Pengaruh Buffle Cut Terhadap Unjuk Kerja Termal Dan Penurunan Tekanan Pada Alat Penukar Kalor Shell And Tube Susunan Tabung Segiempat

BAB I
PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang
Dalam beberapa tahun belakang ini, penelitian mengenai aliran dan proses
perpindahan panas pada sisi selongsong, untuk memperkirakan koefisien

perpindahan

panas rata-rata dan penurunan tekanan alat penukar kalor selongsong dan tabung telah
dipublikasikan

untuk

memperbaiki

ketepatan

perkirakan

dari performa

dan

pengoptimalan perpindahan panas alat penukar kalor (Kukral dan Stephen 1995),
(Bell, 1963), (Tinker, 1951), (Palen dan Taborek, 1969). (Hughes dkk, 2005), (Mica
dkk, 2000), (Huadong dan Volker, 1998) [1].
Dengan meningkatnya bilangan Reynold, efek dari penurunan tekanan akan
menyebabkan penurunan tekanan akan sangat signifikan. Pada kasus aliran turbulen
akan menyebabkan penurunan tekanan disebabkan oleh baffle melebihi dari pada
akibat gesekan dinding dan gesekan tube (Hughes dkk, 2005) [2].
(Alfansury, 2007) [3] mengemukakan bahwa unjuk kerja APK selongsong
dan tabung optimum terjadi pada perbandingan jarak baffle dan diameter
selongsong sebesar 0,3 dan baffle cut sebesar 22.61% dari diameter selongsong dan
pada kondisi ini juga terjadi penurunan tekanan yang rendah.
(Ibrahim, 2007) [4] mengemukakan bahwa koefisien perpindahan kalor
konveksi yang dinyatakan dengan bilangan Nusselt (Nu) yang mencerminkan unjuk
kerja termal ternyata lebih besar terjadi pada jarak baffle 40 mm atau ratio optimum
1

2

jarak baffle terhadap diameter dalam shell adalah 0,340. Dengan demikian laju
perpindahan kalor optimum terjadi pada jarak baffle 40 mm. Dan faktor gesek yang
dinyatakan sebagai penurunan tekanan ( ∆ p) mencapai nilai minimum pada jarak
baffle 40 mm.
Variasi dari koefisien perpindahan panas pada celah antara baffle dan tabung
adalah sangat besar, walaupun perpindahan panas rata-rata untuk bilangan Reynold
yang kecil adalah lebih besar dari 2000 (Mica dkk, 2000) [5].
Penggunaan baffle akan meningkatkan koefisien perpindahan panas, effisiensi
APK selongsong dan tabung akan menurun dengan meningkatnya baffle cut dari 22
% sampai 32,4 % (Nenad dkk, 2003) [6].
Pemotongan yang ideal untuk pemotongan baffle diambil 20 % sampai
dengan 35 % dari diameter selongsong, apabila pemotongan baffle diambil kurang
dari 20 % dari diameter selongsong dengan maksud agar koefisien perpindahan kalor
konveksi dalam selongsong jadi meningkat, atau pemotongan baffle lebih dari 35 %
dengan maksud agar penurunan tekanan menjadi berkurang maka hasil yang
diperoleh pada umumnya akan merugikan (Rajive, 1998) [7].
Perencanaan alat penukar kalor selongsong dan tabung, sering dihadapi kesulitankesulitan, pertama hubungan terhadap nilai (U) atau koefisien perpindahan kalor
menyeluruh yang sangat sulit diprediksi secara analisis untuk aliran rumit melalui
selongsong yang memakai baffle pada sisi selongsong.

3

1.2. Perumusan dan Batasan Masalah
Penelitian ini yang akan diamati dan dianalisa adalah perpindahan kalor
menyeluruh yang optimal dan penurunan tekanan yang minimal pada alat penukar
kalor jenis selongsong dan tabung susunan segiempat, dipengaruhi oleh variasi baffle
cut, dimana pada sisi selongsong dialiri fluida dingin yaitu udara dan pada sisi tabung
mengalir fluida panas yaitu air, selongsong dan tabung susunan segiempat yang
digunakan untuk tujuan pengeringan yang menggunakan udara keluar APK pada suhu
50oC s/d 60°C sebagai media pengering.

1.3. Tujuan Penelitian
1.3.1 Tujuan Umum
Menganalisa secara eksperimen alat penukar kalor selongsong dan tabung
susunan segiempat berkaitan dengan variasi ba.ffle cut untuk mendapatkan
informasi/data atau konfigurasi yang memadai dalam rancang bangun alat penukar
kalor yang lebih optimal dan efektif serta efisien.

1.3.2 Tujuan Khusus

Memulai penelitian ini, secara ekperimental akan dicoba untuk mendapatkan:
1.

Berapa baffle cut yang ideal pada alat penukar kalor, selongsong dan
tabung susunan segiempat untuk mendapatkan perpindahan kalor yang
optimal dan penurunan tekanan yang minimal serta efektifitasnya.

4

2.

Untuk mendapatkan faktor koefsien bentuk (factor baffle cut) terhadap
koefisien perpindahan kalor pada sisi selongsong.

3.

Untuk mendapatkan penurunan tekanan total pada APK.

1.4. Manfaat Penelitian
Adapun manfaat dari penelitian ini adalah:

1. Menghasilkan informasi-informasi yang memadai dan bermanfaat berkaitan
dengan baffle cut yang nantinya dapat dijadikan sebagai bahan rancang
bangun alat penukar kalor selongsong dan tabung susunan segiempat yang
lebih optimal dan efisien.
2. Sebagai pengembangan khasanah penelitian secara eksperimen pada
Laboratorium Perpindahan Panas Departemen Teknik Mesin Universitas
Sumatera Utara.
Sebagai pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi dalam bidang alat
penukar kalor selongsong dan tabung.