BAB V HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
5.1 Data Hasil Pengujian
Adapun data yang diperoleh dari hasil penelitian yang dilakukan di Laboratorium, adalah sebagai berikut:
Tabel 5.1. Data Pengujian Jarak
Baffle mm
Baffle Cut
T
hi
°C T
ho
°C T
ci
°C T
co
°C ∆P
kPa 40
32.65 42.8 38.2 29
34.1 19.318
44 32.65 42.8 38.7
29 33.7
17.945 49
32.65 42.8 39.1 29
33.4 16.670
55 32.65 42.8 39.8
29 32.9
15.984 63
32.65 42.8 40.6 29
32.4 13.238
73 32.65 42.8 41.3
29 32.1
12.458
5.2 Pengolahan Data
Untuk data pengujian pada jarak baffle 40 mm, dilakukan pengolahan data sebagai berikut:
Fluida dalam tabung adalah air dingin, maka diperoleh: C
55 ,
31 2
1 ,
35 29
2 T
T T
co ci
c
° =
+ =
+ =
Sifat-sifat air laut pada temperature T
c
= 31,5°C, dapat diperoleh dari tabel sifat- sifat air laut Mostafa H. Sharqawy [31], dengan interpolasi, maka:
Tabel 5.2. Sifat-sifat air laut pada salinitas 29,2 gkg T °C
μ kgm.s c
p
Jkg.K k Wm.K
Pr 30
0,000849 4031,856
0,616 5,565
31,55 μ
c
= 0,000826 c
pc
= 4032,283 k
c
= 0,6179 Pr
c
= 5,398 40
0,000698 4034,612
0,628 4,485
Laju aliran massa air laut di tiap tabung, adalah: kgs
0,0054 37
0,2 N
m m
c i
= =
=
Maka bilangan Reynold pada tabung, adalah:
188 ,
712 000826
, 0,0117
0054 ,
4 μ
πd m
4 Re
c i
i c
= ×
= =
π
Maka bilangan Nusselt pada tabung dapat diperoleh dengan:
666 ,
6 Nu
77 0,01270,9
88.5,3978. 1,86712,1
Nu .DL
1,86Re.Pr Nu
c 13
c 13
c
= =
=
Sehingga diperoleh koefisien perpindahan panas pada sisi tabung sebesar: K
Wm 352,041
0,0117 0,6179
6,666 d
k Nu
h
2 i
c c
c
= ×
= =
Fluida dalam cangkang shell adalah air panas, maka: K
5 ,
13 3
C 40,5
2 38,2
42,8 2
T T
T
ho hi
h
= =
+ =
+ =
Sifat-sifat air pada temperatur T
h
= 313,5 K, dapat diperoleh dari Tabel A.6. Frank P. Incropera [32], dengan interpolasi, maka:
Tabel 5.3. Sifat-sifat air T K
μ kgm.s c
p
Jkg.K k Wm.K
Pr 310
0,000695 4178
0,628 4,62
313,5 μ
h
= 0,00065 c
ph
= 4178,7 k
h
= 0,632 Pr
h
= 4,298 315
0,000631 4179
0,634 4,16
Untuk menentukan koefisien perpindahan panas yang sebenarnya pada sisi cangkang, terlebih dahulu ditentukan koefisien perpindahan panas yang ideal pada
sisi cangkang dengan:
Luas aliran menyilang pada sumbu bundle,
2 m
m t
tp eff
tb, ctl
bb bc
m
0,00167m S
0,0127 0,0175
0,0175 0,105
0,013 0,04
S D
L L
D L
L S
=
−
+ =
− +
=
, maka kecepatan massa:
s kgm
119,617 0,001672
0,2 S
m G
2 m
h h
= =
=
, sehingga diperoleh bilangan Reynold: turbulen
2336,418 0,00065
119,6172 0,0127
μ G
d Re
h h
o h
= =
× =
=
Dari Tabel 2.2., untuk bilangan Reynold 2336,418 dan susunan tabung segitiga 30°, diperoleh a
1
= 0,321; a
2
= -0,388; a
3
= 1,45; a
4
= 0,519. Dengan demikian, 164
, 2336,418
0,14 1
1,45 0,14Re
1 a
a
0,519 a
h 3
4
= +
= +
=
, maka:
016 ,
418 ,
2336 0,0127
0,0175 1,33
0,321 Re
D L
1,33 a
j
388 ,
0,163997 a
h a
t tp
1 I
2
= ×
=
=
−
Sehingga diperoleh koefisien perpindahan panas yang ideal pada sisi cangkang sebesar:
K Wm
062 ,
976 2
h 4,298
119,617 4178,7
0,016 Pr
G c
j h
2 ideal
h, 3
2 3
2 h
h ph
I ideal
h,
= =
=
− −
Kemudian ditentukan faktor-faktor koreksi berdasarkan potongan baffle J
C
, kebocoran baffle J
L
, by pass bundle J
B
, ketidaksamaan jarak baffle J
S
, aliran laminar J
R
, dan viskositas dinding J
μ
, sebagai berikut:
Faktor koreksi berdasarkan potongan baffle J
C
: Sudut antara baffle cut relatif terhadap sumbu alat penukar kalor,
° =
− =
− =
− −
399 ,
128 100
32,65 2
1 0,105
0,1317 2cos
100 B
2 1
D D
2cos θ
1 c
ctl s
1 ctl
, fraksi dari luas area yang dibentuk oleh jendela sekat,
232 ,
2 π
128,399 sin
360 128,399
2 π
sin θ
360 θ
F
o ctl
o ctl
w
= °
− °
= −
=
, fraksi aliran melintang di antara baffle tips, 536
, 0,232
2 1
2F 1
F
w c
= −
= −
= , sehingga diperoleh faktor koreksi potongan baffle:
936 ,
0,536 0,72
0,55 0,72F
0,55 J
c C
= +
= +
= Faktor koreksi berdasarkan kebocoran baffle J
L
: Sudut baffle cut,
° =
− =
− =
− −
392 ,
139 100
32,65 2
1 2cos
100 B
2 1
2cos θ
1 c
1 ds
, luas kebocoran cangkang dengan baffle,
2 sb
o sb
ds o
sb s
sb
0,000127m S
139,392 360
0,001 0,1317
0,00436 S
θ 360
L D
0,00436 S
= °
− ×
× ×
= −
× ×
× =
, luas kebocoran tabung ke lubang baffle,
[ ]
w tt
2 t
2 tb
t tb
F 1
N D
L D
4 π
S −
× ×
− +
=
[ ]
2 tb
2 2
tb
m 0,000172
S 0,232
1 37
0,0127 0,0003
0,0127 4
π S
= −
× ×
− +
=
maka, 0,424
0,000172 0,000127
0,000127 S
S S
r
tb sb
sb s
= +
= +
=
179 ,
0,00167 0,000172
000127 ,
S S
S r
m tb
sb lm
= +
= +
=
, sehingga diperoleh faktor koreksi kebocoran baffle:
[ ]
[ ]
0,757 J
0,179 2,2
exp 425
, 1
0,44 1
0,424 1
0,44 J
2,2r exp
r 1
0,44 1
r 1
0,44 J
L L
lm s
s L
= ×
− −
− +
− =
− −
− +
− =
Faktor koreksi berdasarkan by pass bundle J
B
: Luas by pass,
[ ]
pl otl
s bc
b
L D
D L
S +
− =
, L
pl
= 0, karena tidak ada by pass lane.
[ ]
2 b
b
m 0,00056
S 0,1177
0,1317 0,04
S =
+ −
=
, perbandingan luas by pass dan luas aliran-silang, 0,335
0,00167 0,00056
S S
F
m b
sbp
= =
=
Dikarenakan Re
h
turbulen, maka C
bh
= 1,25. Sehingga diperoleh faktor koreksi by pass bundle:
[ ]
3 ss
sbp bh
B
2r 1
F C
exp J
− −
= , r
ss
= 0, karena tidak ada sealing strips.
[ ]
0,658 J
2 1
0,335 1,25
exp J
B 3
B
= ×
− ×
− =
Faktor koreksi berdasarkan ketidaksamaan jarak baffle J
S
:
Kategori