Madi Margoyungan : Perencanaan Unit Mesin Pendingin Untuk Kebutuhan Pengkondisian Udara Pada Bangunan Kantor ADPEL Di Medan, 2008.
USU Repository © 2009
5.3.6. Perpindahan Panas Global
Keseluruhan tahanan termal yang dibahas di atas akan membentuk suatu rangkaian tahanan termal yang dapat dilihat pada gambar di bawah ini:
[h
o,kotor
A
t
– NA
f
]
-1
1h
i,kotor
·A
i
lnRr2 kL
t
R”
t,c
NA
c,b
N
f
h
o,kotor
A
f -1
1h
i,kotor.
A
i
lnRr2 kL
t
1
o.
h
o,kotor.
A
o
Gambar 5.5. Tahanan panas untuk evaporator Nilai tahanan termal maksimum dari sirip dihitung dengan :
K m
W k
t W
R
fin r
f
. 10
327 ,
5 14
, 202
10 15
, 10
3378 ,
10 1462
, .
.
2 4
3 2
3 2
− −
−
× =
× ×
× ×
= = ϕ
Dimana k
sirip
adalah konduktivitas termal untuk sirip dari bahan aluminium. Dari Lampiran [L.17] pada T,
sirip
=T,
pipa
= 3,5 ºC diperoleh nilai konduktivitas k
sirip
= 202,14 Wm
2
·K.
Efisiensi sirip dapat dihitung dengan menggunakan persamaan : 94
, 10
327 ,
5 118
1 1
. 1
1
4
= ×
× +
= +
=
− f
o f
R h
η Keefektifan total sirip dirumuskan dengan:
−
⋅ −
=
1
1 1
C A
A N
f t
f o
η η
dengan
+
=
b c
c t
f o
f
A R
A h
C
, ,
1
1 η
literatur : Incropera, Frank P. and David P.DeWitt, “Fundamental of Heat and Mass Transfer”, hal 128
Panjang total pipa kita misalkan L
t
= 60 m, sehingga: Iterasi 1
A
t
= 0,16932×60 = 10,1592 m
2
A
c,b
= 0,004944×60 = 0,29664 m
2
Madi Margoyungan : Perencanaan Unit Mesin Pendingin Untuk Kebutuhan Pengkondisian Udara Pada Bangunan Kantor ADPEL Di Medan, 2008.
USU Repository © 2009
Dengan demikian nilai C
1
dapat kita hitung:
+
=
b c
c t
f o
f
A R
A h
C
, ,
1
1 η
⋅ ⋅
⋅ +
=
−
29664 ,
10 04
, 0002077
, 118
94 ,
1
4 1
C
C
1
= 1,000000311 sehingga keefektifan sirip dapat dihitung:
9615 ,
000000311 ,
1 943
, 1
1592 ,
10 0002077
, 60
551 1
=
− ⋅
⋅ −
=
o
η Besarnya nilai U
o
dapat dihitung dengan persamaan seperti di bawah ini: 1
ln 1
o o
i i
o o
h r
R k
R h
A A
U η
+
+
=
dengan A
o
adalah luas pemaparan panas sebelah dinding luar pipa. dengan nilai dari A
o
= A
t
= 0,16932L
t
seperti yang dibahas sebelumnya, maka: A
o
= A
t
= 10,1592 m
2
A
i
adalah luas permukaan dalam dari pipa. Sehingga A
i
dihitung dengan: A
i
= ×d×L
t
= × 16,92×10
-3
×60 = 3,189 m
2
k,
tembaga
adalah konduktivitas bahan tembaga. Dari Lampiran [L.11] pada T,
pipa
= 3,5 ºC, diperoleh k,
tembaga
= 385,755 Wm.K.
68 ,
112 9615
, 1
46 ,
8 525
, 9
ln 745
, 382
10 525
, 9
44 ,
475 189
, 3
1592 ,
10 1
3
⋅ +
⋅ +
⋅ =
− o
U
=
o
U 62,76 Wm
2
K Besarnya temperatur udara keluar proses kondensasi, T,
udara out
dapat dihitung sbb:
t n
kipas udara
L S
V m
. .
.
ρ
=
•
di mana : = massa jenis udara pada T,
udara in
= 35,6 °C 308 ,6 K dan diperoleh = 1,1465
kgm
3
. Maka :
4 1000
60 8252
, 23
5 ,
2 1465
, 1
= ×
× ×
=
• udara
m kgs
Madi Margoyungan : Perencanaan Unit Mesin Pendingin Untuk Kebutuhan Pengkondisian Udara Pada Bangunan Kantor ADPEL Di Medan, 2008.
USU Repository © 2009 out
udara in
udara udara
out udara
in udara
pipa o
o
T T
Cp m
T T
T A
h Q
, ,
. .
2 ,
, ,
. .
− =
+ −
=
•
di mana : 55
, 19
2 5
, 3
6 ,
35 2
, ,
, =
+ =
+ =
pipa in
udara f
T T
T ºC 292,55 K :
Cp = 1005,64 Jkg.K Maka :
C T
T T
out udara
out udara
out udara
° =
− ×
=
+
− ×
3 ,
27 ,
, 6
, 35
64 ,
1005 4
2 ,
6 ,
35 5
, 3
1592 ,
10 118
Besarnya kalor yang diserap oleh evaporator adalah :
W kW
h h
m Q
r
180597 597
, 180
252,21 68
, 398
233 ,
1
1 2
= =
− =
− =
LMTD adalah rata-rata beda suhu logaritmik yang dihitung dengan:
in udara
ro out
udara ri
in udara
ro out
udara ri
T T
T T
T T
T T
LMTD ,
, ,
, ln
, ,
, ,
− −
− −
− =
− −
− −
− =
6 ,
35 3
, 27
ln 6
, 35
3 ,
27 LMTD
⇔
LMTD = 31,3 ºC
dengan A
o
= A
t
= 0,16932L
t
, besarnya panjang total pipa dihitung dengan: Q = U
o
×A
o
×LMTD L
t
= 9
, 542
3 ,
31 16932
, 76
, 62
180597 16932
, =
× ×
= ×
× LMTD
U Q
o
m
A
t
= 0,16932×425,8 = 72 m
2
dan A
c,b
= 4,944×10
-3
×425,8 = 2,1 m
2
Iterasi 2 Dengan menggunakan panjang L
t
= 425,8 m, maka akan dilakukan perhitungan dengan iterasi yang kedua.
Madi Margoyungan : Perencanaan Unit Mesin Pendingin Untuk Kebutuhan Pengkondisian Udara Pada Bangunan Kantor ADPEL Di Medan, 2008.
USU Repository © 2009
A
o
= A
t
= 72 m
2
dan A
i
= ×d×L
t
= × 16,92·10
-3
×425,8 = 22,6 m
2
Nilai C
1
untuk mencari keefektifan total sirip dihitung:
000000021 ,
1 1
, 2
10 04
, 10
077 ,
2 118
94 ,
1
4 4
1
=
⋅
⋅ ⋅
⋅ +
=
− −
C
Keefektifan sirip dapat dihitung: 959
, 000000021
, 1
94 ,
1 72
10 077
, 2
8 ,
425 551
1
4
=
− ⋅
⋅ ⋅
− =
− o
η
Perpindahan panas global dihitung dengan:
68 ,
112 .
959 ,
1 46
, 8
525 ,
9 ln
755 ,
385 10
525 ,
9 44
, 475
6 ,
22 72
1
3
+
⋅
+ ⋅
=
− o
U
=
o
U 62,66 Wm
2
K Besarnya temperatur udara keluar proses kondensasi, T,
udara out
dapat dihitung sbb:
t n
kipas udara
L S
V m
. .
.
ρ
=
•
di mana : = massa jenis udara pada T,
udara in
= 35,6 °C 308,6 K = 1,1465 kgm
3
. Maka :
29 1000
8 ,
425 8252
, 23
5 ,
2 1465
, 1
= ×
× ×
=
• udara
m
kgs
C T
T T
out udara
out udara
out udara
° =
− ×
=
+
− ×
3 ,
27 ,
6 ,
35 ,
64 ,
1005 29
2 ,
6 ,
35 5
, 3
72 118
− −
− −
− =
6 ,
35 3
, 27
ln 6
, 35
3 ,
27 LMTD
⇔
LMTD = 31,3 ºC
Panjang total pipa dapat dihitung sbb: L
t
= 9
, 542
3 ,
31 16932
, 76
, 62
180597 16932
, =
× ×
= ×
× LMTD
U Q
o
m Pada iterasi kedua diperoleh panjang pipa L
t
= 425,8 meter dan ternyata sama
Madi Margoyungan : Perencanaan Unit Mesin Pendingin Untuk Kebutuhan Pengkondisian Udara Pada Bangunan Kantor ADPEL Di Medan, 2008.
USU Repository © 2009
dengan panjang pipa yang dimisalkan pada iterasi yang kedua sehingga perhitungan telah benar dan panjang pipa total adalah 425,8 meter. Oleh karena evaporator
direncanakan terdiri dari 3 pipa paralel, maka panjang tiap–tiap pipa adalah
m L
L
t t
181 3
9 ,
542 3
= =
=
. Dalam hal ini, evaporator direncanakan terdiri dari 4 sisi, dimana masing-
masing sisi terdiri dari 3 pipa paralel dan dengan kedalaman 40 pipa di setiap sisi sehingga jumlah pipa total adalah 480 buah. Dengan demikian, panjang masing –
masing pipa untuk satu sisi adalah 1,2meter. Dari analisa teknik biaya, menurut Wang nilai paling ekonomis dan optimum
untuk air- cooled evaporator dan condenser bila V
ca
Q
rej
= 600 – 1.200 cfmTR, dimana V
ca
adalah laju aliran udara yang diperlukan untuk kebutuhan pendinginan di evaporator. Untuk V
ca
Q
rej
= 900 cfmTR, daya yang dibutuhkan oleh motor air cooled evaporator adalah 0,15 HPTR.
Untuk kebutuhan pendinginan di evaporator sebesar
TR 31
, 51
12000 3410
597 ,
180 =
×
, maka daya kipas yang dibutuhkan sebesar 6 hp 4,5 kW. Dalam perencanaan kali ini, akan dipakai 1 buah kipas untuk 1 unit evaporator.
5.3. Kondensor
