Macam - Macam Perpindahan Panas .1Secara Konduksi

Pr = Bilangan Prandlt f = Faktor koreksi g = Gravitasi A Di = Diameter dalam tabung mm Do = Diameter luar tabung mm

2.7 Faktor Kotoran Fouling Factor

Hal ini terjadi pada performansi alat penukar kalor biasanya semakin menurun dengan bertambahnya waktu pemakaian sebagai akibat terjadinya penumpukan kotoran pada permukaan alat penukar kalor. Lapisan kotoran tersebut menimbulkan hambatan tambahan pada proses perpindahan panas dan mengakibatkan penurunan laju perpindahan panas pada alat penukar kalor.Penumpukan kotoran pada alat penukar kalor disebut faktor kotoran R f yang menjadi ukuran dalam tahanan termal. Faktor kotoran adalah nol untuk alat penukar kalor yang baru dan meningkat dengan meningkatnya lama pemakaian sehingga kotoran menempel pada permukaan alat penukar kalor. Faktor kotoran bergantung pada temperatur operasi dan kecepatan fluida, dan sebanding dengan panjang alat penukar kalor. Kotoran akan meningkat dengan meningkatnya temperatur dan menurunnya kecepatan. Persamaan koefisien perpindahan menyeluruh telah diberikan sebelumnya yang berlaku untuk permukaan alat penukar kalor yang bersih. Persamaan sebelumnya perlu dimodifikasi sebagai efek dari kotoran pada permukaan dalam dan luar tabung. Untuk alat penukar kalor tabung cangkang yang tidak memiliki sirip, persamaan sebelumnya menjadi : 1 UA s = 1 U i A i = 1 U o A o = R = 1 h i A i + R f,i A i + lnD o D i 2kL + R f,o A o + 1 h o A o 2.18 A i = D i L dan A o = D o L adalah luas area permukaan dalam dan luar alat penukar kalor. R f,i dan R f,o adalah faktor kotoran permukaan dalam dan luar alat penukar kalor. Tabel 2.2 : Faktor kotoran untuk berbagai fluida Fluid R r , m 2 , o CW Distiled water, sea water, river water, boiler feedwater: Below 50 o C Above 50 o C 0,0001 0,0002 Fuel oil 0,0009 Steam oil free 0,0001 Refrigerants liquid 0,0002 Refrigerants vapor 0,0004 Alcohol vapors 0,0001 Air 0,0004 Sumber : Cengel

2.8 Metode LMTD Evaluasi performansi thermal sebuah alat penukar kalor pada keadaan

tunak steady a Persamaan perpindahan panas lokal melalui elemen ds dari sebuah apk. Jika T h dan T c adalah suhu kedua fluida yang berada di elemen da dari permukaan APK maka laju perpindahan panas diantara kedua fluida melalui elemen ds dituliskan dengan rumus dq = U dA T h - T c 2.19 Dimana : dq = Laju perpindahan panas kedua fluida W U = Koefisien perpindahan panas menyeluruh Wm 2 °C dA = luas penampang tabung m 2 Th = Suhu fluida panas °C Tc = Suhu fluida dingin °C Gambar 2.17 distribusi suhu APK aliran sejajar Sumber : Output Autocad 2007, Mei 2015

2.8.1 Metode LMTD Pada Aliran Paralel Sejajar

Metode ini dipakai dengan arah fluida panas dan fluida dingin pada arah yang sama. Artinya perpindahan panas antara kedua fluida di dalam APK sama besarnya baik ditinjau dari fluida panas atau pun dari fluida dingin. Sehingga didapatkan rumus dan dapat dituliskan sebagai berikut dq = ṁ h Cp h -dT h = ṁ c Cp c dt c 2.20 dimana : ṁ h = laju aliran massa fluida panas kgs ṁ c = laju aliran massa fluida dingin kgs Cp h = panas jenis fluida panas Jkg K Cp c = panas jenis fluida dingin Jkg K Dari persamaan diatas dapat dilihat bahwa dT h 0 dan dT c dan dituliskan sebagai berikut : dT h = - B ṁ DEFD ; dTc = B ṁ G HI G 2.21 Kemudian persamaan diatas diturunkan, sehingga didapatkan : dT h – dTc = d T h – T c = - B ṁ DEFD - B ṁ G HI G 2.22 dimana diketahui bahwa : B ṁ D HI D = ṁ D HI D dan B ṁ G HI G = ṁ G HI G 2.23 Lalu disubstitusikan persamaan 2.17 ke 2.16, maka akan didapatkan persamaan : d T h – T c = -dq ṁ D HI D + ṁ G HI G 2.24 Kemudian mensubstitusikan persamaan 2.13 ke 2.18, maka didapat: d T h – T c = -U dA T h - T c ṁ D HI D + ṁ G HI G 2.25 setelah itu, persamaan 2.19 disederhanakan menjadi berikut: K LM – LO LM LO = - U dA ṁ D HI D + ṁ G HI G 2.26 Dengan mengintegralkan persamaan 2.20 dan menganggap bahwa U dan ṁ D HI D + ṁ G HI G adalah konstan dan batas integral ditunjukan pada gambar distribusi suhu maka didapatkan: P K LM – LO LM LO DQ GQ D? G? = − ṁ D HI D + ṁ G HI G P R A 2.27 Maka hasil dari integral persamaan 2.21 didapat: ln T ho – T co – ln T hi – T ci = - U A ṁ D HI D + ṁ G HI G 2.28 ln LMS – LOS LMT – LOT = - U A ṁ D HI D + ṁ G HI G 2.29 Berdasarkan neraca entalpi bahwa laju pindahan panas q : Q = ṁ h Cp h T hi – T ho = ṁ c Cp c T co – T ci 2.30 ṁ h Cp h = U D? DQ ; ṁ c Cp c = U GQ G? 2.31 dengan mensubstitusikan persamaan 2.25 ke 2.23 maka didapatkan ln LMS – LOS LMT – LOT = - U A D? DQ U + GQ G? U 2.32 q = U A D? G? DQ GQ VW XD?YXG? XDQYXGQ = 2.33 Dimana berdasarkan gambar dari distribusi suhu : ∆ Ta = Z [ − Z \ 2.34 ∆ Tb= Z [ − Z \ 2.35 Jadi : q = U A ∆L ∆L _ VW ∆`a ∆`_ atau q = U A ∆L _ ∆L VW ∆`b ∆` 2.36

2.8.2 Metode LMTD Pada Aliran Berlawanan

Variasi dari temperature fluida dingin dan fluida panas pada APK dengan arah aliran berlawanan ditunjukan pada gambar dibawah ini. Pada kasus ini fluida dingin dan panas mengalir pada arah yang berlawanan. Temperatur keluaran fluida dingin dapat melebihi temperatur keluaran fluida panas, namun hal seperti ini jarang dijumpai. Normalnya temperatur keluaran fluida dingin tidak melebihi temperatur keluaran fluida panas karena hal ini tidak sesuai dengan pernyataan hokum kedua dari temodinamika. Gambar 2.18 distribusi suhu APK aliran berlawanan Sumber : Output Autocad 2007, Mei 2015

Dokumen yang terkait

Analisis Dan Simulasi Keefektifan Alat Penukar Kalor Tabung Sepusat Dengan Variasi Kapasitas Aliran Fluida Panas, Kapasitas Aliran Fluida Dingin, Dan Suhu Masukan Fluida Panas Dengan Aliran Sejajar

2 84 112

Analisis Dan Simulasi Alat Penukar Kalor Tabung Sepusat Aliran Berlawanan Dengan Variasi Temperatur, Kapasitas Aliran Pada Fluida Panas (Air) dan Fluida Dingin (Metanol)

0 37 150

Analisis Dan Simulasi Alat Penukar Kalor Tabung Sepusat Aliran Berlawanan Dengan Variasi Temperatur, Kapasitas Aliran Pada Fluida Panas (Air) dan Fluida Dingin (Metanol)

5 28 150

Analisis Dan Simulasi Alat Penukar Kalor Tabung Sepusat Aliran Berlawanan Dengan Variasi Temperatur, Kapasitas Aliran Pada Fluida Panas (Air) dan Fluida Dingin (Metanol)

0 0 27

Analisis Dan Simulasi Alat Penukar Kalor Tabung Sepusat Aliran Berlawanan Dengan Variasi Temperatur, Kapasitas Aliran Pada Fluida Panas (Air) dan Fluida Dingin (Metanol)

0 0 2

Analisis Dan Simulasi Alat Penukar Kalor Tabung Sepusat Aliran Berlawanan Dengan Variasi Temperatur, Kapasitas Aliran Pada Fluida Panas (Air) dan Fluida Dingin (Metanol)

0 0 4

Analisis Dan Simulasi Alat Penukar Kalor Tabung Sepusat Aliran Berlawanan Dengan Variasi Temperatur, Kapasitas Aliran Pada Fluida Panas (Air) dan Fluida Dingin (Metanol)

0 0 53

Analisis Dan Simulasi Alat Penukar Kalor Tabung Sepusat Aliran Berlawanan Dengan Variasi Temperatur, Kapasitas Aliran Pada Fluida Panas (Air) dan Fluida Dingin (Metanol)

0 0 1

BAB II TINJAUAN PUSTAKA - Analisis Dan Simulasi Keefektifan Alat Penukar Kalor Tabung Sepusat Dengan Variasi Kapasitas Aliran Fluida Panas, Kapasitas Aliran Fluida Dingin, Dan Suhu Masukan Fluida Panas Dengan Aliran Sejajar

1 3 42

Analisis Dan Simulasi Keefektifan Alat Penukar Kalor Tabung Sepusat Dengan Variasi Kapasitas Aliran Fluida Panas, Kapasitas Aliran Fluida Dingin, Dan Suhu Masukan Fluida Panas Dengan Aliran Sejajar

0 0 13