Perhitungan Performa APK Pendingin Hidrolik

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