BAB III hasil dan pembahasan perpan pada bejana berkoil
BAB III
HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1 Data Pengamatan
Tabel 3.1.1 Data Pengamatan, PSV=100%
no
.
Waktu
(menit)
1
2
3
4
4:30
5:00
5:30
6:00
T1 (Air dalam
tangki)
43,2
42,8
42,4
42
℃
℃
℃
℃
T2 (Air
keluar coil)
℃
℃
℃
℃
33,2
33
32,8
32,6
T3 (Air
masuk coil)
29,5
29,5
29,5
29,5
℃
℃
℃
℃
FLOW
(mL/mnt
)
368
368
360
313
PSV (%)
100
100
100
100
Tabel 3.1.2 Data Pengamatan, PSV=75%
no
.
Waktu
(Menit)
1
2
3
4
5
8:01
8:31
9:01
9:31
10:01
T1 (Air
dalamtangki)
41,6
41,2
40,8
40,5
40,2
℃
℃
℃
℃
℃
T2 (Air
keluar coil)
33,5
33,4
33,2
33
32,8
℃
℃
℃
℃
℃
T3 (Air
masuk coil)
28,7
28,8
28,9
28,9
28,9
℃
℃
℃
℃
℃
FLOW
(ml/mnt
)
163
157
158
153
160
PSV (%)
75
75
75
75
75
3.2 Data Perhitungan
Tabel 3.2.1 Data Perhitungan, PSV=100%
no
.
1
2
3
4
Waktu
(menit)
4:30
5:00
5:30
6:00
T1 (Air
dalamtangki)
316,2 K
315,8 K
315,4 K
315 K
T2 (Air keluar
coil)
306,2 K
306 K
305,8 K
305,6 K
T3 (Air masuk
coil)
302,5 K
302,5 K
302,5 K
302,5 K
FLOW (m3/s)
6,13333.10-6
6,13333.10-6
6,0.10-6
5,21667.10-6
PSV (%)
100
100
100
100
Tabel 3.2.2 Data Perhitungan, PSV = 100%
T2
No.
T2 & T3Avg
( K¿
1.
2.
3.
304,35
304,25
304,15
ρ
m
´
n´
(kg/m )
(kg/s)
(kgmol/s)
995,2315
995,2625
995,2940
6,104087.10-3
6,104277.10-3
5,971764.10-3
3,391159.10-4
3,391265.10-4
3,317647.10-4
3
∫ Cp dT
T3
( J /kgmol ¿
277587,836
262575,4429
247563,7799
Q
( J /s ¿
94,13445
89,04629
82,13291
4.
304,05
995,3255
5,192281.10-3
2,884601.10-4
232552,9967
67,08225
Tabel 3.2.3 Data Perhitungan, PSV = 100%
A
o.
Q
∆T
m2 1
(kg . (T3 1)-T2)
s
T
T
1
1
,
7
5
3
0
9
3
3
.
9
4
,
1
3
4
4
5
3,
7
K
0
.
8
9
,
0
4
6
2
9
3,
3
K
,8
.
.
8
2
,
1
3
2
9
1
6
7
L
M
T
D
2,
9
K
,6
2,
,4
K
1
1
,
4
6
1
0
6
8
5
K
1
1
,
1
6
8
8
6
5
3
K
1
0
(
m
U
(
2
)
0
,
0
4
9
6
6
1
7
0
,
5
3
5
1
6
5
,
4
2
7
1
5
6
,
5
7
6
1
3
kg
¿
K . s3
,
0
8
2
2
5
,
8
7
6
4
6
9
6
5
K
1
,
3
2
2
K
Tabel 3.2.4 Data Perhitungan, PSV=75%
no
.
1
2
3
4
5
Waktu
(menit)
8:01
8:31
9:01
9:31
10:01
T1 (Air
dalamtangki)
314.6
314.2
313.8
313.5
313.2
T2 (Air keluar
coil)
306.5
306.4
306.2
306
305.8
T3 (Air
masuk coil)
301.7
301.8
301.9
301.9
301.9
FLOW (m3/s)
PSV (%)
2.71667.10-6
2.61667.10-6
2.63333.10-6
2.551.10-6
2.66667.10-6
75
75
75
75
75
Tabel 3.2.5 Data Perhitungan, PSV = 75%
T2
T2 &
T3Avg
No
.
( K¿
1.
304,10
2.
304,10
3.
304,05
4.
303,95
5
303,85
ρ
m
´
n´
(kg/m3)
(kg/s)
(kgmol/s)
∫ Cp dT
T3
Q
( J /s ¿
(
J /kgmol ¿
995.310
0
995.310
0
995.322
5
995.356
5
995.387
5
2,703926.10-3
1,502181.10-4
2,604395.10-3
1,446886.10-4
2,621024.10-3
1,456124.10-4
2,538159.10-3
1,41088.10-4
2,654367.10-3
1,474648.10-4
360086.701
2
345083.189
5
54,09153
49,92960
322573.066
46,97065
307560.525
2
292548.862
2
43,36875
43,14066
Tabel 3.2.6 Data Perhitungan, PSV = 75%
A
Q
∆T
m2 1
(kg . (T3 1)-T2)
s
o.
.
4,
09
5
T
T
2,
9
,1
L
M
T
D
1
0
,
(
m
U
(
2
)
0
,
1
1
1
kg
¿
K . s3
15
3
.
9,
92
96
0
4
2,
4
,8
.
6,
97
06
5
4
1,
9
,6
.
3,
36
87
5
4
1,
6
,5
.
3,
14
06
6
4
1,
3
,4
3
1
4
5
2
3
1
9
,
9
2
2
9
3
0
3
5
9
,
5
8
9
8
6
2
7
9
,
4
0
1
4
6
8
6
3
9
,
2
1
2
8
2
9
2
8
0
4
9
6
6
,
6
5
9
7
2
9
1
1
6
,
0
6
6
2
0
4
1
0
4
,
2
8
7
1
0
3
9
8
,
2
1
9
4
8
5
9
9
,
7
0
3
4
5
9
3.3 Pembahasan
Praktikum ini bertujuan untuk melihat pengaruh laju alir air yang masuk ke
dalam coil terhadap koefisien keseluruhan perpindahan panas. Syarat terjadinya
perpindahan panas karena adanya perbedaan temperatur, yaitu terjadinya perpindahan
panas dari tempat yang suhunya tinggi ke tempat yang suhunya rendah.
Mekanisme perpindahan panas yang terjadi di dalam bejana berkoil adalah
perpindahan panas secara konduksi dan konveksi. Air yang ada dalam bejana
dipanaskan hingga mencapai suhu yang diinginkan yaitu sebesar 40˚C (T 1).
Digunakan coil sebagai pemanas dan terjadi perpindahan panas secara konduksi.
Perpindahan panas secara konduksi adalah perpindahan panas yang terjadi pada
media yang diam dan coil merupakan media diam yang menerima panas dari sumber
listrik. Untuk mencapai set point 40˚C tersebut maka dialirkan fluida dingin yang
berupa air ke dalam coil untuk mempertahankan keadaan air dalam bejana yang
dipanaskan. Air yang mengalir di dalam coil berfungsi sebagai pendingin untuk
mendinginkan fluida proses, sehingga terjadi perpindahan panas secara konveksi dari
air dalam bejana ke air yang berada di dalam coil. Hal ini terlihat dari perubahan
suhu air yang masuk coil (T3) menjadi lebih panas saat keluar dari coil (T2).
Besar laju alir massa air dalam coil dipengaruhi oleh bukaan katup yang
dikendalikan. Semakin besar bukaan PSV maka semakin besar flow rate air, sehingga
laju alir massa juga semakin besar. Oleh karena itu laju alir massa pada bukaan PSV
100% lebih besar jika dibandingkan dengan laju alir massa pada bukaan PSV 75%.
Hal ini disebabkan pada PSV 100%, bukaan valve terbuka seluruhnya sehingga air
dapat mengalir tanpa hambatan.
Laju alir mol dan perbedaan temperatur mempengaruhi nilai laju perpindahan
panas (Q), karena laju alir mol (ṅ) dan perbedaan temperatur (dT) berbanding lurus
dengan laju perpindahan panas (Q). Hal ini sesuai dengan rumus:
T2
Q= ṅ
∫ Cp . dT
T3
Dari percobaan dengan bukaan PSV 100% diperoleh nilai Q (J/s) sebesar
94,13445; 89,04629; 82,13291 dan 67,08225 J/s pada laju alir mol secara berturutturut 3,391159.10-4; 3,391265.10-4; 3,317647.10-4 dan 2,884601.10-4 kmol/s. Pada
bukaan PSV 75% diperoleh nilai Q sebesar 54,09153; 49,92960; 46,97065; 43,36875
dan 43,14066 J/s pada laju alir mol secara berturut-turut 1,502181.10 -4; 1,446886.10-4;
1,456124.10-4; 1,41088.10-4 dan 1,474648.10-4 kmol/s.
Untuk menentukan koefisien keseluruhan perpindahan panas (U), luas
permukaan perpindahan panas (A) yang digunakan yaitu luas selimut dari coil yang
ada dalam bejana sehingga harga koefisien perpindahan panas didasarkan atas luas
tersebut. Dapat dilihat jika semakin besar nilai laju alir mol maka semakin besar pula
koefisien keseluruhan perpindahan panasnya (U). Karena U berbanding lurus dengan
laju alir mol dan perbedaan temperatur sehingga semakin besar nilai laju alir mol dan
perbedaan temperaturnya maka semakin besar nilai koefisien keseluruhan
perpindahan panasnya. Koefisien keseluruhan perpindahan panas merupakan hasil
gabungan perpindahan panas yang terdapat dalam bejana bercoil yaitu merupakan
gabungan proses konduksi dan konveksi.
Q=U.A.TLMTD
T2
ṅ
∫ Cp . dT
=U.A.TLMTD
T3
T2
ṅ ∫ Cp . dT
U=
T3
A . T LMTD
Dari percobaan dengan bukaan PSV 100% diperoleh nilai U (kg/K.s 3) sebesar
170,535; 165,427; 156,576 dan 131,322 kg/K.s3 pada laju alir mol secara berturutturut 3,391159.10-4; 3,391265.10-4; 3,317647.10-4 dan 2,884601.10-4 kmol/s. Pada
bukaan PSV 75% diperoleh nilai U (kg/K.s3) sebesar 111,659729; 116,066204;
104,287103; 98,219485 dan 99,703459 kg/K.s3 pada laju alir mol secara berturut-turut
1,502181.10-4; 1,446886.10-4; 1,456124.10-4; 1,41088.10-4 dan 1,474648.10-4 kmol/s.
HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1 Data Pengamatan
Tabel 3.1.1 Data Pengamatan, PSV=100%
no
.
Waktu
(menit)
1
2
3
4
4:30
5:00
5:30
6:00
T1 (Air dalam
tangki)
43,2
42,8
42,4
42
℃
℃
℃
℃
T2 (Air
keluar coil)
℃
℃
℃
℃
33,2
33
32,8
32,6
T3 (Air
masuk coil)
29,5
29,5
29,5
29,5
℃
℃
℃
℃
FLOW
(mL/mnt
)
368
368
360
313
PSV (%)
100
100
100
100
Tabel 3.1.2 Data Pengamatan, PSV=75%
no
.
Waktu
(Menit)
1
2
3
4
5
8:01
8:31
9:01
9:31
10:01
T1 (Air
dalamtangki)
41,6
41,2
40,8
40,5
40,2
℃
℃
℃
℃
℃
T2 (Air
keluar coil)
33,5
33,4
33,2
33
32,8
℃
℃
℃
℃
℃
T3 (Air
masuk coil)
28,7
28,8
28,9
28,9
28,9
℃
℃
℃
℃
℃
FLOW
(ml/mnt
)
163
157
158
153
160
PSV (%)
75
75
75
75
75
3.2 Data Perhitungan
Tabel 3.2.1 Data Perhitungan, PSV=100%
no
.
1
2
3
4
Waktu
(menit)
4:30
5:00
5:30
6:00
T1 (Air
dalamtangki)
316,2 K
315,8 K
315,4 K
315 K
T2 (Air keluar
coil)
306,2 K
306 K
305,8 K
305,6 K
T3 (Air masuk
coil)
302,5 K
302,5 K
302,5 K
302,5 K
FLOW (m3/s)
6,13333.10-6
6,13333.10-6
6,0.10-6
5,21667.10-6
PSV (%)
100
100
100
100
Tabel 3.2.2 Data Perhitungan, PSV = 100%
T2
No.
T2 & T3Avg
( K¿
1.
2.
3.
304,35
304,25
304,15
ρ
m
´
n´
(kg/m )
(kg/s)
(kgmol/s)
995,2315
995,2625
995,2940
6,104087.10-3
6,104277.10-3
5,971764.10-3
3,391159.10-4
3,391265.10-4
3,317647.10-4
3
∫ Cp dT
T3
( J /kgmol ¿
277587,836
262575,4429
247563,7799
Q
( J /s ¿
94,13445
89,04629
82,13291
4.
304,05
995,3255
5,192281.10-3
2,884601.10-4
232552,9967
67,08225
Tabel 3.2.3 Data Perhitungan, PSV = 100%
A
o.
Q
∆T
m2 1
(kg . (T3 1)-T2)
s
T
T
1
1
,
7
5
3
0
9
3
3
.
9
4
,
1
3
4
4
5
3,
7
K
0
.
8
9
,
0
4
6
2
9
3,
3
K
,8
.
.
8
2
,
1
3
2
9
1
6
7
L
M
T
D
2,
9
K
,6
2,
,4
K
1
1
,
4
6
1
0
6
8
5
K
1
1
,
1
6
8
8
6
5
3
K
1
0
(
m
U
(
2
)
0
,
0
4
9
6
6
1
7
0
,
5
3
5
1
6
5
,
4
2
7
1
5
6
,
5
7
6
1
3
kg
¿
K . s3
,
0
8
2
2
5
,
8
7
6
4
6
9
6
5
K
1
,
3
2
2
K
Tabel 3.2.4 Data Perhitungan, PSV=75%
no
.
1
2
3
4
5
Waktu
(menit)
8:01
8:31
9:01
9:31
10:01
T1 (Air
dalamtangki)
314.6
314.2
313.8
313.5
313.2
T2 (Air keluar
coil)
306.5
306.4
306.2
306
305.8
T3 (Air
masuk coil)
301.7
301.8
301.9
301.9
301.9
FLOW (m3/s)
PSV (%)
2.71667.10-6
2.61667.10-6
2.63333.10-6
2.551.10-6
2.66667.10-6
75
75
75
75
75
Tabel 3.2.5 Data Perhitungan, PSV = 75%
T2
T2 &
T3Avg
No
.
( K¿
1.
304,10
2.
304,10
3.
304,05
4.
303,95
5
303,85
ρ
m
´
n´
(kg/m3)
(kg/s)
(kgmol/s)
∫ Cp dT
T3
Q
( J /s ¿
(
J /kgmol ¿
995.310
0
995.310
0
995.322
5
995.356
5
995.387
5
2,703926.10-3
1,502181.10-4
2,604395.10-3
1,446886.10-4
2,621024.10-3
1,456124.10-4
2,538159.10-3
1,41088.10-4
2,654367.10-3
1,474648.10-4
360086.701
2
345083.189
5
54,09153
49,92960
322573.066
46,97065
307560.525
2
292548.862
2
43,36875
43,14066
Tabel 3.2.6 Data Perhitungan, PSV = 75%
A
Q
∆T
m2 1
(kg . (T3 1)-T2)
s
o.
.
4,
09
5
T
T
2,
9
,1
L
M
T
D
1
0
,
(
m
U
(
2
)
0
,
1
1
1
kg
¿
K . s3
15
3
.
9,
92
96
0
4
2,
4
,8
.
6,
97
06
5
4
1,
9
,6
.
3,
36
87
5
4
1,
6
,5
.
3,
14
06
6
4
1,
3
,4
3
1
4
5
2
3
1
9
,
9
2
2
9
3
0
3
5
9
,
5
8
9
8
6
2
7
9
,
4
0
1
4
6
8
6
3
9
,
2
1
2
8
2
9
2
8
0
4
9
6
6
,
6
5
9
7
2
9
1
1
6
,
0
6
6
2
0
4
1
0
4
,
2
8
7
1
0
3
9
8
,
2
1
9
4
8
5
9
9
,
7
0
3
4
5
9
3.3 Pembahasan
Praktikum ini bertujuan untuk melihat pengaruh laju alir air yang masuk ke
dalam coil terhadap koefisien keseluruhan perpindahan panas. Syarat terjadinya
perpindahan panas karena adanya perbedaan temperatur, yaitu terjadinya perpindahan
panas dari tempat yang suhunya tinggi ke tempat yang suhunya rendah.
Mekanisme perpindahan panas yang terjadi di dalam bejana berkoil adalah
perpindahan panas secara konduksi dan konveksi. Air yang ada dalam bejana
dipanaskan hingga mencapai suhu yang diinginkan yaitu sebesar 40˚C (T 1).
Digunakan coil sebagai pemanas dan terjadi perpindahan panas secara konduksi.
Perpindahan panas secara konduksi adalah perpindahan panas yang terjadi pada
media yang diam dan coil merupakan media diam yang menerima panas dari sumber
listrik. Untuk mencapai set point 40˚C tersebut maka dialirkan fluida dingin yang
berupa air ke dalam coil untuk mempertahankan keadaan air dalam bejana yang
dipanaskan. Air yang mengalir di dalam coil berfungsi sebagai pendingin untuk
mendinginkan fluida proses, sehingga terjadi perpindahan panas secara konveksi dari
air dalam bejana ke air yang berada di dalam coil. Hal ini terlihat dari perubahan
suhu air yang masuk coil (T3) menjadi lebih panas saat keluar dari coil (T2).
Besar laju alir massa air dalam coil dipengaruhi oleh bukaan katup yang
dikendalikan. Semakin besar bukaan PSV maka semakin besar flow rate air, sehingga
laju alir massa juga semakin besar. Oleh karena itu laju alir massa pada bukaan PSV
100% lebih besar jika dibandingkan dengan laju alir massa pada bukaan PSV 75%.
Hal ini disebabkan pada PSV 100%, bukaan valve terbuka seluruhnya sehingga air
dapat mengalir tanpa hambatan.
Laju alir mol dan perbedaan temperatur mempengaruhi nilai laju perpindahan
panas (Q), karena laju alir mol (ṅ) dan perbedaan temperatur (dT) berbanding lurus
dengan laju perpindahan panas (Q). Hal ini sesuai dengan rumus:
T2
Q= ṅ
∫ Cp . dT
T3
Dari percobaan dengan bukaan PSV 100% diperoleh nilai Q (J/s) sebesar
94,13445; 89,04629; 82,13291 dan 67,08225 J/s pada laju alir mol secara berturutturut 3,391159.10-4; 3,391265.10-4; 3,317647.10-4 dan 2,884601.10-4 kmol/s. Pada
bukaan PSV 75% diperoleh nilai Q sebesar 54,09153; 49,92960; 46,97065; 43,36875
dan 43,14066 J/s pada laju alir mol secara berturut-turut 1,502181.10 -4; 1,446886.10-4;
1,456124.10-4; 1,41088.10-4 dan 1,474648.10-4 kmol/s.
Untuk menentukan koefisien keseluruhan perpindahan panas (U), luas
permukaan perpindahan panas (A) yang digunakan yaitu luas selimut dari coil yang
ada dalam bejana sehingga harga koefisien perpindahan panas didasarkan atas luas
tersebut. Dapat dilihat jika semakin besar nilai laju alir mol maka semakin besar pula
koefisien keseluruhan perpindahan panasnya (U). Karena U berbanding lurus dengan
laju alir mol dan perbedaan temperatur sehingga semakin besar nilai laju alir mol dan
perbedaan temperaturnya maka semakin besar nilai koefisien keseluruhan
perpindahan panasnya. Koefisien keseluruhan perpindahan panas merupakan hasil
gabungan perpindahan panas yang terdapat dalam bejana bercoil yaitu merupakan
gabungan proses konduksi dan konveksi.
Q=U.A.TLMTD
T2
ṅ
∫ Cp . dT
=U.A.TLMTD
T3
T2
ṅ ∫ Cp . dT
U=
T3
A . T LMTD
Dari percobaan dengan bukaan PSV 100% diperoleh nilai U (kg/K.s 3) sebesar
170,535; 165,427; 156,576 dan 131,322 kg/K.s3 pada laju alir mol secara berturutturut 3,391159.10-4; 3,391265.10-4; 3,317647.10-4 dan 2,884601.10-4 kmol/s. Pada
bukaan PSV 75% diperoleh nilai U (kg/K.s3) sebesar 111,659729; 116,066204;
104,287103; 98,219485 dan 99,703459 kg/K.s3 pada laju alir mol secara berturut-turut
1,502181.10-4; 1,446886.10-4; 1,456124.10-4; 1,41088.10-4 dan 1,474648.10-4 kmol/s.