Analisis Dan Simulasi Alat Penukar Kalor Tabung Sepusat Aliran Berlawanan Dengan Variasi Temperatur, Kapasitas Aliran Pada Fluida Panas (Air) dan Fluida Dingin (Metanol)
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latarbelakang
Perkembangan teknologi yang diciptakan pada masa kini merupakan
upaya dalam mempermudah manusia untuk melakukan berbagai kegiatan.
Teknologi diciptakan tidak hanya untuk mempermudah pekerjaan manusia, tetapi
untuk meningkatkan nilai ekonomis juga yang berdampak kepada tingkat
kesejahteraan manusia itu juga. Misalnya alat penukar kalor yang merupakan
salah satu alat yang digunakan untuk memindahkan kalor dari suatu fluida ke
fluida yang lain atau dengan kata lain panas yang dipindahkan dari fluida panas
akan sama dengan panas yang diterima oleh fluida dingin
Dalam dunia industri alat penukar kalor ini sangat banyak digunakan.
Berbagai jenis alat penukar kalor digunakan untuk mencapai tujuan yang
diinginkan, seperti untuk memanaskan produk ataupun untuk mendinginkan
produk. Misalkan pada industri zat kimia yang menginginkan suhu tertentu untuk
mencegah produk mereka membeku pada saat dialirkan, pada industri penghasil
listrik seperti PT. PLN dalam mengkondensasikan kembali uap panas menjadi air
agar dapat dipakai lagi untuk proses berikutnya ataupun untuk memanaskan
produk kimia.
Pada Laboratorium Instalasi Uap di Departemen Teknik Mesin, USU
(Universitas Sumatera Utara) terdapat alat penukar kalor tabung sepusat yang
dirancang bangun oleh “Hendrico” rekan skripsi penulis. Pada alat penukar kalor
tabung sepusat ini belum diketahui keefektifan dari benda tersebut dengan fluida
yang berbeda.
Dalam industri pembuatan formalin salah satu bahan bakunya adalah
metanol sehingga pada penelitian ini digunakan metanol sebagai salah satu fluida
dalam percobaan dengan melewatkan air panas untuk memanaskan metanol
tersebut dan untuk mengetahui efektifitas dari alat penukar kalor tersebut.
Demikianlah perlu dilakukan suatu percobaan yang bertujuan untuk
menganalisa sejauh mana keefektifan dari alat penukar kalor tersebut. Sehingga
dengan mengetahui keefektifan alat tersebut diketahui banyak manfaat yang akan
diaplikasikan nantinya untuk skala yang lebih besar seperti kondensor yang ada di
pembangkit listrik yang ada maupun alat penukar kalor lainnya.
1.2 Tujuan Penelitian
1. Untuk mengetahui temperatur fluida panas dan fluida dingin yang keluar
dari alat penukar kalor tabung sepusat dengan aliran berlawanan, yakni
yang terjadi di lapangan, perhitungan teori, dan hasil simulasi.
2. Untuk mengetahui keefektifan alat penukar kalor tabung sepusat aliran
berlawanan, yakni yang terjadi di lapangan, perhitungan teori dan hasil
simulasi.
3. Untuk memperbandingkan keefektifan alat penukar kalor tabung sepusat
aliran berlawanan yang diperoleh, yakni yang terjadi di lapangan,
perhitungan teori, dan hasil simulasi.
1.3 Batasan Masalah Penelitian
1. Alat penukar kalor yang diteliti memiliki tebal yang tipis sehingga tebalnya
dapat diabaikan.
2. Tidak ada kehilangan panas yang terjadi pada APK karena permukaan
luarnya telah diisolasi.
3. Kapasitas aliran yang terjadi di lapangan dianggap konstan.
4. Perhitungan dilakukan pada tekanan yang konstan.
5. Metode perhitungan keefektifan dilakukan dengan metode NTU.
1.4 Manfaat Penelitian
1. Diperoleh efektifitas alat penukar kalor yang tertinggi dari pengaturan yang
diberikan di lapangan.
2. Diperoleh bahan pertimbangan untuk peneliti selanjutnya agar dapat lebih
menganalisa faktor – faktor yang dapat mempengaruhi tinggi rendahnya
efektifitas alat penukar kalor tabung sepusat
1.5 Metodologi Penulisan
Metodologi penulisan yang digunakan pada penulisan skripsi ini adalah
sebagai berikut :
a. Studi literatur, berupa studi kepustakaan, kajian dari buku-buku dan
tulisan-tulisan yang terkait.
b. Browsing internet, berupa studi artikel-artikel, gambar-gambar dan
buku elektronik (e-book) serta data-data lain yang berhubungan.
c. Metode
studi
lapangan,
yaitu
dengan
mengambil
data
dari
laboratorium foundry Departemen Teknik Mesin Sumatera Utara
d. Diskusi, berupa tanya jawab dengan dosen pembimbing yang ditunjuk
oleh Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara.
1.6 Sistematika Penulisan
Skripsi ini dibagi dalam beberapa bab dengan garis besar tiap bab adalah
sebagai berikut :
•
Bab I : Pendahuluan
Bab ini berisikan latar belakang, tujuan, manfaat, dan ruang lingkup
•
penelitian.
Bab II : Tinjauan Pustaka
Bab ini berisikan landasan teori yang digunakan yaitu mengenai neraca
•
energi, jenis-jenis alat penukar kalor, metode LMTD, metode NTU.
Bab III : Metodologi Penelitian
Bab ini memberikan informasi mengenai tempat pelaksanaan pengambilan
•
data, alat-alat yang digunakan, dan cara melakukan penelitian.
Bab IV : Hasil dan Analisa Penelitian
Bab ini membahas tentang hasil data yang diperoleh dari lapangan dan
dibandingkan
•
dengan
hasil
perhitungan
secara
teoritis
dengan
menggunakan metode NTU.
Bab V : Kesimpulan dan Saran
Bab ini sebagai penutup berisikan kesimpulan dan saran yang diperoleh.
3
•
Daftar Pustaka
Daftar pustaka berisikan literatur yang digunakan untuk menyusun
•
laporan.
Lampiran
Pada lampiran dapat dilihat hasil data yang diperoleh dari pengujian dalam
bentuk tabel dan gambar
PENDAHULUAN
1.1 Latarbelakang
Perkembangan teknologi yang diciptakan pada masa kini merupakan
upaya dalam mempermudah manusia untuk melakukan berbagai kegiatan.
Teknologi diciptakan tidak hanya untuk mempermudah pekerjaan manusia, tetapi
untuk meningkatkan nilai ekonomis juga yang berdampak kepada tingkat
kesejahteraan manusia itu juga. Misalnya alat penukar kalor yang merupakan
salah satu alat yang digunakan untuk memindahkan kalor dari suatu fluida ke
fluida yang lain atau dengan kata lain panas yang dipindahkan dari fluida panas
akan sama dengan panas yang diterima oleh fluida dingin
Dalam dunia industri alat penukar kalor ini sangat banyak digunakan.
Berbagai jenis alat penukar kalor digunakan untuk mencapai tujuan yang
diinginkan, seperti untuk memanaskan produk ataupun untuk mendinginkan
produk. Misalkan pada industri zat kimia yang menginginkan suhu tertentu untuk
mencegah produk mereka membeku pada saat dialirkan, pada industri penghasil
listrik seperti PT. PLN dalam mengkondensasikan kembali uap panas menjadi air
agar dapat dipakai lagi untuk proses berikutnya ataupun untuk memanaskan
produk kimia.
Pada Laboratorium Instalasi Uap di Departemen Teknik Mesin, USU
(Universitas Sumatera Utara) terdapat alat penukar kalor tabung sepusat yang
dirancang bangun oleh “Hendrico” rekan skripsi penulis. Pada alat penukar kalor
tabung sepusat ini belum diketahui keefektifan dari benda tersebut dengan fluida
yang berbeda.
Dalam industri pembuatan formalin salah satu bahan bakunya adalah
metanol sehingga pada penelitian ini digunakan metanol sebagai salah satu fluida
dalam percobaan dengan melewatkan air panas untuk memanaskan metanol
tersebut dan untuk mengetahui efektifitas dari alat penukar kalor tersebut.
Demikianlah perlu dilakukan suatu percobaan yang bertujuan untuk
menganalisa sejauh mana keefektifan dari alat penukar kalor tersebut. Sehingga
dengan mengetahui keefektifan alat tersebut diketahui banyak manfaat yang akan
diaplikasikan nantinya untuk skala yang lebih besar seperti kondensor yang ada di
pembangkit listrik yang ada maupun alat penukar kalor lainnya.
1.2 Tujuan Penelitian
1. Untuk mengetahui temperatur fluida panas dan fluida dingin yang keluar
dari alat penukar kalor tabung sepusat dengan aliran berlawanan, yakni
yang terjadi di lapangan, perhitungan teori, dan hasil simulasi.
2. Untuk mengetahui keefektifan alat penukar kalor tabung sepusat aliran
berlawanan, yakni yang terjadi di lapangan, perhitungan teori dan hasil
simulasi.
3. Untuk memperbandingkan keefektifan alat penukar kalor tabung sepusat
aliran berlawanan yang diperoleh, yakni yang terjadi di lapangan,
perhitungan teori, dan hasil simulasi.
1.3 Batasan Masalah Penelitian
1. Alat penukar kalor yang diteliti memiliki tebal yang tipis sehingga tebalnya
dapat diabaikan.
2. Tidak ada kehilangan panas yang terjadi pada APK karena permukaan
luarnya telah diisolasi.
3. Kapasitas aliran yang terjadi di lapangan dianggap konstan.
4. Perhitungan dilakukan pada tekanan yang konstan.
5. Metode perhitungan keefektifan dilakukan dengan metode NTU.
1.4 Manfaat Penelitian
1. Diperoleh efektifitas alat penukar kalor yang tertinggi dari pengaturan yang
diberikan di lapangan.
2. Diperoleh bahan pertimbangan untuk peneliti selanjutnya agar dapat lebih
menganalisa faktor – faktor yang dapat mempengaruhi tinggi rendahnya
efektifitas alat penukar kalor tabung sepusat
1.5 Metodologi Penulisan
Metodologi penulisan yang digunakan pada penulisan skripsi ini adalah
sebagai berikut :
a. Studi literatur, berupa studi kepustakaan, kajian dari buku-buku dan
tulisan-tulisan yang terkait.
b. Browsing internet, berupa studi artikel-artikel, gambar-gambar dan
buku elektronik (e-book) serta data-data lain yang berhubungan.
c. Metode
studi
lapangan,
yaitu
dengan
mengambil
data
dari
laboratorium foundry Departemen Teknik Mesin Sumatera Utara
d. Diskusi, berupa tanya jawab dengan dosen pembimbing yang ditunjuk
oleh Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara.
1.6 Sistematika Penulisan
Skripsi ini dibagi dalam beberapa bab dengan garis besar tiap bab adalah
sebagai berikut :
•
Bab I : Pendahuluan
Bab ini berisikan latar belakang, tujuan, manfaat, dan ruang lingkup
•
penelitian.
Bab II : Tinjauan Pustaka
Bab ini berisikan landasan teori yang digunakan yaitu mengenai neraca
•
energi, jenis-jenis alat penukar kalor, metode LMTD, metode NTU.
Bab III : Metodologi Penelitian
Bab ini memberikan informasi mengenai tempat pelaksanaan pengambilan
•
data, alat-alat yang digunakan, dan cara melakukan penelitian.
Bab IV : Hasil dan Analisa Penelitian
Bab ini membahas tentang hasil data yang diperoleh dari lapangan dan
dibandingkan
•
dengan
hasil
perhitungan
secara
teoritis
dengan
menggunakan metode NTU.
Bab V : Kesimpulan dan Saran
Bab ini sebagai penutup berisikan kesimpulan dan saran yang diperoleh.
3
•
Daftar Pustaka
Daftar pustaka berisikan literatur yang digunakan untuk menyusun
•
laporan.
Lampiran
Pada lampiran dapat dilihat hasil data yang diperoleh dari pengujian dalam
bentuk tabel dan gambar