Analisis Efektivitas Alat Penukar Kalor Shell & Tube Dengan Medium Air Sebagai Fluida Panas dan Methanol Sebagai Fluida Dingin
1
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 kehidupan sehari-hari banyak dijumpai peralatan rumah tangga
yang prinsip kerjanya menggunakan konsep perpindahan kalor, misalnya panci
tekan (pressure cooker), setrika, alat penyulingan, dan alat pendingin. Semua
benda – benda tersebut merupakan contoh dari beberapa alat yang menggunakan
prinsip perpindahan panas. Salah satu konsep dari perpindahan panas
yang
banyak digunakan yaitu sebuah alat yang dikenal dengan sebutan Alat Penukaran
Kalor (Heat Exchanger). Dari tahun ke tahun maupun dari zaman ke zaman, alat
ini terus mengalami perkembangan dari berbagai segi.
Seiring dengan berjalannya waktu, sebuah alat akan mengalami penurunan
prestasi atau performansi. Penurunan prestasi ini akan menyebabkan alat yang
digunakan tidak lagi efektif dalam melakukan kerjanya. Hal ini dapat
mengakibatkan terjadinya kesalahan dalam memperbandingkan hasil teori dengan
hasil percobaan yang dilakukan dengan alat tersebut.
Alat penukar kalor 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.
Pada kesempatan kali ini saudara 1 tim yang bernama Rudianto melakukan
perancangan dan konstruksi alat penukar kalor (Heat Exchanger) shell and tube
yang dimana akan dilakukan percobaan pada alat penukar kalor yang telah
Universitas Sumatera Utara
2
didesain tersebut yang bertujuan untuk menganalisa sejauh mana keefektifan
dari alat penukar kalor tersebut. Pemilihan pemakaian alat penukar kalor shell
and tube dalam penelitian ini karena alat penukar kalor shell and tube
merupakan alat penukar kalor yang sering digunakan dalam pabrik – pabrik .
Dalam penelitian ini , fluida panas yang digunakan adalah air dan fluida dingin
yang digunakan dalam penelitian ini adalah methanol . Pemakain metanol dalam
penelitian ini dikarenakan metanol merupakan salah satu bahan pada pembuatan
pupuk. Pada proses pembuatan pupuk , metanol pada suhu tinggi digunakan
sebagai pelarut untuk mencampurkan dengan bahan - bahan lain.
1.2 Tujuan Penelitian
1. Untuk mengetahui keefektifan alat penukar kalor pemanas metanol dengan
variasi suhu fluida panas 40oC, 50oC, dan 60oC.
2. Untuk mengetahui keefektifan alat penukar kalor pemanas metanol dengan
variasi kapasitas aliran fluida dingin 108 l/j, 180 l/j, 300 l/j.
3. Untuk membandingkan keefektifan alat penukar kalor shell and tube
dengan alat penukar kalor tabung sepusat .
1.3 Batasan Masalah Penelitian
1. Tidak ada kehilangan panas yang terjadi pada APK karena permukaan
luarnya telah diisolasi.
2. Kapasitas aliran yang terjadi di lapangan dianggap konstan.
3. Perhitungan dilakukan pada tekanan yang konstan.
4. Metode perhitungan keefektifitasan dilakukan dengan metode NTU.
1.4 Manfaat Penelitian
1. Diperoleh perbedaan efektifitas yang terjadi di lapangan dan perhitungan
teori
2. Diperoleh bahan pertimbangan bagi pihak rancang bangun dalam
melakukan
pembaharuan
dan
juga
perawatan,
sesuai
dengan
pembandingan perhitungan di lapangan maupun secara teori.
Universitas Sumatera Utara
3
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 alat penukar
kalor yang dirancang oleh saudara 1 tim.
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 ini sebagai penutup berisikan kesimpulan dan saran yang diperoleh.
Bab V : Kesimpulan dan Saran
Daftar Pustaka
Universitas Sumatera Utara
4
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
Universitas Sumatera Utara
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 kehidupan sehari-hari banyak dijumpai peralatan rumah tangga
yang prinsip kerjanya menggunakan konsep perpindahan kalor, misalnya panci
tekan (pressure cooker), setrika, alat penyulingan, dan alat pendingin. Semua
benda – benda tersebut merupakan contoh dari beberapa alat yang menggunakan
prinsip perpindahan panas. Salah satu konsep dari perpindahan panas
yang
banyak digunakan yaitu sebuah alat yang dikenal dengan sebutan Alat Penukaran
Kalor (Heat Exchanger). Dari tahun ke tahun maupun dari zaman ke zaman, alat
ini terus mengalami perkembangan dari berbagai segi.
Seiring dengan berjalannya waktu, sebuah alat akan mengalami penurunan
prestasi atau performansi. Penurunan prestasi ini akan menyebabkan alat yang
digunakan tidak lagi efektif dalam melakukan kerjanya. Hal ini dapat
mengakibatkan terjadinya kesalahan dalam memperbandingkan hasil teori dengan
hasil percobaan yang dilakukan dengan alat tersebut.
Alat penukar kalor 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.
Pada kesempatan kali ini saudara 1 tim yang bernama Rudianto melakukan
perancangan dan konstruksi alat penukar kalor (Heat Exchanger) shell and tube
yang dimana akan dilakukan percobaan pada alat penukar kalor yang telah
Universitas Sumatera Utara
2
didesain tersebut yang bertujuan untuk menganalisa sejauh mana keefektifan
dari alat penukar kalor tersebut. Pemilihan pemakaian alat penukar kalor shell
and tube dalam penelitian ini karena alat penukar kalor shell and tube
merupakan alat penukar kalor yang sering digunakan dalam pabrik – pabrik .
Dalam penelitian ini , fluida panas yang digunakan adalah air dan fluida dingin
yang digunakan dalam penelitian ini adalah methanol . Pemakain metanol dalam
penelitian ini dikarenakan metanol merupakan salah satu bahan pada pembuatan
pupuk. Pada proses pembuatan pupuk , metanol pada suhu tinggi digunakan
sebagai pelarut untuk mencampurkan dengan bahan - bahan lain.
1.2 Tujuan Penelitian
1. Untuk mengetahui keefektifan alat penukar kalor pemanas metanol dengan
variasi suhu fluida panas 40oC, 50oC, dan 60oC.
2. Untuk mengetahui keefektifan alat penukar kalor pemanas metanol dengan
variasi kapasitas aliran fluida dingin 108 l/j, 180 l/j, 300 l/j.
3. Untuk membandingkan keefektifan alat penukar kalor shell and tube
dengan alat penukar kalor tabung sepusat .
1.3 Batasan Masalah Penelitian
1. Tidak ada kehilangan panas yang terjadi pada APK karena permukaan
luarnya telah diisolasi.
2. Kapasitas aliran yang terjadi di lapangan dianggap konstan.
3. Perhitungan dilakukan pada tekanan yang konstan.
4. Metode perhitungan keefektifitasan dilakukan dengan metode NTU.
1.4 Manfaat Penelitian
1. Diperoleh perbedaan efektifitas yang terjadi di lapangan dan perhitungan
teori
2. Diperoleh bahan pertimbangan bagi pihak rancang bangun dalam
melakukan
pembaharuan
dan
juga
perawatan,
sesuai
dengan
pembandingan perhitungan di lapangan maupun secara teori.
Universitas Sumatera Utara
3
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 alat penukar
kalor yang dirancang oleh saudara 1 tim.
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 ini sebagai penutup berisikan kesimpulan dan saran yang diperoleh.
Bab V : Kesimpulan dan Saran
Daftar Pustaka
Universitas Sumatera Utara
4
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
Universitas Sumatera Utara