i i o o

50 55 360 240 40 45 50 55 180 360 40 45 50 55 240 360 40 45 50 105 55 300 360 40 45 50 55 360 360 40 45 50 55 Dari tabel perbandingan di atas dapat dilihat bahwa masing – masing hasil keefektifitasan memiliki nilai yang rendah. Secara teori atau dengan menggunakan perhitungan NTU diperoleh efektifitas sebesar 7,24 yang dikatakan rendah. Hal ini dapat terjadi karena methanol yang digunakan sebagai fluida dingin memiliki sifat – sifat thermodinamika yang rendah dan dapat ditinjau dari nilai kalor jenis C p , konduktivitas thermal k, massa jenis ρ dan viskositas dinamiknya μ yang kecil sehingga berpengaruh terhadap efektifitas yang rendah. Selain hal tersebut yang mempengaruhi efektifitas dari perhitungan NTU yang rendah juga adalah laju aliran yang digunakan pada fluida dingin. Alasannya adalah pengaruh laju aliran terhadap kapasitas kalor minimum C min dalam percobaan yang cukup besar sehingga pada perhitungan NTU yang berbanding terbalik dengan C min akan memperkecil hasil NTU. Oleh sebab itulah nilai dari efektifitas yang diperoleh kecil. Untuk mendapatkan nilai dari efektifitas yang besar maka nilai Cmin harus diperkecil dengan cara memperlambat debit aliran fluida dingin di dalam anullus sehingga diperoleh laju aliran massa yang kecil yang berpengaruh terhadap nilai C min . Nilai efektifitas yang kecil pada perhitungan NTU juga disebabkan karena besarnya diameter anullus, pengaruh diameter anullus terhadap efektifitas adalah semakin kecil diameter anullus maka nilai koefisien konveksi pada anullus akan semakin besar dan nilai koefisien perpindahan panas juga akan berbanding lurus dengan naiknya nilai koefisien konveksi. Dari grafik hasil eksperimen dapat dilihat adanya perbedaan grafik bila dibandingkan dengan grafik dengan perhitungan NTU dan penyebab perbedaan grafik tersebut adalah faktor – faktor yang telah disebutkan di atas. 107

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

1. Diperoleh temperatur fluida panas keluar dan fluida dingin keluar yang cukup jauh berbeda dengan hasil perhitungan secara teori dengan metode NTU, yang dapat dilihat pada bab 4. 2. Diperoleh keefektifan maksimum di lapangan sebesar 20,787 pada kapasitas aliran metanol dingin 240 ljam dan aliran air panas 360 ljam pada temperatur air panas masuk 55°C dan temperatur metanol masuk 32°C. 3. Diperoleh keefektifan maksimum secara teori sebesar 7,24 pada kapasitas aliran metanol dingin 240 ljam dan aliran air panas 360 ljam pada temperatur air panas masuk 50°C dan temperatur metanol masuk 36°C. 4. Diperoleh keefektifan maksimum secara simulasi sebesar 10,894 pada kapasitas aliran metanol dingin 240 ljam dan aliran air panas 360 ljam pada temperatur air panas masuk 55°C dan temperatur metanol masuk 32°C.

5.2 Saran

1. Untuk lebih meningkatkan efektifitas dapat memperkecil tabung annulus yang ada pada alat penukar kalor tabung sepusat. 2. Mengganti flowmeter fluida dingin dengan kapasitas aliran yang lebih kecil untuk meninggkatkan efektifitas alat penukar kalor. 3. Mengganti pompa dengan kekuatan yang jauh lebih baik sehingga fluida dapat mengalir dengan baik. 4. Kabel termokopel agilent yang digunakan harus menyentuh kedua fluida baik masuk maupun keluar dari APK tabung sepusat. 5. Peneliti selanjutnya dapat melakukan rancang bangun APK tabung sepusat dengan tiga tabung di dalamnya triple concentric pipe heat exchanger. xv DAFTAR PUSTAKA [1]Basuki, Achmad. 2006. Algoritma Pemograman 2 menggunakan Visual Basic 6.0. Surabaya :Institus Teknologi Sepuluh Nopember [2]Cengel, Yunus.A. 2003. Heat Transfer: A Practical Approach, 2 nd ed. New York : McGraw-Hill [3] http:rofimoch.blogspot.com201304makalah-alat-penukar-kalor.html diakses tanggal 8 Juli 2015 [4]https:www.academia.eduDownload diakses tanggal 8 Juli 2015 [5] http:www.homepages.wmich.edu~leehsME539Double20pipe20tutorial. pdf diakses tanggal 17 Juli 2015 [6]Incropera F.P. Fundamentas Of Heat and Mass Transfer, 6 th ed. New York : John Wiley Sons [7]Kuppan,T. 2000. Heat Exchanger Design Handbook. New York : Marcel Dekker.Inc LAMPIRAN • Perhitungan Efektifitas Teoritis Dengan Menggunakan Metode NTU- ɛ Untuk perhitungan secara teori dengan metode NTU- ɛ, proses perhitungannya ditampilkan di bawah ini untuk kondisi satu titik. Satu titik yang dimaksud adalah pada kondisi titik, temperatur fluida panas masuk T

h,i

40 °C dan temperatur fluida dingin masuk T

c,i

34 °C pada debit masuk fluida panas 180 ljam dan debit masuk fluida dingin 240 ljam. Fluida yang dianalisis sebagai fluida panas adalah air dan fluida dingin adalah methanol. Diameter dalam tube APK 13 mm dan diameter luar APK 15 mm. Diameter dalam anulus 32 mm. Panjang APK adalah 1 m. Iterasi 1 Andaikan : T h = 35°C ρ = 994 kgm 3 c p = 4178 Jkg K Pr = 4,83 μ = 7,2.10 -4 N.sm 2 k = 0,623 Wm.K T c = 35°C ρ = 774,35 kgm 3 c p = 2610,5 Jkg K Pr = 6,301 μ = 4,774.10 -4 N.sm 2 k = 0,1976 Wm.K Aliran didalam Pipa bagian dalam Q = 5.10 -5 m 3 s Q = A.V 5.10 -5 = 4 0,013 2 V V = 0,3768 ms Re = ρ V D μ = 994 0,3768 0,013 7,2.10 -4 = 6764,1134 Aliran Transisi ṁ h = ρ Q = 994 5.10 -5 xvii = 0,0497 kgs f = 0,790 ln Re – 1,64 -2 = 0,790 ln 6764,1134 – 1,64 -2 = 0,03523 Nu = f8 Re – 1000 Pr 1 + 12,7 f8 0,5 Pr 23 – 1 = 0,035238 6764,1134 – 1000 4,83 1 + 12,7 0,035238 0,5 4,83 23 – 1 = 47,7974 h i = k Nu D = 0,623 47,7974 0,013 = 2290,602 Wm 2 °C Aliran didalam Anulus Q = 6,667.10 -5 m 3 s Dh = Do – Di = 0,032 – 0,015 = 0,017 m Q = A.V 6,667.10 -5 = 4 0,032 2 - 0,015 2 V V = 0,10629 ms Re = ρ V � ℎ μ = 774,35 0,10629 0,017 4,774.10 -4 = 2930,86 Aliran Transisi ṁ c = ρ Q = 774,35 6,667.10 -5 = 0,051625 kgs f = 0,790 ln Re – 1,64 -2 = 0,790 ln 2930,86 – 1,64 -2 = 0,04591 Nu = f8 Re – 1000 Pr 1 + 12,7 f8 0,5 Pr 23 – 1 = 0,045918 2930,86 – 1000 6,301 1 + 12,7 0,045918 0,5 6,301 23 – 1 = 21,034 h i = k Nu � ℎ = 0,1976 21,034 0,017 = 244,49 Wm 2 °C R f,i = 0,0002 m 2 °CW R f,o = 0,0001 m 2 °CW A i =  D i L = 3,14 0,013 1 = 0,04082 m 2 A o =  D o L = 3,14 0,015 1 = 0,0471 m 2 k pipa = 237 Wm.K Pipa Aluminium 1 UA s = 1 U i A i = 1 U o A o = R = 1 h i A i + R f,i A i + ln D o D i 2 kL + R f,o A o + 1 h o A o R = 1 2290,602 0,04082 + 0,0002 0,04082 + ln 1513 2 237 1 + 0,0001 0,0471 + 1 244,49 0,0471 = 0,01069491566 + 4,8995.10 -3 + 9,6146.10 -5 + 2,1231.10 -3 + 0,086839 = 0,1046526617 °CW U = 1 R A s = 1 0,1046526617 0,04082 = 234,086 Wm 2 °C C h = ṁ h c p,h = 0,0497 4178 = 207,6466 WK............................................... � ��� C c = ṁ c c p,c = 0,051625 2610,5 = 134,767 WK........................................... � ��� C min C max = C = 134,767 207,6466 = 0,649 NTU = U A C min = 234,086 0,04082 134,767 = 0,0709 xix ε = 1 - exp �- NTU �1 - C�� 1 - C �exp �- NTU �1 - C��� = 1 - exp �– 0,0709 �1 – 0,649�� 1 – 0,649 �exp �– 0,0709 �1 – 0,649��� = 0,066981 Karena C c = C min maka keefektifan ε ε = T

c,o

– T

c,i

T

h,i

– T

c,i

0,066981= T

c,o

– 34 40 – 34 T

c,o

= 34,4018 °C Kemudian diperoleh harga T

h,o

dengan menggunakan kesetimbangan entalpi C h T

h,i

– T

h,o

= C c T

c,o

– T

c,i

207,6466 40 – T

h,o

= 134,767 34,4018 – 34 T

h,o

= 39,7392 °C T h = 40+ 39,7392 2 = 39,8696 °C T c = 3 4+34,4018 2 = 34,2009 °C • T h yang didapat 39,8696 °C ≠ T h yang dimisalkan yaitu 35 °C • T c yang didapat 34,2009 °C ≠ T c yang dimisalkan yaitu 35 °C Dilakukan Iterasi ke-2 dengan pemisalan T h dan T c yang diperoleh sebelumnya Iterasi 2 Andaikan : T h = 39,8696 °C ρ = 992,149552 kgm 3 c p = 4178,97392 Jkg K Pr = 4,3333008 μ = 6,5474736.10 -4 N.sm 2 k = 0,63079136 Wm.K T c = 34,2009 °C ρ = 775,109145 kgm 3 c p = 2605,14603 Jkg K Pr = 6,35230222 μ = 4,82418348.10 -4 N.sm 2 k = 0,197663928 Wm.K Aliran didalam Pipa bagian dalam Q = 5.10 -5 m 3 s V = 0,37688 ms Re = ρ V D μ = 992,149552 0,37688 0,013 4,3333008.10 -4 = 7424,38 ṁ h = ρ Q = 992,149552 5.10 -5 = 0,0496074776 kgs f = 0,790 ln Re – 1,64 -2 = 0,790 ln 7424,38 – 1,64 -2 = 0,03428 Nu = f8 Re – 1000 Pr 1 + 12,7 f8 0,5 Pr 23 – 1 = 0,034288 7424,38 – 1000 4,3333008 1 + 12,7 0,034288 0,5 4,3333008 23 – 1 = 50,15925 h i = k Nu D = 0,63079136 50,15925 0,01 3 = 2433,8481 Wm 2 °C Aliran didalam Anulus Q = 6,667.10 -5 m 3 s Dh = Do – Di = 0,032 – 0,015 xxi = 0,017 m

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 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 35 126

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

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 13

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