V  4,51  fts  dan  tc  air  demin , maka didapat nilai hi  :
hi = 1045 Btuh. = 5933,79
hio = 
hi = 5933,79
. 
= 4604,62
 Uc  Perpindahan panas keseluruhan permukaan bersih
Uc = 
= 
= 31,04 
Uo  Koefisien perpindahan menyeluruh Uo =
 
 =
Rw  tahanan thermal pada dinding tube tembaga dievaluasi pada suhu film. Tf =
 =
 =
, lalu didapat dari interpolasi untuk harga k elemen metal pada tabel. k = 92,73
Rw = 
ln 
= 
ln 
= 8,697. .
Rw = 0,000008697
Uo=
 
 =
Uo =
 
Universitas Sumatera Utara
74 Uo =
 = 884,956
Kalor spesifik fluida oli pada tabel didapat = 1,9  KJ
C fluida oli =
̇ .
= 0,93 kgs . 1,9  KJ C  = 1,77 Kj
C
Ao =
̇
 =
 = 0,70
L  = 
= 
= 0,576 m = 1,8899 ft
NTU = 
= 
= 0,35 , dengan  nilai exp1 =  2,7183
Efektivitas APK : ε = 1
= 1 = 0,29 = 29
̇ = laju aliran demin dikonversi ke satuan British =
= 873,031 lbh 0,8166.
Kgm.s  0,001  =  0,8166  centipoise  dan  dari  tabel  didapat  harga
Spesific Gravity sg = 0,9984
= 
̇
 |
 |
= 
|
|
= 6,9 psi = 0,4 Bar
Universitas Sumatera Utara
75 Tabel 3.3.Performa APK  Shell dan Tube
No. Variabel
Data aktual Data manual book
Air demin 1.
Perpindahan panas ̇
4,42 kW 13 kW
2. Koefisien perpindahan
menyeluruh Uo 884,956
- 3.
Panjang tube L 0,576 m
0,576 m 4.
Efektivitas tube ε
29 28,9
5. Beda tekanan tube
0,4 Bar 0,6 Bar
3.8 SISTEM SIRKULASI PENDINGINAN AIR DEMIN