Latar Belakang Masalah PENDAHULUAN

commit to user 1

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Masalah

Penukar kalor heat exchanger adalah sebuah alat yang digunakan untuk memindahkan panas antara dua fluida atau lebih. Penukar kalor dapat diklasifikasikan menurut arah aliran fluida atau konstruksinya. Penukar kalor secara luas digunakan dalam aplikasi keteknikan. Alat penukar kalor sudah lama dikenal oleh industri-industri yang berhubungan dengan fenomena perpindahan kalor. Perbaikan peningkatan kuantitas perpindahan panas dari semua tipe penukar kalor telah digunakan secara luas dalam industri, diantaranya dalam: proses pengambilan panas kembali heat recovery processes, pendingin udara sistem refrigerasi, dan reaktor kimia. Di samping menyimpan energi utama juga dapat dijadikan pilihan untuk mengurangi ukuran dan berat penukar kalor. Pada saat sekarang ini beberapa teknik peningkatan perpindahan panas pada penukar kalor telah banyak dikembangkan Peningkatan kuantitas perpindahan panas pada dasarnya dapat dilakukan dengan beberapa cara, yaitu : memperluas permukaan perpindahan panas, merusak lapis batas boundary layer sehingga derajat turbulensi aliran fluida bertambah, dan dengan memutar aliran fluida swirl flow. Salah satu teknik yang digunakan untuk meningkatkan besarnya koefisien perpindahan kalor konveksi adalah dengan memberikan sisipan material. Sisipan material atau yang sering disebut dengan insert berfungsi untuk meningkatkan turbulensi aliran fluida. Turbulensi aliran fluida memiliki efek positif pada koefisien perpindahan kalor konveksi dari alat penukar kalor. Jenis aliran fluida yang turbulen diketahui memiliki nilai perpindahan kalor yang lebih baik dibandingkan dengan jenis aliran laminar. Dengan meningkatkan turbulensi aliran fluida dalam pipa diharapkan koefisien perpindahan kalor konveksinya akan meningkat. Dengan meningkatnya koefisien perpindahan kalor konveksi ini diharapkan dapat meningkatkan efektivitas perpindahan kalor pada sebuah alat penukar kalor. Di sisi lain, semakin turbulen sebuah aliran fluida maka penurunan tekanan pressure drop yang terjadi antara sisi masuk dan sisi keluar dari aliran commit to user 2 fluida tersebut semakin besar. Penurunan tekanan ini berpengaruh pada daya pemompaan pumping power, dimana daya pemompaan adalah besarnya energi yang harus diberikan pompa kepada fluida untuk mengalirkan fluida tersebut. Oleh karena itu, semakin besar penurunan tekanan maka semakin besar pula daya pemompaan yang diperlukan, dimana hal ini dihubungkan dengan gesekan fluida fluid friction dan kontribusi penurunan tekanan lain sepanjang lintasan aliran fluida. Penurunan tekanan tersebut akan mengakibatkan kehilangan energi akibat gesekan antara fluida dengan permukaan saluran. Penurunan tekanan fluida mempunyai hubungan langsung dengan perpindahan kalor dalam penukar kalor, operasi, ukuran, dan faktor – faktor lain, termasuk pertimbangan ekonomi. Karena itu, peningkatan koefisien perpindahan kalor konveksi dengan cara meningkatkan turbulensi aliran dalam pipa harus dikaitkan dengan penurunan tekanan yang dihasilkan. Efektivitas optimum dari modifikasi ini adalah perbandingan koefisien perpindahan kalor konveksi yang baik diikuti dengan penurunan tekanan yang kecil. Jenis insert yang banyak digunakan untuk meningkatkan perpindahan panas dalam sebuah penukar kalor adalah sisipan pita terpilin twisted tape insert. Pada bidang keteknikan, pipa dengan twisted tape insert telah digunakan secara luas sebagai alat untuk memutar aliran swirl flow secara kontinu untuk meningkatkan laju perpindahan panas pada sebuah penukar kalor. Teknik twisted tape insert dalam sebuah pipa merupakan upaya peningkatan nilai koefisien perpindahan panas konveksi dengan metode pasif, dimana metode ini tidak memerlukan daya masukan dari luar, dan tambahan daya yang diperlukan untuk meningkatkan perpindahan panas diambil dari daya yang tersedia dalam sistem. Teknik twisted tape insert mempunyai beberapa keuntungan dalam peningkatan nilai perpindahan panas sebuah penukar kalor, yaitu : harga yang relatif murah, perawatan mudah, ringkas dan proses manufakturing yang sederhana. Oleh karena itu, penelitian mengenai karakteristik perpindahan panas dan faktor gesekan pada sebuah penukar kalor dengan twisted tape insert penting untuk dilakukan. Penelitian ini akan menguji pengaruh variasi bilangan Reynolds aliran air di pipa dalam inner tube dan pengaruh twist ratio dari twisted tape insert di pipa dalam dari penukar kalor pipa konsentrik saluran annular terhadap karakteristik perpindahan panas dan faktor gesekannya. commit to user 3

1.2. Perumusan Masalah