26
2.7.1 Aliran Paralel Sejajar
Laju perpindahan panas =
Laju perpindahan panas pada fluida panas
pada fluida dingin
Gambar 2.21 : Distribusi temperatur aliran sejajar Sumber : Incropera
dQ = ṁ
h
c
p,h
-
dT
h
= ṁ
c
c
p,c
dT
c
2.20 atau
dQ = -
ṁ
h
c
p,h
dT
h
= ṁ
c
c
p,c
dT
c
2.21 ṁ
h
= Laju aliran massa fluida panas kgs ṁ
c
= Laju aliran massa fluida dingin kgs
c
p,h
= Panas jenis fluida panas Jkg.K
c
p,c
= Panas jenis fluida dingin Jkg.K
T
h,i
= Temperatur fluida panas masuk K
T
h,o
= Temperatur fluida panas keluar K
T
c,i
= Temperatur fluida dingin masuk K
T
c,o
= Temperatur fluida dingin keluar K
Universitas Sumatera Utara
27 Panas yang dilepas
= Panas yang dilepas
oleh fluida panas oleh fluida dingin
dT
h
dT
c
dT
h
= -
dQ ṁ
h
c
p,h
2.22
dT
c
=
dQ ṁ
c
c
p,c
2.23
dT
h
–
dT
c
= d T
h
–
T
c
2.24
= -
dQ ṁṁ
h
c
p,h
−
dQ ṁṁ
c
c
p,c
2.25
= -
dQ
1 ṁ
h
c
p,h
+
1 ṁ
c
c
p,c
2.26
dT
h
–
dT
c
= -
U dA T
h
–
T
c
1 ṁ
h
c
p,h
+
1 ṁ
c
c
p,c
2.27
d T
h
– T
c
T
h
– T
c
= -
U dA
1 ṁ
h
c
p,h
+
1 ṁ
c
c
p,c
2.28 dengan mengintegralkan kedua ruas, maka
d T
h
– T
c
T
h
– T
c
T
h,o
, T
c,o
T
h,i
, T
c,i
= -
U
1 ṁ
h
c
p,h
+
1 ṁ
c
c
p,c
dA
A
2.29
ln T
h
-T
c
T
h,i
, T
c,i
T
h,o
, T
c,o
= -
U A
1 ṁ
h
c
p,h
+
1 ṁ
c
c
p,c
2.30
ln T
h,o ,
T
c,o
–
ln T
h,i
, T
c,i
=
-
U A
1 ṁ
h
c
p,h
+
1 ṁ
c
c
p,c
2.31
ln
T
h,o
, T
c,o
T
h,i
, T
c,i
=
-
U A
1 ṁ
h
c
p,h
+
1 ṁ
c
c
p,c
2.32 berdasarkan neraca entalpi bahwa laju perpindahan panas
Q :
Q = ṁ
h
c
p,h
T
h,i
–
T
h,o
= ṁ
c
c
p,c
T
c,o
–
T
c,i
diperoleh persamaan : ṁ
h
c
p,h
=
Q T
h,i
-T
h,o
2.33 ṁ
c
c
p,c
=
Q T
c,o
-T
c,i
2.34
ln
T
h,o
, T
c,o
T
h,i
, T
c,i
= -U A
T
h,i
- T
h,o
Q
+
T
c,o
-T
c,i
Q
2.35
= -
U A Q
[
T
h,i
–
T
h,o
+
T
c,o
–
T
c,i
] =
U A Q
[
T
h,o
–
T
c,o
–
T
h,i
–
T
c,i
]
Q = U A
[T
h,o
–T
c,o
– T
h,i
– T
c,i
] ln
T
h,o
, T
c,o
T
h,i
, T
c,i
2.36 bila :
Universitas Sumatera Utara
28 ΔT
2
= T
h,o
–
T
c,o
2.37 ΔT
1
= T
h,i
–
T
c,I
2.38 maka persamaan
Q
menjadi :
Q = U A
ΔT
2 -
ΔT
1
ln
ΔT
2
ΔT
1
2.39 atau
Q = U A ΔT
RL
= U A LMTD
2.40
2.7.2 Aliran Berlawanan
Laju perpindahan pana s
= Laju perpindahan panas
pada fluida panas pada fluida dingin
Gambar 2.22 : Distribusi temperatur aliran berlawanan Sumber:Incropera
dQ = ṁ
h
c
p,h
-
dT
h
= ṁ
c
c
p,c
-
dT
c
atau
dQ = -
ṁ
h
c
p,h
dT
h
= -
ṁ
c
c
p,c
dT
c
Panas yang dilepas =
Panas yang dilepas oleh fluida panas
oleh fluida dingin
Universitas Sumatera Utara
29
dT
h
dT
c
dT
h
= -
dQ ṁ
h
c
p,h
dT
c
= -
dQ ṁ
c
c
p,c
dT
h
–
dT
c
= d T
h
–
T
c
= -
dQ ṁṁ
h
c
p,h
+
dQ ṁṁ
c
c
p,c
= -
dQ
1 ṁ
h
c
p,h
-
1 ṁ
c
c
p,c
dT
h
–
dT
c
= -
U dA T
h
–
T
c
1 ṁ
h
c
p,h
-
1 ṁ
c
c
p,c
d T
h
– T
c
T
h
– T
c
= -
U dA
1 ṁ
h
c
p,h
-
1 ṁ
c
c
p,c
dengan mengintegralkan kedua ruas, maka
d T
h
– T
c
T
h
– T
c
T
h,o
, T
c,i
T
h,i
, T
c,o
= -
U
1 ṁ
h
c
p,h
-
1 ṁ
c
c
p,c
dA
A
ln T
h
-T
c
T
h,i
, T
c,o
T
h,o
, T
c,i
= -
U A
1 ṁ
h
c
p,h
-
1 ṁ
c
c
p,c
ln T
h,o ,
T
c,i
–
ln T
h,i
, T
c,o
=
-
U A
1 ṁ
h
c
p,h
-
1 ṁ
c
c
p,c
ln
T
h,o
, T
c,i
T
h,i
, T
c,o
=
-
U A
1 ṁ
h
c
p,h
-
1 ṁ
c
c
p,c
2.41 berdasarkan neraca entalpi bahwa laju perpindahan panas
Q :
Q = ṁ
h
c
p,h
T
h,i
–
T
h,o
= ṁ
c
c
p,c
T
c,o
–
T
c,i
diperoleh persamaan : ṁ
h
c
p,h
=
Q T
h,i
-T
h,o
ṁ
c
c
p,c
=
Q T
c,o
-T
c,i
ln
T
h,o
, T
c,i
T
h,i
, T
c,o
= -U A
T
h,i
- T
h,o
Q
-
T
c,o
-T
c,i
Q
= -
U A Q
[
T
h,i
–
T
h,o
-
T
c,o
+ T
c,i
]
Universitas Sumatera Utara
30 =
U A Q
[
T
h,o
–
T
c,i
–
T
h,i
–
T
c,o
]
Q = U A
[T
h,o
–T
c,i
– T
h,i
– T
c,o
] ln
T
h,o
, T
c,i
T
h,i
, T
c,o
2.42 bila :
ΔT
2
= T
h,o
–
T
c,I
2.43 ΔT
1
= T
h,i
–
T
c,o
2.44 maka persamaan
Q
menjadi :
Q = U A
ΔT
2 -
ΔT
1
ln
ΔT
2
ΔT
1
2.45 atau
Q = U A ΔT
RL
= U A LMTD
2.46 2.9 Katup
Valve
Katup adalah sebuah perangkat yang mengatur, mengarahkan atau
mengontrol aliran dari suatu cairan gas, cairan, padatan terfluidisasi dengan membuka, menutup, atau menutup sebagian dari jalan alirannya.
Valve katup dalam kehidupan sehari-hari, paling nyata adalah pada pipa air, seperti keran untuk air. Contoh akrab lainnya termasuk katup kontrol gas di
kompor, katup kecil yang dipasang di kamar mandi dan masih banyak lagi. Katup memainkan peran penting dalam aplikasi industri mulai dari transportasi air
minum juga untuk mengontrol pengapian di mesin roket. Valve Katup dapat dioperasikan secara manual, baik oleh pegangan , tuas pedal
dan lain-lain. Selain dapat dioperasikan secara manual katup juga dapat dioperasikan secara otomatis dengan menggunakan prinsip perubahan aliran
Universitas Sumatera Utara
31 tekanan, suhu dll. Perubahan2 ini dapat mempengaruhi diafragma, pegas atau
piston yang pada gilirannya mengaktifkan katup secara otomatis. Macam
– macam Valve katup yang sering digunakan adalah sebagai berikut :
2.9.1. Gate Valve