Analisa perencanaan penggantian sistem pendingin motor induk dari air laut ke air tawar KMP. Satria Nusantara - ITS Repository
TUGASAKHIR
KS1701
ANALISA PERENCANAAN PENGGANTIAN
SISTEM PENDINGIN MOTOR INDUK
DARI AIR LAUT KE AIR TAWAR KMP. SATRIA NUSANTARA
12. ~sf
623. 8'?3 6
Ma'r
a-r
1J)D'2..
Oleh:
MU' ADHIB KHUSAINUL MA'RUF
NRP. 4299 109 614
JURUSAN TEKNIK SISTEM PERKAPALAN
FAKULTASTEKNOLOGOKELAUTAN
INSTITUT TEKNOLOGI SEP~
-.N ~f'.MJIFA
SURABA A
I T s
j) 0~
2002 'fgl. Terima
1-T~r
i m-.a P =. ~ r:_i-+:_:_;.t~_;.:•
l"i
.
l
~
OJ._
t?
-~
-
I
___.;
ANALISA PERENCANAAN PENGGANTIAN
SISTEM PENDINGIN MOTOR INDUK
DARI AIR LAUT KE AIR TAWAR KMP. SATRIA NUSANTARA
TUGASAKHIR
Diajukan Guna Memenuhl Sebaglan Persyaratan
Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Ptda
Jurusan Teknlk Slstem Perkapalan
Fakultas Teknologl Kelautan
InsUtut TeJolok9 Sepulub Nopember
Surabaya
.4
Ir. Ha Prastowo, Msc
Nip. 131 933 294
Ir. Soemartojo Widjojoatmojo
Nip. 130 355 300
SURABAYA
2002
ABSTRAK
Motor lnduk KMP. Satria Nusantara dengan merk Makita GNLH 6275
menggunakan sistim pendingin air /aut (open system). Media pendingin tersebut
dapat menyebabkan korosi pada material
bagian motor induk. Selain itu
temperatur output air pendingin yang keluar dari motor induk rendah sehingga
jumlah panas yang dibuang pada saat pembakaran besar. Analisa penggantian
sistim pendingin dari air /aut (open .system) ke air tawar (close system)
dimaksudkan untuk mengembalikan kembali sistim pendingin motor induk
menurut spesifikasi engine dengan temperatur out-put air pendingin 75 °C.
'
Dalam penggantian sistim pendingin ini akan direncanakan dimensi heat
exchanger redesign type shell and tube, perencanaan instalasi pipa, perencanaan
pampa dan penempatan peralatan di kamar mesin KlvfP. Satria Nusantara.
Ill
KATAPENGANTAR
Segala puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT. yang telah
memberikan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan
Tugas Akhir yang berjudul :
·A~LIS
PER~CA:\i
MOTOR ~DlTK
PENGGANTIAN
SIT~l
PE~DIG
DARJ AIR LAUT KE AIR TA \VAR K\-IP. SATRL-\
:\VSANTARA"
Dalam penulisan Tugas Akhir ini tidak semata-mata karena kemampuan
penulis sendiri, tetapi juga adanya bantuan dari berbagai pihak yang telah
memberikan dorongan moral dan pikiran dan juga telah membantu penulis
sehingga dapat terkumpul data-data yang relevan dengan tugas akhir ini .
Penulis menyadari adanya keterbatasan dan kekurangan dalam hal waktu,
dana, kemampuan berpikir dan fasilitas lainnya, karena itu dengan segala
kerendahan hati penulis mohon saran dan kritik yang mengarah pada perbaikan.
Akhimya penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat memberikan
manfaat bagi kemaj uan pendidikan.
Surabaya,
Penulis
IV
Juli 200.2
CCAPAN TERI.\1A KASIH
Pacta kesempatan tru penulis menyampaikan rasa terima kasih yang
sebesar-besamya kepada :
I. Allah SWT dan Muhammad rasulullah SAW atas petunjuk dan hidayah
yang diberikan kepada penulis.
1
Bapak dan Ibu dirumah serta adik-adikku sernua yang telah memberikan
dorongan do ' a dan restunya. Terima kasih pada mbah Jombang semoga
sehat walafiat.
3. Bapak DR. Ir. Agoes A. Masroeri, M.Eng, Ketua Jurusan Teknik Sistem
Perkapalan Fakultas Teknik Kelautan ITS.
4. Bapak
[r.
Soemartojo W dan Ir. Hari Prastowo, Msc. selaku Dosen
Pembimbing yang telah memberikan pengarahan dan bimbingan dalam
penyelesaian Tugas Akhir ini.
5. Saudara Punky, Nanang atas bentuan data dan sumbangan diskusinya.
6. Ternan-ternan GW 23A atas bantuan dan supportnya serta kesediaannya
menemani bergadang dalam pengerjaan tugas akhir ini.
7. Rekan-rekan Dept. Teknik PT. JE'IBA TA~
\1ADURA terima kasih atas
data yang diberikan. ahmad, ony, tejo, ida dan pimpinan Dept Teknik
8. Semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian Tugas Akhir ini .
v
DAFTAR lSI
Lembar J udul ... ... ... ............................................. ...... ....... -. --......... .. . -... I
Lembar Pengesahan .......................... _........... . ....................................... 11
Abstrak ... _
00
00
..
Kata Pengantar.
...
00
00.
00.
_
..
00
...
_
....
00
....
00.
00
.
..
.
....
. . . . .
..
00
••
00
...
00
••
00
00
00.
oo
00.
00.
00.
00
•
•
00
•
•
00
.
..
•
•
00
...
_
U capan T en.rna K as1'h .
00
00
...
00
......
00
_
00
00
....
..
.
00.
00
00
.
...
_
...
00
....
....
00
•
••
00
00
00
00
•
00
.
..
.
.
00
.
••
00
...
•
•
...
n1
...
00
00
00
00
00
•
00
00
00
00
00
00
00
•
••
•
IV
00
00
••
.
..
..
.
-
..
...
v
Oaftar lsi ........ . .. .. .. ...... ....... ... ..... ...... ·--... ...... ............. ............... ..... .. .. vi
Daftar Gam bar .. __.. .. ____ ... ___ ..... _.. . .. __.. .. _........ _....
00
_
00
......
00
_
..
.
...
..
_
...
.
..
00
-
-
..
IX
Daftar Tabel ..... . ... ___ ..... . ..... . ... ___ .... ...... ............ .. ___ ....... ....... . ...... .......... x
BAB I
PENDAHl
; Ll
; A~
1.1 Latar Belakang .. .... oo . ........ . .... oo .........
1.2 Perumusan Masalah .oo ...... ....... oo .. .
000
..
.
000
.oo ...
oo· ...
000
000
000.
00
..
.
...........
oo· .oo .. .............. 1
...
.
oo ...... ............. 2
....
1.3 Batasan Masalah ................................ . ............................. . .............. 3
1.4 Tuj uan ......... .. ......... . .................... . .............. . ......... .. . --- ................ .4
1.5 Manfaat oo ... .
.
..
.
00
. . . . . . . . . . . . .
00
..
..
00
.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.6 Sistimatika Penulisan ..... . ........ . oo · .. .
000
..
.
00.
00
.
...
00
••
...
oo ........ . .... oo ..... . ...
....
oo,-5
00
00
00
00
•
.
-
..
000
............
5
BAB II DASAR TEORI
2.1 Sistim Pendingin ... ___ ...... ___ oo ·
000
oo· ......
_00
000
2.2 Sistim Pendingin Air laut dan Air tawar. __ ...
..,
I 1 S.tsttm
.
____
00
......
0
..
...
Pen d.mgm
- Atr
- Iaut.. . ... ___ ......... ___ .. .
Il
- . Pd. A.1r tawar. ...........
__
__l_ S tsttm
en mgm
_00
00
0
.
.
..
___
___
000
.....
.......
2.3 Tinjauan Urnum Heat exchanger ... oo· .. . .. ................
00
00.
_
..
.........
............
2.4 Jenis-jenis Ali ran dalam Heat exchanger. .........
.
000
00
..
.
..
0
.......
.
..
.
_
..
--
....
..
..
oo· .7
..
oo· ... oo· 7
oo· ......... .8
...
oo ............ --· ..... 9
...
00
-
........
. . . . . . . . .
000
_
..
00
oo· ... ---. 6
..........
...
00
_
00.
_
..
00
•
00
....
.
ll
2.5 Keseirnbangan Panas oo· ............ oo· ... . oo ... oo · .oo __ _ oo· .. .... ........ .. ... oo ... .. .... 15
000
2.6 LMTD .... oo ......... oo · ... __ _.. . ....... .oo
00
000
...
oo·
00
0
...
2.6. 1 Koefisien Perpindahan Panas Menyeluruh oo ....
2.6.2 Koefisien Film pada Sisi Shell.
00
......
00
•
•
00
00
...
00
0
00
_
...
....
00.
00
0
00.
00.
00
.......
00
.
..
....
oo
..
00.
00
00
000
..
.
...
.
00
000
000
•
00
00
••
..
..
00
.
..
00
...
....
......
16
17
19
2. 6.3 Koefisien Film pada Sisi Tube ....................... . ........................ ...... 20
VI
2.7 Luas Perpindahan Panas .... ........ .... .. .... ............. . ..... .. ...... ... ..... ..... . .... .22
2.8 Penurunan Tekanan ......... ... ........ . .................... .. ... .. .... .......... . ....... .. .. 23
BAB HI ANALISA KESEii\·IBANGAN PANAS
3. 1 Keseimbangan Panas ................................... .... .. . .......... ...... ........ .. . .... 25
3.2 Perhitungan Keseimbangan Panas ... ... ... ......... ... .... .... .. .. .... .. ................. . .28
3.3 Analisa Keseimbangan Panas Sistim Pendingin Sesuai Spesifikasi Engine .... ... ... 30
3.4 Analisa Keseimbangan Sistim Pendingin Panas Redesign ........ .. ......... .. .......... 32
BAB IV PERHITUNGA:\" HEAT EXCH.A:\GER
4. 1 Data Perhitungan Heat Exchanger. .... . ..... ... ........... ................ .. ........ .. ..... 37
4.2 Perhitungan Beban Panas ....... ............... ........ ... ........ . ..... .. ................ .. . 37
4.3 Perhitungan LMTD ....................... . .... ............ ....... .. ......... ..... ............ 39
4.4 Perencanaan Spesifikasi Heat Exchanger. ............................. .. ................. .40
4.5 Luas Perpindahan Panas Total. ............... ................ . .. ....... ........... ... .... ...40
4.6 Koefisien Perpindahan Panas Menyeluruh ......... .. ... .. .......... . ........ . ......... .. .41
4.61 Koetisien Film pada Sisi Shell. ....... . .................. .. ................. ......... .41
4.6.2 Reynold Number pada Shell. .................................. .. ................. ·... 42
4.6.3 Koefisien Film pada Sisi Tube ...................................................... 43
4.6.4 Reynold Number pada Sisi Tube .......................................... .... ... .. .45
4.6.5 Koetisien Menyeluruh Bersih .......................................... .. : ......... .45
4. 7 Perhitungan Tahanan Pengotoran ..... . ........ ... ... . ................. . ........... .. ..... ..46
4.8 Besamya Temperatur Dinding Menurut Tempat Mengalimya Fluida ...... ...... .. .. .46
4.9 Penurunan Tekanan ....... .. ... .... ........ .. .. ....... . ...... ..... . ... .. ............ . ........ .47
BAB V PER:\fCAN~
PER-\LATAN SISTL\f PEND~GL'\1
5.1 Perencanaan Pompa Dan Pemilihan Pompa .......... ........ .. .... ... ..... . ............. 50
5.1. 1 Spesifikasi Pompa .. .. .......... ... .. ..................... ......... .......... ... ...... .50
5. l.2 Kapasitas Pompa ... ..... .. ... ........ .. ..... .. ..... . ........ . ... .. . ...... .. ........... 51
5.!.3 Head Pompa ........................................................................... 52
5. I .4 Head Loss .............................................................................. 52
5.l.4. ! Head Loss Mayor ............................................................ 53
VII
5.1.4.2 Head Loss Minor .......... .. ............ ... .... ... ............ ... .. .......... 54
5.1. 5 Daya Air .................... . ................ ........ ..... . ... ... ......... .. . .. .. ... .. .54
5. 1.6 Daya Poros .... ........ .......... .... . ... .... ..... ... ... .. . .... ......... .... . ... ...... ..55
5.2 Perencanaan Heat Exchanger. ........ ........... .. .. .. .... ... ... ... ......... ... .... ......... 55
5.3 Tangki Expansi ... .................... . ..... . ...... ...... .... .. ... ................ ... .. ....... .56
5.4 Termostatic Valve ..................... .......................... .. ................ . ..... .... .58
5. 5 Pehitungan Pompa .. . ................. . ... .............. . ........ . .. . ... ... ... ................ 58
5.5. 1 Pompa air tawar ( port side ) ................... .. ....... ... ....... .. ........... .. .... 58
5. 5.2 Pompa air laut ( port side ) ..... . ........... . .. . ...... ...... ... ........... .. ....... ... 66
BAB VI KESL\'IP ULAN ..... . ................. ..................... ....... ............. . ...... 73
Daftar Pustaka .......................... . ............. .. ....... ........... ...... ... .. .. .. .. . ........ 74
Lampiran A
Lampiran B
Lampiran C
VIII
DAFTAR GA~IBR
2.1
Sistim Pendingin Air Laut .... .. .......... .. ...... ... ... .. ... . .... ..... ......... .. . .. ..... 7
2.2
Sistim Pendingin Air Tawar. ...... .. .. . .... .... . .. . .. . .... .. ........ ..... ... .... .... ... ..9
2.3
Parallel-Flow Type .. .. ............... .... ....... ... ..... . ...... .... ... ... ... .. .. ... . ..... 12
2.4
Counter-Flow Type .... ... .. ... ...... ....... .. ... .. . .. .. .... ....... ..... ... ... ......... . .. 14
2.5
Cross-Flow Type ...... .. ......... . ... .. ...... . .. . ... .. . .. ......... .... .............. . .. ... 14
2.6
Keseimbangan Panas Dalam Heat Exchanger ... ... ................. . .. . ...... .. . .. .. 15
2.7
Diameter Eqiuvalen Amara Square Pitch dan Trianguler Pitch .. . ... .. ... . .. . ..... . 21
3. I
Heat Balance ofTheoritical and Actual Engine ... ........... . .. . .. .... ................ 25
..., )
.) , _
Keseimbangan Panas Sistim Pendingin Menurut Spesifikasi Engine ...... .. ....... 31
..., ...,
. Arr
. Ta war ....................... . ......... .. ... . ....... .)...,?
. . Pen d.mgm
Perencanaan S tstlm
.) , .)
3.4 Keseimbangan Panas Sistim Pendingin Redesign ......... .. ... . ........... .... ... . .... 35
IX
DAFTAR TABEL
3.1 Balance of Heat Carried Away by Cooling Medium ... ....... .. .. .... .......... ... .. .. . 27
3.2 Perhitungan Flow Rate ........ . .......................... ... .... .... ..... .. ... ... ... . .... ... .36
3.3 Perbandingan Heat Exchanger. ... .... . ............. .. ... .. . .... ... .. ... ... .. . ............. .36
4.1 Pemilihan Heat Exchanger .... ................ . ........... .. .... . .. . ......... ....... .. .... 39. 1
5.1 Koefisien Gesek Suction ............ .................... . ..... . .... .. ...... .................. 62
5.2 Koefisien Gesek Dischrge .......... .............. ..... . ... .................... . ........ .. ... 63
5.3 Koefisien Gesek Suction-Discharge ..... . ..... . ............ ...... ... .... ....... .. .. .. .... . .68
5.4 Pompa Bagian Portside-Starboardside .... .. ... ..... . ....... ..... ........... . .............. 72
5.5 Perubahan Peralatan Sistim Pendingin ..... . ...... ... ....... .. ... ........ . ..... . ...... ..... 72
X
BABI
PENDAHULUAN
1.1 Latar BelalASAR TEORI
2.1 Sistim pendingin
Secara teoritik diketahui bahwa jumlah panas yang dibuang ke air
pendingin 30% dari jumlah panas total yang dihasilkan oleh pembakaran bahan
bakar dalam silinder.
Pembakaran panas yang kurang atau lebih tinggi akan berpengaruh pada
power out-put yang dihasilkan. Bila jumlah panas yang dibuang terlalu sedikjt
maka diesel engine cenderung akan pada posisi sebagai berikut:
•
Thermal loading meningkat sehingga panas yang ditimbulkan cenderung akan
berlebih ( over heating ).
•
Minyak pelumas akan menjadi cair, akibatnya tekanan gesek akan meningkat.
•
Lebih cepat
te~jadi
keausan pada komponen yang saling bersinggungan saat
bergerak sehingga kontinuitas kerja diesel akan terganggu .
•
Timbulnya tegangan thermis yang dapat menurunkan daya tahan material (life
expectancy ).
Sebailiknya bila jumlah panas yang dibuang air pendingin terlalu dingin akan
terjadi efek sebagai berikut :
•
Te1jadi over cooling karena tingginya penyerapan thermal energi panas.
•
Terjadi pembentukan kerak arang pada saluran gas buang.
•
Menaikkan konsumsi bahan bakar.
•
Power out-put menurun.
6
2.2 Sistim Pendingin Air Laut dan Sistim Pendingin Air Tawar
2.2.1 Sistim Pendingin Air laut
Sistim pendingin air laut ( open system ) merupakan sistim pendingin
dimana mesin langsung didinginkan oleh air laut sebagai media pendingin,
setelah air laut mendinginkan mesin langsung dibuang keluar melalui overboard .
Air laut yang mengandung garam sangat rentan untuk menimbulkan tetjadinya
korosi pada sistim perpipaan dan juga mesin. Sistim pendingin ini memerlukan
pipa galvanis ( non-corrosive steel pipe ) yang secara ekonomis mempunyai harga
lebih mahal.
Air laut yang medinginkan mesm akan mendinginkan silinder liner
melalui lubang silinder cover. Air laut yang mengandung endapan sedimen,
lumpur, garam akan mengendap dalam dinding silinder liner sehingga apabila
perawatan mesin kurang maka endapan tersebut akan mempengaruhi proses
perpindahan panas. Selain itu garam yang bersentuhan langsung dengan material
mesin akan dapat menimbulkan korosi.
SW pump
Gambar 2.1
Sistim Pendingin Air Laut
7
2.2.2 Sistim Pt.~ndig
Air Tawar
Sistim pt;ndingin air tawar (close system) merupakan sistim pendingin
dimana mesin didinginkan oleh air tawar (fresh water) sebagai media pendingin.
Air tawar clari tangki expansi akan clisirkulasikan oleh pompa ke dalam mesin
mel a] ui heat exchanger sebagai alat untuk penukar kalor. Air tawar yang
disirkulasikan temperaturnya akan meningkat sesuai meningkatnya temperatur
pada proses pembakaran di ruang bakar.
Untuk mendinginkan kembali air tawar yang bersikulasi diperlukan heat
exchanger, panas air tawar didalam heat exchanger akan didinginkan oleh air !aut
sebagai media pendinginnya sehingga temperatur air tawar outlet dari mesin akan
akan turun sesuai temperatur air tawar inlet.
Sistim pendingin ini mempunyai keuntungan dibandingkan dengan sistim
pendingin air !aut :
1. Mengurangi timbulnya korosi terhadap komponen mesin yang berhubungan
dengan sistim pendingin.
2. Proses perpindahan panas yang lebih baik
3. Tidak menimbulkan endapan I kotoran dalam komponen mesin
4. Lebih mudah dalam maintenance
8
Overboard
r---
1111--
- - - - ,- - _ -~·,
'
r-
r
1
Seacast
,
I
, ~-
~
Thennostat
!
I
II
-
FW cooler
:-"~f
:
t !
ri
FW pump -,----,-
Counter flow-type
.lil
KS1701
ANALISA PERENCANAAN PENGGANTIAN
SISTEM PENDINGIN MOTOR INDUK
DARI AIR LAUT KE AIR TAWAR KMP. SATRIA NUSANTARA
12. ~sf
623. 8'?3 6
Ma'r
a-r
1J)D'2..
Oleh:
MU' ADHIB KHUSAINUL MA'RUF
NRP. 4299 109 614
JURUSAN TEKNIK SISTEM PERKAPALAN
FAKULTASTEKNOLOGOKELAUTAN
INSTITUT TEKNOLOGI SEP~
-.N ~f'.MJIFA
SURABA A
I T s
j) 0~
2002 'fgl. Terima
1-T~r
i m-.a P =. ~ r:_i-+:_:_;.t~_;.:•
l"i
.
l
~
OJ._
t?
-~
-
I
___.;
ANALISA PERENCANAAN PENGGANTIAN
SISTEM PENDINGIN MOTOR INDUK
DARI AIR LAUT KE AIR TAWAR KMP. SATRIA NUSANTARA
TUGASAKHIR
Diajukan Guna Memenuhl Sebaglan Persyaratan
Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Ptda
Jurusan Teknlk Slstem Perkapalan
Fakultas Teknologl Kelautan
InsUtut TeJolok9 Sepulub Nopember
Surabaya
.4
Ir. Ha Prastowo, Msc
Nip. 131 933 294
Ir. Soemartojo Widjojoatmojo
Nip. 130 355 300
SURABAYA
2002
ABSTRAK
Motor lnduk KMP. Satria Nusantara dengan merk Makita GNLH 6275
menggunakan sistim pendingin air /aut (open system). Media pendingin tersebut
dapat menyebabkan korosi pada material
bagian motor induk. Selain itu
temperatur output air pendingin yang keluar dari motor induk rendah sehingga
jumlah panas yang dibuang pada saat pembakaran besar. Analisa penggantian
sistim pendingin dari air /aut (open .system) ke air tawar (close system)
dimaksudkan untuk mengembalikan kembali sistim pendingin motor induk
menurut spesifikasi engine dengan temperatur out-put air pendingin 75 °C.
'
Dalam penggantian sistim pendingin ini akan direncanakan dimensi heat
exchanger redesign type shell and tube, perencanaan instalasi pipa, perencanaan
pampa dan penempatan peralatan di kamar mesin KlvfP. Satria Nusantara.
Ill
KATAPENGANTAR
Segala puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT. yang telah
memberikan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan
Tugas Akhir yang berjudul :
·A~LIS
PER~CA:\i
MOTOR ~DlTK
PENGGANTIAN
SIT~l
PE~DIG
DARJ AIR LAUT KE AIR TA \VAR K\-IP. SATRL-\
:\VSANTARA"
Dalam penulisan Tugas Akhir ini tidak semata-mata karena kemampuan
penulis sendiri, tetapi juga adanya bantuan dari berbagai pihak yang telah
memberikan dorongan moral dan pikiran dan juga telah membantu penulis
sehingga dapat terkumpul data-data yang relevan dengan tugas akhir ini .
Penulis menyadari adanya keterbatasan dan kekurangan dalam hal waktu,
dana, kemampuan berpikir dan fasilitas lainnya, karena itu dengan segala
kerendahan hati penulis mohon saran dan kritik yang mengarah pada perbaikan.
Akhimya penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat memberikan
manfaat bagi kemaj uan pendidikan.
Surabaya,
Penulis
IV
Juli 200.2
CCAPAN TERI.\1A KASIH
Pacta kesempatan tru penulis menyampaikan rasa terima kasih yang
sebesar-besamya kepada :
I. Allah SWT dan Muhammad rasulullah SAW atas petunjuk dan hidayah
yang diberikan kepada penulis.
1
Bapak dan Ibu dirumah serta adik-adikku sernua yang telah memberikan
dorongan do ' a dan restunya. Terima kasih pada mbah Jombang semoga
sehat walafiat.
3. Bapak DR. Ir. Agoes A. Masroeri, M.Eng, Ketua Jurusan Teknik Sistem
Perkapalan Fakultas Teknik Kelautan ITS.
4. Bapak
[r.
Soemartojo W dan Ir. Hari Prastowo, Msc. selaku Dosen
Pembimbing yang telah memberikan pengarahan dan bimbingan dalam
penyelesaian Tugas Akhir ini.
5. Saudara Punky, Nanang atas bentuan data dan sumbangan diskusinya.
6. Ternan-ternan GW 23A atas bantuan dan supportnya serta kesediaannya
menemani bergadang dalam pengerjaan tugas akhir ini.
7. Rekan-rekan Dept. Teknik PT. JE'IBA TA~
\1ADURA terima kasih atas
data yang diberikan. ahmad, ony, tejo, ida dan pimpinan Dept Teknik
8. Semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian Tugas Akhir ini .
v
DAFTAR lSI
Lembar J udul ... ... ... ............................................. ...... ....... -. --......... .. . -... I
Lembar Pengesahan .......................... _........... . ....................................... 11
Abstrak ... _
00
00
..
Kata Pengantar.
...
00
00.
00.
_
..
00
...
_
....
00
....
00.
00
.
..
.
....
. . . . .
..
00
••
00
...
00
••
00
00
00.
oo
00.
00.
00.
00
•
•
00
•
•
00
.
..
•
•
00
...
_
U capan T en.rna K as1'h .
00
00
...
00
......
00
_
00
00
....
..
.
00.
00
00
.
...
_
...
00
....
....
00
•
••
00
00
00
00
•
00
.
..
.
.
00
.
••
00
...
•
•
...
n1
...
00
00
00
00
00
•
00
00
00
00
00
00
00
•
••
•
IV
00
00
••
.
..
..
.
-
..
...
v
Oaftar lsi ........ . .. .. .. ...... ....... ... ..... ...... ·--... ...... ............. ............... ..... .. .. vi
Daftar Gam bar .. __.. .. ____ ... ___ ..... _.. . .. __.. .. _........ _....
00
_
00
......
00
_
..
.
...
..
_
...
.
..
00
-
-
..
IX
Daftar Tabel ..... . ... ___ ..... . ..... . ... ___ .... ...... ............ .. ___ ....... ....... . ...... .......... x
BAB I
PENDAHl
; Ll
; A~
1.1 Latar Belakang .. .... oo . ........ . .... oo .........
1.2 Perumusan Masalah .oo ...... ....... oo .. .
000
..
.
000
.oo ...
oo· ...
000
000
000.
00
..
.
...........
oo· .oo .. .............. 1
...
.
oo ...... ............. 2
....
1.3 Batasan Masalah ................................ . ............................. . .............. 3
1.4 Tuj uan ......... .. ......... . .................... . .............. . ......... .. . --- ................ .4
1.5 Manfaat oo ... .
.
..
.
00
. . . . . . . . . . . . .
00
..
..
00
.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.6 Sistimatika Penulisan ..... . ........ . oo · .. .
000
..
.
00.
00
.
...
00
••
...
oo ........ . .... oo ..... . ...
....
oo,-5
00
00
00
00
•
.
-
..
000
............
5
BAB II DASAR TEORI
2.1 Sistim Pendingin ... ___ ...... ___ oo ·
000
oo· ......
_00
000
2.2 Sistim Pendingin Air laut dan Air tawar. __ ...
..,
I 1 S.tsttm
.
____
00
......
0
..
...
Pen d.mgm
- Atr
- Iaut.. . ... ___ ......... ___ .. .
Il
- . Pd. A.1r tawar. ...........
__
__l_ S tsttm
en mgm
_00
00
0
.
.
..
___
___
000
.....
.......
2.3 Tinjauan Urnum Heat exchanger ... oo· .. . .. ................
00
00.
_
..
.........
............
2.4 Jenis-jenis Ali ran dalam Heat exchanger. .........
.
000
00
..
.
..
0
.......
.
..
.
_
..
--
....
..
..
oo· .7
..
oo· ... oo· 7
oo· ......... .8
...
oo ............ --· ..... 9
...
00
-
........
. . . . . . . . .
000
_
..
00
oo· ... ---. 6
..........
...
00
_
00.
_
..
00
•
00
....
.
ll
2.5 Keseirnbangan Panas oo· ............ oo· ... . oo ... oo · .oo __ _ oo· .. .... ........ .. ... oo ... .. .... 15
000
2.6 LMTD .... oo ......... oo · ... __ _.. . ....... .oo
00
000
...
oo·
00
0
...
2.6. 1 Koefisien Perpindahan Panas Menyeluruh oo ....
2.6.2 Koefisien Film pada Sisi Shell.
00
......
00
•
•
00
00
...
00
0
00
_
...
....
00.
00
0
00.
00.
00
.......
00
.
..
....
oo
..
00.
00
00
000
..
.
...
.
00
000
000
•
00
00
••
..
..
00
.
..
00
...
....
......
16
17
19
2. 6.3 Koefisien Film pada Sisi Tube ....................... . ........................ ...... 20
VI
2.7 Luas Perpindahan Panas .... ........ .... .. .... ............. . ..... .. ...... ... ..... ..... . .... .22
2.8 Penurunan Tekanan ......... ... ........ . .................... .. ... .. .... .......... . ....... .. .. 23
BAB HI ANALISA KESEii\·IBANGAN PANAS
3. 1 Keseimbangan Panas ................................... .... .. . .......... ...... ........ .. . .... 25
3.2 Perhitungan Keseimbangan Panas ... ... ... ......... ... .... .... .. .. .... .. ................. . .28
3.3 Analisa Keseimbangan Panas Sistim Pendingin Sesuai Spesifikasi Engine .... ... ... 30
3.4 Analisa Keseimbangan Sistim Pendingin Panas Redesign ........ .. ......... .. .......... 32
BAB IV PERHITUNGA:\" HEAT EXCH.A:\GER
4. 1 Data Perhitungan Heat Exchanger. .... . ..... ... ........... ................ .. ........ .. ..... 37
4.2 Perhitungan Beban Panas ....... ............... ........ ... ........ . ..... .. ................ .. . 37
4.3 Perhitungan LMTD ....................... . .... ............ ....... .. ......... ..... ............ 39
4.4 Perencanaan Spesifikasi Heat Exchanger. ............................. .. ................. .40
4.5 Luas Perpindahan Panas Total. ............... ................ . .. ....... ........... ... .... ...40
4.6 Koefisien Perpindahan Panas Menyeluruh ......... .. ... .. .......... . ........ . ......... .. .41
4.61 Koetisien Film pada Sisi Shell. ....... . .................. .. ................. ......... .41
4.6.2 Reynold Number pada Shell. .................................. .. ................. ·... 42
4.6.3 Koefisien Film pada Sisi Tube ...................................................... 43
4.6.4 Reynold Number pada Sisi Tube .......................................... .... ... .. .45
4.6.5 Koetisien Menyeluruh Bersih .......................................... .. : ......... .45
4. 7 Perhitungan Tahanan Pengotoran ..... . ........ ... ... . ................. . ........... .. ..... ..46
4.8 Besamya Temperatur Dinding Menurut Tempat Mengalimya Fluida ...... ...... .. .. .46
4.9 Penurunan Tekanan ....... .. ... .... ........ .. .. ....... . ...... ..... . ... .. ............ . ........ .47
BAB V PER:\fCAN~
PER-\LATAN SISTL\f PEND~GL'\1
5.1 Perencanaan Pompa Dan Pemilihan Pompa .......... ........ .. .... ... ..... . ............. 50
5.1. 1 Spesifikasi Pompa .. .. .......... ... .. ..................... ......... .......... ... ...... .50
5. l.2 Kapasitas Pompa ... ..... .. ... ........ .. ..... .. ..... . ........ . ... .. . ...... .. ........... 51
5.!.3 Head Pompa ........................................................................... 52
5. I .4 Head Loss .............................................................................. 52
5.l.4. ! Head Loss Mayor ............................................................ 53
VII
5.1.4.2 Head Loss Minor .......... .. ............ ... .... ... ............ ... .. .......... 54
5.1. 5 Daya Air .................... . ................ ........ ..... . ... ... ......... .. . .. .. ... .. .54
5. 1.6 Daya Poros .... ........ .......... .... . ... .... ..... ... ... .. . .... ......... .... . ... ...... ..55
5.2 Perencanaan Heat Exchanger. ........ ........... .. .. .. .... ... ... ... ......... ... .... ......... 55
5.3 Tangki Expansi ... .................... . ..... . ...... ...... .... .. ... ................ ... .. ....... .56
5.4 Termostatic Valve ..................... .......................... .. ................ . ..... .... .58
5. 5 Pehitungan Pompa .. . ................. . ... .............. . ........ . .. . ... ... ... ................ 58
5.5. 1 Pompa air tawar ( port side ) ................... .. ....... ... ....... .. ........... .. .... 58
5. 5.2 Pompa air laut ( port side ) ..... . ........... . .. . ...... ...... ... ........... .. ....... ... 66
BAB VI KESL\'IP ULAN ..... . ................. ..................... ....... ............. . ...... 73
Daftar Pustaka .......................... . ............. .. ....... ........... ...... ... .. .. .. .. . ........ 74
Lampiran A
Lampiran B
Lampiran C
VIII
DAFTAR GA~IBR
2.1
Sistim Pendingin Air Laut .... .. .......... .. ...... ... ... .. ... . .... ..... ......... .. . .. ..... 7
2.2
Sistim Pendingin Air Tawar. ...... .. .. . .... .... . .. . .. . .... .. ........ ..... ... .... .... ... ..9
2.3
Parallel-Flow Type .. .. ............... .... ....... ... ..... . ...... .... ... ... ... .. .. ... . ..... 12
2.4
Counter-Flow Type .... ... .. ... ...... ....... .. ... .. . .. .. .... ....... ..... ... ... ......... . .. 14
2.5
Cross-Flow Type ...... .. ......... . ... .. ...... . .. . ... .. . .. ......... .... .............. . .. ... 14
2.6
Keseimbangan Panas Dalam Heat Exchanger ... ... ................. . .. . ...... .. . .. .. 15
2.7
Diameter Eqiuvalen Amara Square Pitch dan Trianguler Pitch .. . ... .. ... . .. . ..... . 21
3. I
Heat Balance ofTheoritical and Actual Engine ... ........... . .. . .. .... ................ 25
..., )
.) , _
Keseimbangan Panas Sistim Pendingin Menurut Spesifikasi Engine ...... .. ....... 31
..., ...,
. Arr
. Ta war ....................... . ......... .. ... . ....... .)...,?
. . Pen d.mgm
Perencanaan S tstlm
.) , .)
3.4 Keseimbangan Panas Sistim Pendingin Redesign ......... .. ... . ........... .... ... . .... 35
IX
DAFTAR TABEL
3.1 Balance of Heat Carried Away by Cooling Medium ... ....... .. .. .... .......... ... .. .. . 27
3.2 Perhitungan Flow Rate ........ . .......................... ... .... .... ..... .. ... ... ... . .... ... .36
3.3 Perbandingan Heat Exchanger. ... .... . ............. .. ... .. . .... ... .. ... ... .. . ............. .36
4.1 Pemilihan Heat Exchanger .... ................ . ........... .. .... . .. . ......... ....... .. .... 39. 1
5.1 Koefisien Gesek Suction ............ .................... . ..... . .... .. ...... .................. 62
5.2 Koefisien Gesek Dischrge .......... .............. ..... . ... .................... . ........ .. ... 63
5.3 Koefisien Gesek Suction-Discharge ..... . ..... . ............ ...... ... .... ....... .. .. .. .... . .68
5.4 Pompa Bagian Portside-Starboardside .... .. ... ..... . ....... ..... ........... . .............. 72
5.5 Perubahan Peralatan Sistim Pendingin ..... . ...... ... ....... .. ... ........ . ..... . ...... ..... 72
X
BABI
PENDAHULUAN
1.1 Latar BelalASAR TEORI
2.1 Sistim pendingin
Secara teoritik diketahui bahwa jumlah panas yang dibuang ke air
pendingin 30% dari jumlah panas total yang dihasilkan oleh pembakaran bahan
bakar dalam silinder.
Pembakaran panas yang kurang atau lebih tinggi akan berpengaruh pada
power out-put yang dihasilkan. Bila jumlah panas yang dibuang terlalu sedikjt
maka diesel engine cenderung akan pada posisi sebagai berikut:
•
Thermal loading meningkat sehingga panas yang ditimbulkan cenderung akan
berlebih ( over heating ).
•
Minyak pelumas akan menjadi cair, akibatnya tekanan gesek akan meningkat.
•
Lebih cepat
te~jadi
keausan pada komponen yang saling bersinggungan saat
bergerak sehingga kontinuitas kerja diesel akan terganggu .
•
Timbulnya tegangan thermis yang dapat menurunkan daya tahan material (life
expectancy ).
Sebailiknya bila jumlah panas yang dibuang air pendingin terlalu dingin akan
terjadi efek sebagai berikut :
•
Te1jadi over cooling karena tingginya penyerapan thermal energi panas.
•
Terjadi pembentukan kerak arang pada saluran gas buang.
•
Menaikkan konsumsi bahan bakar.
•
Power out-put menurun.
6
2.2 Sistim Pendingin Air Laut dan Sistim Pendingin Air Tawar
2.2.1 Sistim Pendingin Air laut
Sistim pendingin air laut ( open system ) merupakan sistim pendingin
dimana mesin langsung didinginkan oleh air laut sebagai media pendingin,
setelah air laut mendinginkan mesin langsung dibuang keluar melalui overboard .
Air laut yang mengandung garam sangat rentan untuk menimbulkan tetjadinya
korosi pada sistim perpipaan dan juga mesin. Sistim pendingin ini memerlukan
pipa galvanis ( non-corrosive steel pipe ) yang secara ekonomis mempunyai harga
lebih mahal.
Air laut yang medinginkan mesm akan mendinginkan silinder liner
melalui lubang silinder cover. Air laut yang mengandung endapan sedimen,
lumpur, garam akan mengendap dalam dinding silinder liner sehingga apabila
perawatan mesin kurang maka endapan tersebut akan mempengaruhi proses
perpindahan panas. Selain itu garam yang bersentuhan langsung dengan material
mesin akan dapat menimbulkan korosi.
SW pump
Gambar 2.1
Sistim Pendingin Air Laut
7
2.2.2 Sistim Pt.~ndig
Air Tawar
Sistim pt;ndingin air tawar (close system) merupakan sistim pendingin
dimana mesin didinginkan oleh air tawar (fresh water) sebagai media pendingin.
Air tawar clari tangki expansi akan clisirkulasikan oleh pompa ke dalam mesin
mel a] ui heat exchanger sebagai alat untuk penukar kalor. Air tawar yang
disirkulasikan temperaturnya akan meningkat sesuai meningkatnya temperatur
pada proses pembakaran di ruang bakar.
Untuk mendinginkan kembali air tawar yang bersikulasi diperlukan heat
exchanger, panas air tawar didalam heat exchanger akan didinginkan oleh air !aut
sebagai media pendinginnya sehingga temperatur air tawar outlet dari mesin akan
akan turun sesuai temperatur air tawar inlet.
Sistim pendingin ini mempunyai keuntungan dibandingkan dengan sistim
pendingin air !aut :
1. Mengurangi timbulnya korosi terhadap komponen mesin yang berhubungan
dengan sistim pendingin.
2. Proses perpindahan panas yang lebih baik
3. Tidak menimbulkan endapan I kotoran dalam komponen mesin
4. Lebih mudah dalam maintenance
8
Overboard
r---
1111--
- - - - ,- - _ -~·,
'
r-
r
1
Seacast
,
I
, ~-
~
Thennostat
!
I
II
-
FW cooler
:-"~f
:
t !
ri
FW pump -,----,-
Counter flow-type
.lil