Laju perpindahan kalor maksimum dapat ditentukan sebagai berikut : Q
u
= 617,571 - 29,545 L
B
+ 0,562 L
B 2
- 0,0035 L
B 3
2
0105 ,
124 ,
1 545
, 29
B B
B u
L L
dL dQ
− +
− =
dimana,
=
B u
dL dQ
maka,
2
0105 ,
124 ,
1 545
, 29
B B
L L
− +
− =
dan dari persamaan diatas diperoleh L
B
= 63,95307 Sehingga dapat dinyatakan bahwa laju perpindahan kalor maksimum terjadi
pada jarak sekat 63,95 [mm].
4.4 Formulasi Korelasi Bilangan Nusselts Nu terhadap Bilangan Reynolds Re dan Bilangan Prandtl Pr
Korelasi koefisien perpindahan kalor konveksi h yang dinyatakan dalam bilangan Nusselts dari alat penukar kalor selongsong dan tabung dengan pemasangan
sekat dipengaruhi oleh besaran-besaran fisik dari variabel-variabel seperti diameter selongsong D
s
dan besaran-besaran sifat-sifat fluida seperti konduktivitas termal k, massa jenis
ρ, viskositas dinamik μ, kalor jenis c
p
dan kecepatan aliran v. Data hasil perhitungan disajikan dalam bentuk bilangan tak berdimensi yaitu Nu, Re
dan Pr yang menurut hubungan fungsionalnya diperoleh korelasi : Nu = f Re. Pr 4.1
Karena dalam penelitian ini fluida yang digunakan hanya udara, maka nilai bilangan Prandtl Pr udara yang diakibatkan oleh perubahan temperatur sangat kecil,
Universitas Sumatera Utara
sehingga pengaruh bilangan Prandtl Pr terhadap bilangan Nusselt kurang signifikan Kreith, [25], sehingga bilangan Prandtl dalam korelasi ini dapat diabaikan.
Nu = C Re
m
4.2 Dari data hasil perhitungan sesuai dengan rumusan pada landasan teori, maka
diperoleh kelompok-kelompok nilai Nu dan Re. Bentuk regresi linier sederhana untuk hubungan fungsional persamaan korelasi tersebut diatas dapat diperoleh dalam bentuk
persamaan logaritma yaitu : Log Nu = log C + m log Re 4.3
atau : Y = a
o
+ a
1
X
1
4.4 Persamaan tersebut diatas merupakan bentuk persamaan regresi linier
sederhana dengan dua buah konstanta regresi yaitu a
o
, dan a
1
. Untuk menentukan konstanta tersebut perhitungannya ditunjukkan pada lampiran 5, dan regresi linier
sederhana dari hubungan fungsional persamaan tersebut diatas menghasilkan konstanta-konstanta sebagai berikut :
a
o
= log C = -1,08326 intercept C = 0,082555 ; a
1
= m = 0,479029 sehingga persamaan korelasi empiris Nu adalah :
Nu = 0,083 Re
0,479
untuk : 588,344 ≤ Re ≤ 2661,519 dan 0,22 ≤ L
B
D
s
≤ 0,53 Derajat hubungan variabel Re dan Nu antara data pengamatan hasil
perhitungan dengan garis regresi persamaan korelasi ditentukan oleh harga koefisien determinasi. Dari lampiran 5 harga koefisien determinasi diperoleh sebesar
35,36 yang artinya bahwa 35,36 titik-titik diagram pencar data pengamatan
Universitas Sumatera Utara
letaknya dekat dengan garis regresi, atau 35,36 dari ketidakpastian yang semula telah diterangkan oleh model regresi tersebut. Bila faktor L
B
D
s
dikorelasikan dengan bilangan Nusselts maka harga koefisien determinasi menjadi 86,05 dan persamaan
korelasi empiris Nu-nya adalah : Nu = 0,00153 Re
1,21
L
B
D
s 1,16
. Dari penelitian terdahulu yang dilakukan oleh Husin Ibrahim dengan susunan
tabung bujur sangkar diperoleh formulasi korelasi bilangan Nusselts Nu terhadap bilangan Reynolds Re : Nu = 0,0253 Re
0,764
untuk 10136 Re 38944 dan oleh Munawar A.S susunan segitiga : Nu = 0,1662 Re
0,5747
untuk 12842Re49574. Kedua formulasi diatas dan formulasi penelitian ini untuk laju aliran udara 5,1
ms ditunjukkan masing-masing pada gambar 4.7 dan 4.8. Dari kedua gambar tersebut terlihat bahwa perubahan variasi jarak sekat memberikan pengaruh terhadap
bilangan Nusselts Nu dengan karakteristik yang sama yaitu semakin kecil jarak sekat maka semakin besar harga Nu.
2 1
45,0 55,0
65,0 75,0
85,0
25 30
35 40
45 50
55 60
65 70
75 Jarak sekat mm
Nu
u
1. Bujur Sangkar 2. Segitiga
Gambar 4.7 : Grafik Nu susunan tabung bujur sangkar dan segitiga
Universitas Sumatera Utara
2,00 2,50
3,00 3,50
4,00
25 30
35 40
45 50
55 60
65 70
75 Jarak sekat mm
Nu
u
Gambar 4.8 : Grafik bilangan Nu susunan tabung belah ketupat
4.5 Efektivitas Alat Penukar Kalor
