Analisis dan simulasi efektifitas alat penukar kalor tabung sepusat aliran berlawanan dengan variasi temperaturairpanas yang mengalir dalam tabung dalam (tube)
i
ABSTRAK
Pemakaian alat penukar kalor sudah meluas sekarang ini dan dapat dikatakan sebagai
salah satu cara untuk meningkatkan efektifitas dan kualitas produk dengan cara
memanfaatkan panas buangan sebagai pemanas ataupun sebaliknya memanfaatkan sisa
udara suhu rendah sebagai pendingin. Penelitian ini berpusat pada analisa dan simulasi
dari alat penukar kalor tabung sepusat dengan aliran berlawanan dengan memvariasikan
temperatur fluida panas yang masuk kedalam tabung dalam (tube) pada debit aliran yang
konstan. Dari penelitian ini diperoleh efektifitas APK dengan perhitungan metode NTU,
perhitungan data di lapangan, dan perhitungan secara simulasi software Ansys Fluent.
Untuk perhitungan metode NTU diperoleh efektifitas APK minimum adalah 3,99747 %
pada temperatur fluida panas masuk (Th,i) 40 °C dan temperatur fluida dingin masuk (Tc,i)
32 °C pada debit masuk fluida panas 180l/jam dan debit masuk fluida dingin 180l/jam.
Sedangkan efektifitas APK maksimum adalah 6,53259 % pada temperatur fluida panas
masuk (Th,i) 55 °C dan temperatur fluida dingin masuk (Tc,i) 32 °C pada debit masuk
fluida panas 360 l/jam dan debit masuk fluida dingin 300 l/jam. Untuk perhitungan data
di eksperiment diperoleh efektifitas APK minimum adalah 4,6287 % pada temperatur
fluida panas masuk (Th,i) 40 °C dan temperatur fluida dingin masuk (Tc,i) 32 °C pada debit
masuk fluida panas 180 l/jam dan debit masuk fluida dingin 180 l/jam. Sedangkan
efektifitas APK maksimum adalah 31,00435 % pada temperatur fluida panas masuk (Th,i)
55 °C dan temperatur fluida dingin masuk (Tc,i) 32 °C pada debit masuk fluida panas 180
l/jam dan debit masuk fluida dingin 420 l/jam. Untuk perhitungan simulasi Ansys Fluent
diperoleh efektifitas APK minimum adalah 6,7116 % pada temperatur fluida panas masuk
(Th,i) 40 °C dan temperatur fluida dingin masuk (Tc,i) 32 °C pada debit masuk fluida panas
180l/jam dan debit masuk fluida dingin 180 l/jam. Sedangkan efektifitas APK maksimum
adalah 17,16578 % pada temperatur fluida panas masuk (Th,i) 50 °C dan temperatur fluida
dingin masuk (Tc,i) 32 °C pada debit masuk fluida panas 240 l/jam dan debit masuk fluida
dingin 300 l/jam.
Kata Kunci : Efektifitas, Alat penukar kalor tabung sepusat, temperatur masuk dan keluar.
ABSTRACT
ii
The usage of heat exchangers is widely used nowadays and could be said as one of the
methods to increase of effectiveness and quality of the products by using wasted heat as
heater or using wasted cool air as cooler. This research is focused on the analysis and
simulation of the counterflow concentric tubes heat exchanger by giving variation on the
inlet hot fluid that enter the tube at constant flow. This result of this research is procured
by using NTU method, calculating effectiveness from the site, and simulation in Ansys
Fluent. By using NTU method, the minimum effectiveness is obtained 3,99747 % at hot
fluid inlet (Th,i) 40 °C and cold fluid inlet (Tc,i) 32 °C at 180 l/h hot fluid flow rate and 180
l/h cold fluid flow rate. The maximum effectiveness is obtained 6,53259 % at hot fluid
inlet (Th,i) 55 °C and cold fluid inlet (Tc,i) 32 °C at 360 l/h hot fluid flow rate and 300 l/h
cold fluid flow rate. By calculating effectiveness experimentally, the minimum
efectiveness is obtained 4,6287 % at hot fluid inlet (Th,i) 40 °C and cold fluid inlet (Tc,i)
32°C at 180 l/h hot fluid flow rate and 180 l/h cold fluid flow rate. The maximum
efectiveness is obtained 31,00435 % at hot fluid inlet (Th,i) 55 °C and cold fluid inlet (Tc,i)
32 °C at 180 l/h hot fluid flow rate and 420 l/h cold fluid flow rate. By simulation in
Ansys Fluent, the minimum effectiveness is obtained 6,71166 % at hot fluid inlet (Th,i) 40
°C and cold fluid inlet (Tc,i) 32°C at 180 l/h hot fluid flow rate and 180 l/h cold fluid flow
rate. The maximum effectiveness is obtained 15,34575 % at hot fluid inlet (Th,i) 40 °C
and cold fluid inlet (Tc,i) 32 °C at 240 l/h hot fluid flow rate and 300 l/h cold fluid flow
rate.
Keyword : Effectiveness, Concentric Tube Heat exchanger, inlet and outlet temperature
of fluid.
ABSTRAK
Pemakaian alat penukar kalor sudah meluas sekarang ini dan dapat dikatakan sebagai
salah satu cara untuk meningkatkan efektifitas dan kualitas produk dengan cara
memanfaatkan panas buangan sebagai pemanas ataupun sebaliknya memanfaatkan sisa
udara suhu rendah sebagai pendingin. Penelitian ini berpusat pada analisa dan simulasi
dari alat penukar kalor tabung sepusat dengan aliran berlawanan dengan memvariasikan
temperatur fluida panas yang masuk kedalam tabung dalam (tube) pada debit aliran yang
konstan. Dari penelitian ini diperoleh efektifitas APK dengan perhitungan metode NTU,
perhitungan data di lapangan, dan perhitungan secara simulasi software Ansys Fluent.
Untuk perhitungan metode NTU diperoleh efektifitas APK minimum adalah 3,99747 %
pada temperatur fluida panas masuk (Th,i) 40 °C dan temperatur fluida dingin masuk (Tc,i)
32 °C pada debit masuk fluida panas 180l/jam dan debit masuk fluida dingin 180l/jam.
Sedangkan efektifitas APK maksimum adalah 6,53259 % pada temperatur fluida panas
masuk (Th,i) 55 °C dan temperatur fluida dingin masuk (Tc,i) 32 °C pada debit masuk
fluida panas 360 l/jam dan debit masuk fluida dingin 300 l/jam. Untuk perhitungan data
di eksperiment diperoleh efektifitas APK minimum adalah 4,6287 % pada temperatur
fluida panas masuk (Th,i) 40 °C dan temperatur fluida dingin masuk (Tc,i) 32 °C pada debit
masuk fluida panas 180 l/jam dan debit masuk fluida dingin 180 l/jam. Sedangkan
efektifitas APK maksimum adalah 31,00435 % pada temperatur fluida panas masuk (Th,i)
55 °C dan temperatur fluida dingin masuk (Tc,i) 32 °C pada debit masuk fluida panas 180
l/jam dan debit masuk fluida dingin 420 l/jam. Untuk perhitungan simulasi Ansys Fluent
diperoleh efektifitas APK minimum adalah 6,7116 % pada temperatur fluida panas masuk
(Th,i) 40 °C dan temperatur fluida dingin masuk (Tc,i) 32 °C pada debit masuk fluida panas
180l/jam dan debit masuk fluida dingin 180 l/jam. Sedangkan efektifitas APK maksimum
adalah 17,16578 % pada temperatur fluida panas masuk (Th,i) 50 °C dan temperatur fluida
dingin masuk (Tc,i) 32 °C pada debit masuk fluida panas 240 l/jam dan debit masuk fluida
dingin 300 l/jam.
Kata Kunci : Efektifitas, Alat penukar kalor tabung sepusat, temperatur masuk dan keluar.
ABSTRACT
ii
The usage of heat exchangers is widely used nowadays and could be said as one of the
methods to increase of effectiveness and quality of the products by using wasted heat as
heater or using wasted cool air as cooler. This research is focused on the analysis and
simulation of the counterflow concentric tubes heat exchanger by giving variation on the
inlet hot fluid that enter the tube at constant flow. This result of this research is procured
by using NTU method, calculating effectiveness from the site, and simulation in Ansys
Fluent. By using NTU method, the minimum effectiveness is obtained 3,99747 % at hot
fluid inlet (Th,i) 40 °C and cold fluid inlet (Tc,i) 32 °C at 180 l/h hot fluid flow rate and 180
l/h cold fluid flow rate. The maximum effectiveness is obtained 6,53259 % at hot fluid
inlet (Th,i) 55 °C and cold fluid inlet (Tc,i) 32 °C at 360 l/h hot fluid flow rate and 300 l/h
cold fluid flow rate. By calculating effectiveness experimentally, the minimum
efectiveness is obtained 4,6287 % at hot fluid inlet (Th,i) 40 °C and cold fluid inlet (Tc,i)
32°C at 180 l/h hot fluid flow rate and 180 l/h cold fluid flow rate. The maximum
efectiveness is obtained 31,00435 % at hot fluid inlet (Th,i) 55 °C and cold fluid inlet (Tc,i)
32 °C at 180 l/h hot fluid flow rate and 420 l/h cold fluid flow rate. By simulation in
Ansys Fluent, the minimum effectiveness is obtained 6,71166 % at hot fluid inlet (Th,i) 40
°C and cold fluid inlet (Tc,i) 32°C at 180 l/h hot fluid flow rate and 180 l/h cold fluid flow
rate. The maximum effectiveness is obtained 15,34575 % at hot fluid inlet (Th,i) 40 °C
and cold fluid inlet (Tc,i) 32 °C at 240 l/h hot fluid flow rate and 300 l/h cold fluid flow
rate.
Keyword : Effectiveness, Concentric Tube Heat exchanger, inlet and outlet temperature
of fluid.