25 50
75 100
125
0.00 0.03
0.06 0.09
0.12 0.15
0.18 0.21
0.24 0.27
ms kgs Tc
,o C
Th, o
C
Tc,o put. 1500 rpm Tc,o put. 2000 rpm
Tc,o put. 2500 rpm Th,0 put.1500 rpm
Th,o put. 2000 rpm Th,o put.2500 rpm
Gambar 4.4. Hubungan Laju Aliran Massa Air Terhadap Temperaur air Keluar dan Temperatur Gas Buang Keluar untuk Beban 30 kW
4.6.2. Hubungan temperatur air keluar terhadap laju perpindahan kalor
Dari tabel lampiran 7 laju perpindahan kalor dan temperatur air keluar diplot dalam bentuk grafik seperti terlihat pada gambar 4.5 sd gambar 4.8. Kalor yang
diserap oleh fluida air akan turun sejalan dengan naiknya temperatur air keluar. Hal ini menunjukkan, terjadinya penurunan laju aliran massa air yang masuk ke alat
penukar kalor, sehingga waktu kontak cukup lama dan mengakibatkan naiknya temperatur air keluar.
Zainuddin : Studi Eksperimental Efektivitas Alat Penukar Kalor Shell and Tube Dengan Memanfaatkan Gas…, 2006 USU e-Repository © 2008
2 4
6 8
10 12
20 30
40 50
60 70
80 90
100 110
Tc,o C Q
k W
putaran 1500 rpm putaran 2000 rpm
putaran 2500 rpm
Gambar 4.5. Hubungan Laju Aliran Massa Air Terhadap Laju Perpindahan Kalor untuk Beban Nol
2 4
6 8
10 12
20 30
40 50
60 70
80 90
100 110
Tc,o C Q
k W
putaran 1500 rpm putaran 2000 rpm
putaran 2500 rpm
Gambar 4.6. Hubungan Laju Aliran Massa Air Terhadap Laju Perpindahan Kalor untuk Beban 10 kW
Zainuddin : Studi Eksperimental Efektivitas Alat Penukar Kalor Shell and Tube Dengan Memanfaatkan Gas…, 2006 USU e-Repository © 2008
2 4
6 8
10 12
20 30
40 50
60 70
80 90
100 110
Tc,o C Q
k W
putaran 1500 rpm putaran 2000 rpm
putaran 2500 rpm
Gambar 4.7. Hubungan Laju Aliran Massa Air Terhadap Laju Perpindahan Kalor untuk Beban 20 kW
2 4
6 8
10 12
14
20 30
40 50
60 70
80 90
100 110
Tc,o C Q
k W
putaran 1500 rpm putaran 2000 rpm
putaran 2500 rpm
Gambar 4.8. Hubungan Laju Aliran Massa Air Terhadap Laju Perpindahan Kalor untuk Beban 30 kW
Zainuddin : Studi Eksperimental Efektivitas Alat Penukar Kalor Shell and Tube Dengan Memanfaatkan Gas…, 2006 USU e-Repository © 2008
4.6.3. Efektivitas fungsi laju perpindahan kalor dan temperatur air keluar Hubungan efektivitas terhadap laju perpindahan kalor dan temperatur air
keluar yang keluar dari alat penukar kalor mempergunakan metode Regresi Linier Multipel. Penyelesaiannya dengan membuat tiga persamaan, yaitu :
€
i
= a
o
n + a
1
Q
i
+ a
2
Tc,o
i
€
i
.Q
i
= a Q
i
+a
1
Q
i 2
+ a
2
Q
i
.Tc,o
i
€
I
Tc,o
I
= a
o
Tc,o
I
+ a
1
Q
i
+ a
2
Tc,o
i
2
dimana : a
o
, a
1
dan a
2
merupakan koefisien - koefisien yang harus ditentukan ber- dasarkan data yang diperoleh dari penelitian . Bentuk persamaan dari penyelesaian
metode Regresi Linier Multipel diperoleh hubungan efektivitas terhadap laju perpindahan kalor dan temperatur air keluar dari alat penukar kalors adalah :
- Pada beban nol Putaran 1500 rpm
€ = 240,8319 – 34,28705 Q – 0,969608 Tc,o
Putaran 2000 rpm € = -52,08741 + 18,88138 Q + 0,127338 Tc,o
Putaran 2500 rpm € = -5,721442 + 9,624724 Q – 0,000705 Tc,o
- Pada beban 10 kW
Putaran 1500 rpm €
10
= -9,298224 + 17,70703 Q + 0,020412 Tc,o Putaran 2000 rpm €
10
= -34,54874 + 15,74688 Q + 0,074366 Tc,o Putaran 2500 rpm €
10
= -3,246568 + 9,9869 Q – 0,004946 Tc,o - Pada beban 20 kW
Putaran 1500 rpm
€
20
= -13,03728 + 16,78127 Q – 0,026593 Tc,o Putaran 2000 rpm €
20
= 13,86419 + 8,168737 Q - 0,042135 Tc,o Putaran 2500 rpm €
20
= 7,099748 + 7,494613 Q – 0,023298 Tc,o
Zainuddin : Studi Eksperimental Efektivitas Alat Penukar Kalor Shell and Tube Dengan Memanfaatkan Gas…, 2006 USU e-Repository © 2008
- Pada beban 30 kW Putaran 1500 rpm
€
30
= - 0,121952 + 11,41914 Q – 0,011503 Tc,o Putaran 2000 rpm €
30
= -214,1324 + 27,1774 Q + 0,322443 Tc,o Putaran 2500 rpm €
3
= 93,5168 – 0,644286 Q – 0,151206 Tc,o Dengan metode pendekatan Add Trendline Regresi Type Power grafik hu-
bungan efektivitas terhadap temperatur air keluar dan temperatur gas buang keluar dapat dilihat pada gambar 4.9 sd gambar 4.12.
40 45
50 55
60 65
70 75
80 85
20 30
40 50
60 70
80 90
100 110
120
Tc,o C Th,o C E
fe k
ti v
ita s
Tc,o putaran 1500 rpm Tc,o putaran 2000 rpm
Tc,o putaran 2500 rpm Th,o putaran 1500 rpm
Th,o putaran 2000 rpm Th,o putaran 2500 rpm
Gambar 4.9.
Grafik Hubungan Temperatur Air Keluar dan Temperatur Gas Buang Keluar Terhadap Efektivitas untuk Beban nol
Zainuddin : Studi Eksperimental Efektivitas Alat Penukar Kalor Shell and Tube Dengan Memanfaatkan Gas…, 2006 USU e-Repository © 2008
40 45
50 55
60 65
70 75
80 85
20 30
40 50
60 70
80 90
100 110
120
Tc,o C Th,o C E
fe k
tiv it
a s
Tc,o putaran 1500 rpm Tc,o putaran 2000 rpm
Tc,o putaran 2500 rpm Th,o putaran 1500 rpm
Th,o putaran 2000 rpm Th,o putaran 2500 rpm
Gambar 4.10.
Grafik Hubungan Temperatur Air Keluar dan Temperatur Gas Buang Keluar Terhadap Efektivitas untuk Beban 10 kW
40 45
50 55
60 65
70 75
80 85
20 30
40 50
60 70
80 90
100 110
120
Tc,o C Th,o C Efekti
v it
as
Tc,o putaran 1500 rpm Tc,o putaran 2000 rpm
Tc,o putaran 2500 rpm Th,o putaran 1500 rpm
Th,o putaran 2000 rpm Th,o putaran 2500 rpm
Gambar 4.11.
Grafik Hubungan Temperatur Air Keluar dan Temperatur Gas Buang Keluar Terhadap Efektivitas untuk Beban 20 kW
Zainuddin : Studi Eksperimental Efektivitas Alat Penukar Kalor Shell and Tube Dengan Memanfaatkan Gas…, 2006 USU e-Repository © 2008
40 45
50 55
60 65
70 75
80 85
20 30
40 50
60 70
80 90
100 110
120 130
Tc,o C Th,o C E
fekt ivi
tas
Tc,o putaran 1500 rpm Tc,o putaran 2000 rpm
Tc,o putaran 2500 rpm th,o putaran 1500 rpm
th,o putaran 2000 rpm Th,o putaran 2500 rpm
Gambar 4.12.
Grafik Hubungan Temperatur Air Keluar dan Temperatur Gas Buang Keluar Terhadap Efektivitas untuk Beban 30 kW
Pada gambar diatas menunjukan, bahwa efektivitas akan turun sejalan dengan kenaikan temperatur air keluar dan begitu pula efektivitas akan turun, bila temparatur
gas buang naik. Hal ini dapat diperjelas pada gambar 4.1 sd gambar 4.4 kenaikan temperatur air keluar naik terjadi, bila laju aliran massa air diturunkan dan temperatur
air keluar turun terjadi akibat peningkatan laju aliran massa air dan mengakibatkan temperatur gas buang keluar menjadi naik. Efektivitas terus menurun sejalan dengan
penambahan laju aliran massa air seperti terlihat pada gambar 4.9 sd gambar 4.12, kalor yang diserap oleh fluida air terus menurun. Jelas disini waktu kontak
dapat mempengaruhi peningkatan kalor yang diserap oleh fluida air dan selanjutnya dapat meningkatkan efektivitas.
Zainuddin : Studi Eksperimental Efektivitas Alat Penukar Kalor Shell and Tube Dengan Memanfaatkan Gas…, 2006 USU e-Repository © 2008
Perbandingan efektivitas tertinggi dari masing-masing beban mesin diesel sbb : 1. Pada beban nol €
mak
= 79,52 putaran 2500 rpm persamaan terbentuk €
= -5,721442 + 9,624724 Q – 0,000705 Tc,o berlaku laju perpindahan kalor 7,123 Q 8,249 dan temperatur air keluar 36,48 Tc,o 99,43.
2. Pada beban 10 kW €
mak
= 79,48 putaran 2500 rpm persamaan terbentuk €
10
= - 3,246568 + 9,9869 Q – 0,004946 Tc,o berlaku laju perpindahan kalor 7,638 Q 8,789 dan temperatur air keluar 36,53 Tc,o 99,65
3. Pada beban 20 kW €
mak
= 79,61 putaran 2000 rpm persamaan terbentuk €
20
= 13,86419 + 8,168737 Q - 0,042135 Tc,o berlaku laju perpindahan kalor 7,048 Q 8,116 dan temperatur air keluar 35,98 Tc,o 99,27.
4. Pada beban 30 kW €
mak
= 81,75 putaran 2000 rpm persamaan terbentuk €
30
= -214,1324 + 27,1774 Q + 0,322443 Tc,o berlaku laju perpindahan kalor 10,372 Q 9,271 dan temperatur air keluar 38,29 Tc,o 99,13.
Dari hasil tampilan grafik dapat dikatakan , bahwa efektivitas dipengaruhi oleh temperatur air keluar, temperatur gas buang keluar, besar laju aliran massa air
dan banyak kalor yang diserap. Alat penukar kalor shell and tube bekerja efektif pada beban 30 kW putaran mesin diesel 2000 rpm dan dapat menghasilkan efektivitas
maksimum 81,75 .
.
Zainuddin : Studi Eksperimental Efektivitas Alat Penukar Kalor Shell and Tube Dengan Memanfaatkan Gas…, 2006 USU e-Repository © 2008
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
