Analisa Perhitungan HASIL DAN PEMBAHASAN

5.1 Analisa Perhitungan

a. Eksperimen 1 pada Bilangan Reynolds Fluida Dingin 2.760 1 Perhitungan Temperatur Keluar Fluida Dingin Teoritis T co, t . Perhitungan temperatur keluar fluida dingin teoritis dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan kesetimbangan panas, karena ada dua variabel yang belum diketahui, maka dilakukan suatu metode iterasi agar besarnya kalor yang masuk sama dengan kalor yang keluar. Sehingga: h c q q = g f h eksp ci t co c p c h m T T c m , , , , ⋅ = − ⋅ ⋅ 3 , , 10 56 , 2436 461 , 2 00 . 30 0253 , × ⋅ = − ⋅ ⋅ t co c p T c 3 10 56 , 2436 461 , 2 00 , 30 78 , 86 189 , 4174 0253 , × ⋅ = − ⋅ ⋅ 5996,365 = 5996,374 W 2 Perhitungan Pelepasan Kalor Yang Keluar Ke Lingkungan. ekp co t co c p c L T T c m q , , , − ⋅ ⋅ = 07 , 31 78 , 86 484 , 183 . 4 0253 , − ⋅ ⋅ = 465 , 5896 = W 3 Propertis Fluida Dingin Pada Temperatur Rata-Rata. 2 , , , eksp ci t co t cm T T T + = 2 00 , 3 78 , 86 + = 39 , 58 = o C 39 , 331 = K Tabel A.6. 3 f 10 016556 . 1 V − × = m 3 kg 556 , 4184 c c p, = Jkg K 6 f 10 992 , 478 − × = µ N sm 2 3 f 10 668 , 651 k − × = Wm K 074 , 3 p f r, = 4 Propertis Fluida Panas Pada Temperatur Rata-Rata. 2 ho hi hm T T T + = 2 09 , 30 61 , 95 + = 85 , 62 = o C 85 , 335 = K Tabel A.6. 8605 , 6 V g = m 3 kg 3 g f, 10 96 , 2351 h × = Jkg 6 g 10 524 , 10 − × = µ N sm 2 3 g 10 051 , 22 k − × = Wm K 917 , p g r, = 5 Perhitungan Bilangan Reynolds Teoritis Fluida Dingin. µ ρ h m D U Re ⋅ ⋅ = Dimana: A Q U c m = 1 f c c V m Q − = 1 3 10 016556 , 1 0253 , − − × = 5 10 535 , 2 − × = m 3 s Sehingga: A Q U c m = 2 5 024 , 4 1 10 535 , 2 ⋅ ⋅ × = − π 056 , = ms Jadi besarnya bilangan Reynolds teoritis fluida dingin adalah: µ ρ h m D U Re ⋅ ⋅ = 6 1 3 10 992 , 478 024 , 056 , 10 016556 , 1 − − − × ⋅ ⋅ × = 195 , 2760 = 6 Perhitungan Bilangan Nusselt Fluida Dingin. Karena aliran yang terjadi pada tube annulus laminar, maka besarnya bilangan Nusselt dapat dicari dengan menggunakan tabel 1, yaitu dengan cara membagi d o D i , sehingga: 0497 , 0257 , D d i o = 52 , = Karena hasil dari d o D i dalam tabel 1 tidak ada, maka dilakukan metode iterasi, sehingga: 74 , 5 74 , 5 86 , 4 50 , 00 , 1 50 , 52 , Nu d + − ⋅ − − = 71 , 5 = 7 Perhitungan Koefisien Perpindahan Panas Konveksi Fluida Dingin. Dari hasil perhitungan bilangan Nusselt dan berdasarkan sifat konduktivitas thermal fluida, maka koefisien perpindahan panas konveksi pada tube annulus dapat ditentukan dengan persamaan: h d o D k Nu h ⋅ = 024 , 10 668 , 651 71 , 5 3 − × ⋅ = 042 , 155 = Wm 2 K 8 Perhitungan Bilangan Reynolds Fluida Panas. µ ρ i m d U Re ⋅ ⋅ = Dimana: A Q U h = h 1 g h h V m Q − = 1 3 860 , 6 10 461 , 2 − − × = 01688 , = m 3 s Sehingga: A Q U h = h 2 0235 , 4 1 01688 , ⋅ ⋅ = π 917 , 38 = ms Jadi besarnya bilangan Reynolds fluida panas adalah: µ ρ i h d U Re ⋅ ⋅ = 6 1 10 524 , 10 0235 , 917 , 38 860 , 6 − − × ⋅ ⋅ = 907 , 666 . 12 = 9 Perhitungan Bilangan Nusselt Fluida Panas. Karena aliran yang terjadi untuk fluida panas adalah turbulen, maka besarnya bilangan Nusselt dapat ditentukan dengan persamaan: 3 , 5 4 Pr Re 023 , ⋅ ⋅ = D d Nu 3 , 8 , 91753 , 907 , 666 . 12 023 , ⋅ ⋅ = 919 , 42 = 10 Perhitungan Koefisien Perpindahan Panas Konveksi Fluida Panas Dari hasil perhitungan bilangan Nusselt dan berdasarkan sifat konduktivitas thermal fluida, maka koefisien perpindahan panas konveksi pada tube bagian dalam dapat ditentukan dengan persamaan: i d i d k Nu h ⋅ = 0235 , 10 051 , 22 919 , 42 3 − × ⋅ = 274 , 40 = Wm 2 K 11 Perhitungan Koefisien Perpindahan Panas Menyeluruh Besarnya koefisien perpindahan panas menyeluruh dapat diperoleh dari harga masing-masing koefisien perpindahan panas fluida kerja yang ditentukan dengan persamaan: i i o i o o o o h r r r r k r h U 1 ln 1 1 ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ + ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ + = 1 273 , 40 1 0117 , 0127 . 0117 , 0127 , ln 386 0127 , 042 , 155 1 − ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ ⋅ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ + ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⋅ + = 937 , 29 = Wm 2 K 12 Perhitungan Daya Pompa Besarnya daya masuk kedalam pompa dapat ditentukan dengan persamaan: I V P in ⋅ = = 2 , 1 5 , 211 x = 253,8 W Sedangkan besarnya daya pompa yang dibutuhkan untuk mengalirkan fluida dingin dapat ditentukan dengan persamaan: c f out m P V P ⋅ ∆ ⋅ = 0253 , 45 , 1077 10 016556 , 1 3 ⋅ ⋅ × = − 771 , 2 = W Untuk eksperimen 1 sampai 4 pada bilangan Reynolds 629 , 2864 dapat disajikan pada tabel 3. Dengan cacatan bahwa untuk properties fluida dingin maupun fluida panas dapat dilihat pada lampiran tabel properties. 13 Perhitungan efektifitas sirip h o = 153,424 Wm 2 .K T h,m = 65,585 C t = 0,005 m T c,m = 35,268 C L f = 0,005 m k = 59 Wm d f,i = d o = 0,0257 m s = 0,060 m n = 50 fin r f,o = 0,01785 m r f,i = 0,01285 m a. mencari q tanpa sirip L d A o f no ⋅ ⋅ = π , = π · 0,0257 · 1,5 = 0,121108 m 2 T A h q f no o f no ∆ ⋅ ⋅ = , , = 39 , 58 85 , 62 121108 , 042 , 155 − ⋅ ⋅ = 83,744 W b. mencari perpindahan kalor dengan sirip dan luasan pada sirip dapat dirumuskan sebagai berikut : 01285 , 005 , 01785 , 2 1 , 2 1 , ⋅ + = ⋅ + i f o f r t r 5836 , 1 = t k h t L f ⋅ ⋅ ⋅ + = 2 1 ξ 005 , 59 042 , 155 005 , 005 , 2 1 ⋅ ⋅ ⋅ + = 1719 , = t r r r A o f i f o f f ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ − ⋅ = , 2 , 2 , 2 2 π π π 005 , 01785 , 2 2 01285 , 01785 , 2 2 ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ − ⋅ = π π π 001525 , = m 2 max q q f f ⋅ = η atau T A h f o f ∆ ⋅ ⋅ ⋅ η 39 , 58 85 , 62 001525 , 042 , 155 97 , − ⋅ ⋅ ⋅ = 02288 , 1 = W c. Tidak semua bagian annulus diselimuti oleh sirip, maka perumusannya juga lain. Untuk pipa yang tidak diselimuti sirip dapat dirumuskan sebagai berikut : s d A i f f un ⋅ ⋅ = , , π 060 , 0257 , ⋅ ⋅ = π 009689 , = m 2 T A h q f un o f un ∆ ⋅ ⋅ = , , 39 , 58 85 , 62 009689 , 042 , 155 − ⋅ ⋅ = 69982 , 6 = W d. Perpindahan kalor total pada sirip didefinisikan sebagai berikut: f f un f tot q q n q + ⋅ = , , 02288 , 1 69982 , 6 25 + ⋅ = 06751 , 193 = W e. Peningkatan atau keefektifan dari sirip dapat dihitung dengan rumus : f no f tot increase q q q , , − = 744 , 83 067 , 193 − = 323 , 109 = W f. Jadi efiktifitas dari sirip dapat dirumuskan sebagai berikut : nf tot f tot overall f q q , , , = ε 744 , 83 06751 , 193 = = 2,305 = Efektif

5.2 Pembahasan