Rancang Bangun Kondensor Pada Mesin Pendingin Menggunakan Siklus Absorpsi Dengan Pasangan Refrijeran – Absorben Amonia - Air Chapter III V
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1
Waktu Dan Tempat Penelitian
Penelitian dilakukan di Laboratoriun Foundry Departemen Teknik Mesin,
Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Perancangan, pembuatan alat dan
Penelitian dilakukan selama kurang lebih 5 bulan (12 juli – 28 November 2015)
3.2
Alat dan Bahan
3.2.1 Alat
Alat yang dipakai dalam penelitian ini terdiri dari:
1. Kipas Angin
Berfungsi sebagai pembuang panas pada kondensor
Gambar 3.1 Kipas Angin
Spesifikasi :
Jenis kipas
: Arhasi 12 inchi
Kecepatan Maksimum
: 5 m/s
Tegangan
: 220 V
Frekuensi
: 50 Hz
Kapasitor
: 1.2 µF/400 V. AC
Universitas Sumatera Utara
2. Flexible Thermo – Anemometer
Digunakan untuk mengukur kecepatan udara pada kipas angin
Gambar 3.2 Flexible Thermo – Anemometer
Spesifikasi :
Merek
: Krisbow
Model No
: KW06 – 562
3. Pressure Gauge
Digunakan sebagai pengukur tekanan larutan ammonia yang masuk dari
generator
Gambar 3.3 Pressure Gauge
Universitas Sumatera Utara
Spesifikasi :
4.
Buatan
: Jepang
Tekanan maksimal
: 25 Bar
Tekanan minimal
: 0 Bar
Termometer digital
Termometer digital digunakan untuk mengukur temperatur amonia masuk,
larutan amonia keluar, temperatur lingkungan, dan temperatur udara keluar
dari kodensor.
Gambar 3.4 Termometer digital
5. Pompa Vakum
Untuk memvakumkan kondensor sebagai bagian dari rangkaian pendingin.
Gambar 3.5 Pompa Vakum
Universitas Sumatera Utara
Spesifikasi :
Merek
: Robinair
Model No
: 15601
Capacity
: 142 L/m
Motor h.p
:½
Volts
: 110-115V/ 220-225V
6. Stop watch digunakan untuk menentukan waktu perubahan suhu selama proses
pengujian
Gambar 3.6 Stop watch
7. Penyambung pipa untuk menghubungkan antara pipa generator ke kondensor
Gambar 3.7 Penyambung pipa
Universitas Sumatera Utara
8. Alat bantu perbengkelan, seperti :
•
Kunci pas
•
Kunci ring
•
Tang
•
Gerinda
•
Bor listrik
•
Palu
•
Obeng
•
Pembengkok pipa
•
Gergaji besi
•
Gunting
•
Lem
•
Silicon
•
Las listrik
Universitas Sumatera Utara
3.2.2 Bahan
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah Ammonium hydroxide
(NH 4 OH) yaitu sebagai pasangan refrigerant-absorbent dengan spesefikasi
sebagai berikut :
Jumlah
: 5 liter
Kadar
: 21% - 25%
PH
: 12 -13
Gambar 3.8 Ammonium Hydroxide (NH 4 OH)
3.3 Proses Pembuatan Kondensor
Setelah alat dirancang sesuai dengan perhitungan, selanjutnya mendesain
alat di software Solidwork. Adapun bentuk gambar alat tersebut dapat
diperhatikan pada gambar dibawah ini.
1. Desain kondensor dengan solidwork 2010
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.9 Desain kondensor
3. Membuat rangka dudukan kondensor dan komponen lainya
Gambar 3.10 Rangka dudukan komponen siklus absorbsi
4. Pembuatan kondensor
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.11 kondensor
5. Pemasangan kondensor
Gambar 3.12 kondensor pada rangkaian siklus
Universitas Sumatera Utara
3.4
Eksperimental set up
Pengujian dilakukan dengan menghubungkan sensor thermometer digital
ke tiga titik dan satu titik untuk sensor kecepatan sekaligus temperatur yang akan
di ukur, adapun beberapa parameter yang akan diukur adalah :
Gambar 3.13 titik pengukuran pada kondenor
1. Temperatur uap ammonia
Yaitu temperatur yang keluar dari generator dan masuk ke dalam
kondensor
2. Temperatur cair amonia
Yaitu temperatur kondensor yang telah di dinginkan dengan pembuangan
panas oleh kipas angin
3. Temperatur lingkungan
Yaitu temperatur lingkungan berada di dalam ruangan dalam waktu
tertentu.
4. Temperatur udara keluar
Yaitu temperatur udara setelah terjadi pembuangan panas pada kondensor
5. Kecepatan udara
Yaitu kecepatan udara yang dihasilkan dari kipas angin.
Universitas Sumatera Utara
3.5
Prosedur Pengujian
Pengujian dapat dilakukan dengan langkah langkah sebagai berikut:
1. Rangkaian siklus absorbsi terlebih dahulu divakumkan dengan
menggunakan pompa vakum hingga rangkaian benar benar vakum.
2. Menghidupkan mesin dan proses pemanasan dilakukan 10-15 menit
hingga suhu generator mencapai 1100C.
3. Memasukkan larutan ammonia air ke tabung pengisian sebanyak 5 liter.
4. Menghidupkan pompa, kipas kondensor dan kipas evaporator.
5. Membuka katup/kran sebelum masuk kondensor dengan ketentuan tekanan
yang di inginkan telah tercapai.
6. Mengukur temperatur titik titik yang telah di tentukan dengan
menggunakan thermometer digital.
7. Mengukur tekanan dengan menggunakan pressure gauge
8. Mengukur lama waktu mulai dari masuk rerfrigeran hingga dicapai
temperatur terendah.
Universitas Sumatera Utara
3.6 Tahapan Prosedur Penelitian
Prosedur penelitian dapat dilihat pada lampiran 8
Mulai
Buku referensi,
Studi Literatur
Jurnal, Internet, dll
Diskusi dan Perancangan Desain Kondensor
Pembuatan kondensor
Pengujian dan Pengumpulan
data pada kondensor
Analisa hasil
percobaan
Tidak
Hasil
Ya
Kesimpulan dan Saran
Selesai
Gambar 3.14 Diagram alir proses penelitian
Universitas Sumatera Utara
BAB IV
HASIL DAN ANALISA PENGUJIAN
4.1
Perhitungan Termodinamika
6
2
Uap amonia
Larutan ammonia – air
generator
Qg
Qk
kondensor
7
3
Katup ekspansi
Katup ekspansi
1
8
4
absorber
Ẇp
Pompa
Qa
evaporator
Qe
5
Gambar 4.1 Siklus pendingin Absorpsi
Beban evaporator yang akan di rancang adalah sebesar 50 W dimana suhu
yang direncanakan pada setiap titik adalah
Temperatur Evaporasi, T e = 0°C
Tekanan Evaporasi, P e = 4,291 Bar
Temperatur Absorber, T a = 30°C
Temperatur Generator, T g = 90°C
Tekanan Kondensor, P k = 13,51 Bar
Temperatur Kondensasi,T k = 35°C
Dari suhu tersebut maka dapat dihitung nilai entalphi pada setiap titik,
menggunakan lampiran 2.
ℎ1 = 1461,81 kJ/kg
ℎ3 = 366,48 kJ/kg
ℎ4 = ℎ3
ℎ2 = 1615,04 kJ/kg
�1 = 5,6196 kJ/kg.K
�3 = 1,568 kJ/kg.K
�2 = �1
Menghitung laju aliran massa di evaporator
��= �̇
. (ℎ 1̇ −ℎ 4 )
Universitas Sumatera Utara
�̇ =
�̇ =
��
ℎ1 − ℎ4
0,05 ��
1461,81 ��/�� − 366, ��/��
�̇ = 4,56 . 10−5 ��/�
Besar laju aliran masssa pada titik 1,2,3,dan 4 adalah sama.
Keadaan dikondensor dapat digambarkan pada diagram P-h, seperti
terlihat pada gambar dibawah ini,
Tekanan
P (Bar)
3
2’
2
1
4
Gambar 4.2 Diagram P-h
Enthalpy
h (kJ/kg)
Pembebanan pada kondensor
�� = � . (ℎ2̇ − ℎ3 )
�� = 4,56 . 10−5 ��/� (1615,04��/�� − 366,48 ��/��)
�� = 0,05699 �� = 56,99 �
4.2
Perancangan Kondensor
Pada perancangan ini menggunakan kondensor dengan sistem konveksi
paksa dengan kipas angin untuk mengambil panas. Bahan pipa pada kondensor
terbuat dari pipa stainless steels AISI 304 dengan ukuran standar pipa 1/8 inchi .
dapat dilihat pada lampiran 3.
4.2.1 Dimensi Kondensor Perancangan
Berdasarkan pertimbangan dari segi kontruksi maka digunakan kondensor
dengan media pendingin udara. Berikut dimensi kondensor perancangan :
Universitas Sumatera Utara
T in refrigeran
50 mm
T in udara
T out udara
�
T out refrigerant
Gambar 4.3 Kondensor perancangan
-
Diameter luar (Do) = 10,28 mm
-
Diameter dalam (Di) = 6,82 mm
-
Jarak antar pipa (ST) = 50 mm
-
Temperatur masuk refrigeran ( tr,i) = 90 0C
-
Temperatur udara masuk ( tu,i ) = 30 0C
-
Kecepatan udara masuk ( V ) = 5 m/s
-
Temperatur keluar refrigeran ( tr,o) = 350C
-
Temperatur udara keluar ( tu,o ) = 31 0C
-
Beban kondensor total = 0.05699 kW
-
Tekanan refrigeran dalam kondensor = 13,51 Bar
-
Kondukt ivitas bahan stainless steels AISI 304 ( k ) = 14,9 W/m.K
-
Luas permukaan kotak kondensor P x L = 40 x 35 cm
4.2.2 Penentuan Dimensi Permukaan Kondensor
Untuk mendapatkan dimensi permukaan kondensor maka berikut data
yang di perlukan :
Sifat-sifat fluida
•
Aliran udara
Kecepatan udara
= 5 m/s
Massa jenis udara (ρ)
= 1,1614 kg/m3
Luas aliran udara
= 0,14 m2
Laju aliran massa udara mu
mu = � . � . �
Universitas Sumatera Utara
m u = 1,1614
��
.5
�3
�
�
.0,14�2
m u = 0,81298 ��/�
Temperatur udara keluar
�� = �� . ��� . (�� ,� − �� ,� )
Sehingga
��,� =
��,� =
��
� � .�� �
+ ��,�
0,05699
0,81298 .2x1,15807
+ 30
��,� = 30,069oC
Temperatur rata-rata udara dengan menggunakan persamaan (2.5)
tu, o − tu, i
2
30,069 + 30
=
2
�� =
= 30,034°C
Maka sifat udara pada temperatur 30,034°C = 303,34 K diperoleh dari
lampiran 1 sifat properties udara
•
µ
= 186,008 x 10-7 Pa.s
Pr
= 0,70657
k
= 26,652 x 10-3 W/m.K
Cp
= 1,00713 kJ/kg.K
ρ
= 1,1514 kg/m3
Refrigeran amonia(NH 3 )
Laju aliran massa, mr
= 4,564 x10-5 kg/s
Temperatur masuk, t r,i
= 90°C
Temperatur keluar, t r,o
= 35°C
Temperatur rata-rata, t r sesuai dengan persamaan (2.5)
=
ti,r+to,r
2
=
90+35
2
= 62,5°C
Pada kondisi refrigeran 62,5°C = 335,5 K diperoleh dari tabel lampiran 2
sifat properties amonia dengan menginterpolasi :
Sifat ammonia pada 62,5°C
µv
0,0000118
µl
satuan
0,00008052
Pa.s
Universitas Sumatera Utara
Prv
1,2354
Prl
1,1123
kv
0,0346775
kl
0,35645
W/m.K
5,623
kJ/kg.K
Cpv
4,3335
Cpl
ρv
21,8613
ρl
513,475
kg/m3
4.2.3 Menghitung Koefisien Perpindahan Panas Konveksi
•
Pada aliran internal
-
Luas aliran fluida pada persamaan (2.14)
Ai =
=
π
4
π
4
��2
(0,0068�)2
= 3,84.10-5 m2
-
Bilangan Reynold pada persamaan (2.6)
�� =
��. ��
µ. ��,
= (0.0068� � 0.0004565
��
�
= 743,04 (alirannya laminar)
-
) /(0,0000118 � 0,0000384 �2 )
Koefisien perpindahan panas konveksi persamaan (2.11)
0,25
3
��� (�� − �� )��3
�ℎ�� + ��� (���� − �� ��
ℎ� = 0,555 �
8
µ (���� − �� )
ℎ� =
��
9,8 2 513 ,475 (513 ,45−21,8613 )�(35645 .10 −3 )3
0,555 � � �
11,18.10 −6 (35− 31,5)
0,25
3
8
5,3246(35 − 31,5��
�980,19 +
ℎ� = 128014,6086 W
R
-
Faktor pengotoran pada tube pada persamaan (2.13)
�� =
ℎ�, =
1
1
−
ℎ′� ℎ�
0.0004 + (
1
1
)
128014,6086
Maka koefisien konveksi internal total,
ℎ�, = 2452,112 W/m2K
Universitas Sumatera Utara
•
Pada aliran eksternal
-
Kecepatan angin 5 m/s dari hasil pengukuran dengan menggunakan
Anemometer
ST
Vmax =
=
��−��
.V
0,05
0,05−0,00682
. 5 m/s
= 5,813 m/s
-
Bilangan Reynold pada persamaan ( 2.7)
�� =
=
⍴. ����. ��
µ
1,1514 ��⁄�3 . 5,813 �/� . 0,001028�
186,027x10−7
= 2508,2810
-
Bilangan Nusselt pada persamaan (2.9)
1
�� = 0,683. �� 0,466 . �� 3
1
�� = 0,683. 2508,28100,466 . 0,7065 3
-
�� = 23,3479
Maka koefisien perpindahan panas konveksi eksternal pada persamaan
(2.12)
ℎ� =
=
-
�� .�
��
23,3479 x26 ,652 .10 −3
0.01028
ℎ� = 88,8128 W/m2 K
Faktor pengotoran pada aliran eksternal pada persamaan ( 2.14)
�� =
ℎ�, =
1
ℎ′ �
−
1
ℎ�
1
0,0004 + (
1
88,81288)
Maka koefisien konveksi eksternal total,
ℎ�, =85,7660 W/m2 K
Universitas Sumatera Utara
4.2.4 Perpindahan Panas Menyeluruh ( U)
Koefisien perpindahan panas yang terjadi pada kondensor dengan
menggunakan persamaan (2.10)
�=
�=
1
��
�
�
1
+ � . ln � �� � +
ℎ′� . �� 2. �
ℎ′
�
�
1
0,01028
0,01028
0,01028
1
85,766 . 0,00682 + 2.14,97 . ln �0.00682� + 2452,112
� = 80,7075 W/m2 K
4.2.5 Selisih Temperatur Rata-Rata Logaritmik (LMTD)
Untuk menghitung selisih temperatur rata – rata logaritmik (LMTD) maka
menggunakan persamaan (2.21)
Suhu refrigerant masuk 90oC
Suhu refrigerant keluar 35oC
LMTD
∆T2
∆T1
Suhu udara keluar 31oC
Suhu udara masuk 30oC
���� =
=
( tr, i– tu, o)– ( tr, o– tu, i)
ln( tr, i– tu, o)
tr, o– ti, r
( 363 − 304) − ( 308 − 303)
ln( 363 − 304) /( 308 − 303)
= 22,11 K
4.2.6 Panjang Pipa Perlintasan
Untuk memperoleh panjang setiap lintasan dari konsdensor ini, harus di
cari luas penampang total perpindahan panasnya. Dengan luas penampang total
(A) adalah beban kondensor per koefisien menyeluruh dikali dengan besarnya
selisih temperatur rata – rata logaritmik. Dimana dari perancangan beban
kondensor = 56,99 W. Luas penampang total di dapat dengan rumus :
Q k = U.A.LMTD
Universitas Sumatera Utara
A =
Qc
U.LMTD
= 56,99 W / (80,3933 W/m2.K x 22,11K)
= 0,0319 m2
Dari perhitungan diatas didapatkan luas penampang total adalah sebesar
0,0319 m2
Setelah memperoleh luas penampang total maka didapatlah panjang total
pipa yang dibutuhkan untuk kondensor ini, dengan persamaan :
A = π. d o.L
L =
�
π.do
= 0,0319 / �. 0,01028
= 1,452 m
Panjang total pipa yang dibutuhkan adalah sebesar 1,452 m. untuk panjang
tiap lintasan bisa diperoleh, dengan perencanaan jumlah dari lintasan adalah
sebanyak 6 maka panjang lintasan adalah :
1
= L/n
= 1,452/ 6
= 0,242 m
Panjang tiap lintasan yang didapat adalah sebesar 0,242 m
4.2.7 Perencanaan Geometri dan Material dari Kondensor
Berdasarkan perhitungan di atas maka geometri kondensor yang
direncanakan adalah sebagai berikut :
Panjang tube,��
= 1,452 m
Diameter dalam tube,��,�
Diameter luar tube,��,�
= 0,01028 m
Material tube
= stainless steel 304
Jarak antara tube
= 0,05 m
Panjang tiap lintasan tube
= 0,242 m
Kecepatan udara
= 5 m/s
Ukuran kotak
= 350 x 400 x 300 ( mm)
= 0,0068 m
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.4 Bentuk perancangan kondensor
4.3
Hasil Pengujian Kondensor
Untuk mendapatkan temperatur dan tekanan maksimal dalam penelitian ini
perlu pemanasan terhadap generator terlebih dahulu dalam waktu + 15 menit.
Temperatur maksimal yang masuk kedalam kondensor sebesar 73 oC, tekanan
maksimal yang dicapai sebesar 10,4 bar. Sebelum melakukan pengujian kerja
kondensor, tekanan ditahan dengan katup kran. Dimana refrigeran dan absorben
dipisahkan didalam generator. Uap refrigeran masuk kedalam kondensor dengan
temperatur sebesar 73 oC.
Pengujian hari pertama menghasilkan kerja kondensor dengan data
terlampir, adapun data yang diambil untuk mengetahui kerja kondensor ini yaitu;
temperatur ammonia uap masuk, temperatur ammonia keluar, temperatur udara
masuk kondensor, temperatur keluar kondensor, kecepatan udara yang dihasilkan
oleh kipas.
4.3.1 Data Hasil Pengujian
Berikut adalah beberapa data hasil pengujian dari kondensor yang, dimana
pengujian dilakukan selama 40 menit. Perbedaan pada setiap Pengujian hari yang
diambil datanya tidak beda jauh hanya beda pada temperatur yang sedikit
meningkat kemudian perbedaan kecepatan udara yang mengalir pada alat
kondensor.
-
Data Pengujian Hari Pertama
Setelah tercapainya temperatur pada generator sebesar 90
o
C maka
refrigeran dialirkan dengan pompa, sehingga terjadi siklus absorbsi. Didalam
Universitas Sumatera Utara
generator ammonia – air harus berpisah sesuai dengan proses absorpsinya.
Temperatur refrigeran yang mengalir pada kondensor yang tercapai pada
Pengujian hari pertama sebesar 63,6 oC, yang kemudian didinginkan dengan cara
konveksi paksa dengan menggunakan udara yang dihasilkan oleh kipas angin.
Penurunan temperatur pada kondensor ini sebesar 17,5oC, dengan
temperatur keluar menjadi sebesar 46,1 oC. Temperatur masuk dan keluar ini
diamati setiap menitnya selama selang waktu 40 menit . proses selama 40 menit
ini dapat dilihat di dalam tabel di bawah ini. Dalam tabel kecepatan udara yang di
hasilkan tidaklah konstan
Tabel 4.1 Data pengujian hari pertama
Waktu
(menit)
V (m/s)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
4.45
4.21
5.22
4.14
5.31
5.33
4.33
4.3
4
4.12
4.41
4.55
5.2
5.43
5.21
4.34
4.54
4.64
5.2
5.32
5.26
4.21
4.56
4.78
5.13
4.13
Amonia
T in ( C ) T out (oC )
63.6
46.1
63.7
45.9
63.7
46.4
63.6
46.1
63.4
46.5
63.2
46.3
63.7
46.8
63.6
46.6
63.9
46.6
64.1
46.7
64.6
47.3
64.8
47.4
65.1
47.3
65.4
48.1
65.8
47.5
66.1
47.4
66.3
47.6
66.5
47.8
67.1
48.5
67.3
48.6
66.9
48.1
68.1
48.4
68.4
48.7
69.3
49.1
69.7
48.8
69.5
48.6
0
Udara
T in ( C ) T out (oC )
31.2
31.21
31.2
31.22
31.2
31.21
31.2
31.22
31.2
31.22
31.2
31.22
31.2
31.23
31.2
31.22
31.2
31.22
31.2
31.22
31.2
31.22
31.2
31.22
31.2
31.22
31.2
31.22
31.2
31.23
31.2
31.22
31.2
31.22
31.2
31.23
31.2
31.22
31.2
31.22
31.2
31.22
31.2
31.22
31.2
31.23
31.2
31.23
31.2
31.23
31.2
31.23
o
Universitas Sumatera Utara
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
4.67
4.54
4.34
4.34
5.21
5.33
4.13
4.33
4.53
5.21
4.87
5.32
4.88
4.59
70.1
70.5
71.5
72.4
72.8
72.7
72.8
72.8
71.7
71.9
72.3
72.7
72.7
72.9
49.2
49.6
50.4
51.6
51.9
52.1
52.2
52.1
50.8
51.5
52.2
52.5
52.4
52.2
31.2
31.2
31.2
31.2
31.2
31.2
31.2
31.2
31.2
31.2
31.2
31.2
31.2
31.2
31.23
31.23
31.23
31.25
31.23
31.23
31.25
31.24
31.25
31.24
31.24
31.24
31.25
31.26
Sumber : Data primer
Dengan data pengujian hari pertama dihasilkan temperatur makin tinggi,
ini diakibatkan pengaruh waktu dan ketidakkonstanan dari panas buang yang di
hasilakan mesin. Dimana temperatur awal dari 63,6 oC sampai pada menit ke 40
temperatur mencapai 72,9 oC. Dari tabel juga bisa kita lihat bahwa temperatur
keluar refrigeran juga makin naik. Ini juga di akibatkan temperatur gas buang
tidak konstan, dan kecepatan udara pendinginn juga yang tidak konstan.
Temperatur masuk pendingin udara tetap , namun temperatur pendingin udara
keluar berbeda, ini dipengaruhi adanya panas dari laluan pipa yang berbeda dan
juga kecepatan dari kipas penyalur udara.
Grafik pada pengujian hari pertama ini dapat di lihat pada gambar 4.5
dibawah ini :
Temperatur ( °C )
Waktu vs Temperatur
75
70
65
60
55
50
45
40
35
30
25
Tin Amonia
Tout Amonia
Tin Udara
1 5 9 13 17 21 25 29 33 37
Tout Udara
waktu ( menit )
Gambar 4.5 Grafik waktu vs temperatur pada pengujian hari pertama
Universitas Sumatera Utara
Dari grafik menunjukkan kenaikan temperatur setiap menitnya. Kenaikan
temperatur ini diakibatkan oleh temperatur panas buang dari mesin yang naik.
Secara teori seharusnya temperatur masuk dan keluar kondensor seharusnya
sejajar,namun dari grafik diamati adanya perbedaan. Ini diakibatkan pebedaan dari
kecepatan udara yang mengalir tidak konstan.
-
Data Pengujian Hari kedua
Berikut data dari Pengujian hari kedua dapat dilihat dalam tabel
dibawah ini.
Tabel 4.2 Data pengujian hari kedua
Waktu
V (m/s)
(menit)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
4.22
5.13
5.21
4.87
4.93
5.25
4.98
5.12
5
4.3
4.55
4.35
4.62
4.76
5.32
4.86
5.31
4.35
4.53
4.65
4.91
4.32
5.43
4.66
4.54
Amonia
T in
T out
(°C )
(°C )
64.2
45.7
63.4
45.2
63.7
45.3
63.6
46.1
63.5
46.1
63.7
45.4
63.9
46.3
64.2
45.5
64.1
46.4
64.3
47.2
64.7
47.1
64.9
47.3
65.3
46.3
65.2
46.5
65.2
46.2
65.7
46.7
65.8
47.2
66.6
48.3
67.4
48.1
68.4
48.4
68.7
48.2
68.4
48.7
69.5
48.2
69.6
48.8
69.9
48.9
Udara
T in
T out
(°C )
(°C )
31.2
31.22
31.2
31.21
31.2
31.21
31.2
31.22
31.2
31.22
31.2
31.21
31.2
31.21
31.2
31.21
31.2
31.21
31.2
31.23
31.2
31.22
31.2
31.22
31.2
31.22
31.2
31.22
31.2
31.21
31.2
31.23
31.2
31.22
31.2
31.23
31.2
31.24
31.2
31.24
31.2
31.24
31.2
31.24
31.2
31.22
31.2
31.23
31.2
31.24
Universitas Sumatera Utara
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
4.65
4.56
5.31
4.54
4.65
4.87
4.69
5.32
4.55
4.66
4.57
4.98
5.24
4.54
4.77
70.3
70.7
71.4
72.1
70.6
71.8
72.4
72.8
72.7
72.3
71.7
72.3
72.5
72.8
72.7
49.4
49.6
49.8
51.3
50.2
50.4
50.6
49.7
50.7
51.8
51.9
51.7
52.4
53.5
53.6
31.2
31.2
31.2
31.2
31.2
31.2
31.2
31.2
31.2
31.2
31.2
31.2
31.2
31.2
31.2
31.23
31.24
31.21
31.24
31.23
31.24
31.25
31.23
31.25
31.25
31.25
31.25
31.23
31.25
31.25
Sumber : Data primer
Dari data pengujian hari kedua ini perbedaannya tidaklah jauh dari
Pengujian hari pertama. Berdasarkan tabel pada menit pertama sampai ke – 40
mengalami kenaikan temperatur, namun kcepatan udara yang dihasilkan motor
kipas tidak konstan .Grafiknya dapat dilihat pada gambar 4.6 dibawah ini :
Temperatur ( °C)
Temperatur vs Waktu
75
70
65
60
55
50
45
40
35
30
25
Tin Amonia
Tout Amonia
Tin Udara
Tout Udara
1 3 5 7 9 111315171921232527293133353739
Waktu ( menit)
Gambar 4.6 Grafik waktu vs temperatur pengujian hari kedua
Dari grafik diatas kenaikan temperatur amonia masuk makin meningkat
hal ini disebabkan temperatur yang di alirkan dari panas buang mesin yang juga
Universitas Sumatera Utara
meningkat, begitu juga dengan temperatur keluar amonia mengalami kenaikan
disebabkan kemampuan pembuangan panas oleh udara .
-
Data Pengujian Hari Ketiga
Tabel 4.3 Pengujian hari ketiga
Waktu
(menit)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
V (m/s)
5.15
5.23
4.43
4.61
5.42
5.21
4.23
4.57
4.86
4.75
4.55
4.34
4.56
4.13
4.87
5.21
5.32
4.17
4.62
4.67
4.43
4.76
4.86
4.56
4.78
4.52
4.33
4.57
4.65
5.34
Amonia
T in
T out
(oC )
(oC )
60.43
40.23
60.76
40.12
60.57
41.32
61.31
42.14
62.32
41.55
62.46
41.34
62.75
43.53
64.1
44.34
63.56
45.77
63.89
45.89
64.36
46.42
64.81
47.12
64.78
47.34
65.41
48.35
65.98
48.32
66.32
47.32
66.78
47.34
67.35
48.76
67.31
49.23
67.58
49.35
69.23
49.42
68.57
49.87
69.3
49.21
69.79
49.68
70.36
50.21
70.34
50.13
70.58
50.56
70.87
50.86
71.56
51.43
72.54
52.42
Udara
T in
T out
(oC )
(oC )
31.2
31.22
31.2
31.22
31.2
31.23
31.2
31.23
31.2
31.22
31.2
31.22
31.2
31.24
31.2
31.24
31.2
31.24
31.2
31.24
31.2
31.24
31.2
31.24
31.2
31.25
31.2
31.25
31.2
31.25
31.2
31.23
31.2
31.23
31.2
31.26
31.2
31.26
31.2
31.26
31.2
31.26
31.2
31.26
31.2
31.26
31.2
31.25
31.2
31.26
31.2
31.26
31.2
31.27
31.2
31.27
31.2
31.27
31.2
31.25
Universitas Sumatera Utara
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
5.41
5.31
4.56
4.31
4.67
4.15
5.43
5.32
5.16
5.21
72.81
73.41
73.25
73.89
73.45
73.56
73.47
72.78
72.89
73.31
52.56
51.89
53.32
53.67
53.89
54.32
53.78
53.34
53.75
54.21
31.2
31.2
31.2
31.2
31.2
31.2
31.2
31.2
31.2
31.2
31.25
31.25
31.27
31.28
31.27
31.28
31.26
31.26
31.26
31.27
Sumber : Data primer
Dari tabel hasil pengujian diperoleh temperatur masuk maksimum adalah
sebesar 73,89 oC pada menit ke – 34 dengan temperatur keluar 53,67 oC dimana
kecepatan udara dsebesar 4,31 m/s . Grafik Pengujian hari ketiga dapat dilihat
pada gambar 4.7 dibawah ini
Temperatur ( °C)
Temperatur vs Waktu
80
75
70
65
60
55
50
45
40
35
30
25
Tin Amonia
Tout Amonia
Tin Udara
Tout Udara
1 3 5 7 9 111315171921232527293133353739
Waktu (menit)
Gambar 4.7 Grafik temperatur vs waktu pada pengujian hari ketiga
Dari gambar menjelaskan bahwa grafik menunjukan kenaikan temperatur
dari menit 1 ke menit 40 temperatur menit pertama temperatur amonia masuk
sebesar 60,43 oC dengan temperatur keluar sebesar 40,23 oC, untuk kecepatan
udaranya yaitu sebesar 5,15 m/s . Selama 40 menit terjadi kenaikan temperatur
sesuai dengan gambar tersebut.
Universitas Sumatera Utara
4.3.2
Analisa Kerja Kondensor dengan Kesetimbangan Energi
Kerja/beban kondensor adalah kemampuan dari dari kondensor untuk
membuang panas yang dihasilkan untuk menurunkan temperatur dengan keadaan
tekanan tetap. Dengan menggunkan rumus Qk = m.Cp.
∆T. rumus ini dapat
digunakan untuk perhitungan beban kondensor pada aliran luar atau panas yang
diserap oleh udara yang dihasilkan kipas angin.
Laju aliran massa udara pada perhitungan ini diperoleh dari kecepatan di
kali dengan luas permukaan kondensor. Berikut data kerja kondensor setelah
dilakukan analisa sesuai dengan perhitungan kesetimbangan energi dengan data
yang dibutuhkan diperoleh dari hasil pengujian.
Untuk menghitung laju perpindahan panas pada kondensor bagian luar dapat
dihitung dengan persamaan (2.2) :
� = � . �� . ∆�
�
= Kalor yang diserap udara (kW)
��
= Kalor spesifik udara (J/kg.K)
�
= Laju aliran massa udara (Kg/s)
∆�
= Perubahan temperatur (0C)
�
= 0,812 kg/s
Dimana pada temperatur rata-rata didapatkan :
��
-
= 1,005978 kJ/kg.K
Hasil pengujian kerja kondensor ( Qk)
Tabel 4.4 Kerja kondensor pengujian hari pertama
4,45
Amonia
T in T out
(°C ) (°C )
63,6
46,1
Udara
T in
T out
(°C )
(°C )
31,2
31,21
2
4,21
63,7
45,9
31,2
3
5,22
63,7
46,4
4
4,14
63,6
46,1
5
5,31
63,4
6
5,33
7
Waktu
(menit)
V
(m/s)
1
m(kg/s)
Cp(kJ/kg.K)
∆T
LMTD
Qk(kW)
0,623
1,00597753
0,01
22,52448
0,0062672
31,22
0,5894
1,00597786
0,02
22,427492
0,0118585
31,2
31,21
0,7308
1,00597753
0,01
22,760874
0,0073517
31,2
31,22
0,5796
1,00597786
0,02
22,520557
0,0116613
46,5
31,2
31,22
0,7434
1,00597786
0,02
22,703664
0,0149569
63,2
46,3
31,2
31,22
0,7462
1,00597786
0,02
22,494191
0,0150132
4,33
63,7
46,8
31,2
31,23
0,6062
1,00597819
0,03
23,013573
0,0182947
8
4,3
63,6
46,6
31,2
31,22
0,602
1,00597786
0,02
22,847964
0,012112
9
4
63,9
46,6
31,2
31,22
0,56
1,00597786
0,02
22,966637
0,011267
10
4,12
64,1
46,7
31,2
31,22
0,5768
1,00597786
0,02
23,110948
0,011605
Universitas Sumatera Utara
11
4,41
64,6
47,3
31,2
31,22
0,6174
1,00597786
0,02
23,699229
0,0124218
12
4,55
64,8
47,4
31,2
31,22
0,637
1,00597786
0,02
23,843514
0,0128162
13
5,2
65,1
47,3
31,2
31,22
0,728
1,00597786
0,02
23,89767
0,014647
14
5,43
65,4
48,1
31,2
31,22
0,7602
1,00597786
0,02
24,534057
0,0152949
15
5,21
65,8
47,5
31,2
31,23
0,7294
1,00597819
0,03
24,300992
0,0220128
16
4,34
66,1
47,4
31,2
31,22
0,6076
1,00597786
0,02
24,357729
0,0122246
17
4,54
66,3
47,6
31,2
31,22
0,6356
1,00597786
0,02
24,567639
0,012788
18
4,64
66,5
47,8
31,2
31,23
0,6496
1,00597819
0,03
24,773428
0,0196045
19
5,2
67,1
48,5
31,2
31,22
0,728
1,00597786
0,02
25,470424
0,014647
20
5,32
67,3
48,6
31,2
31,22
0,7448
1,00597786
0,02
25,614709
0,014985
21
5,26
66,9
48,1
31,2
31,22
0,7364
1,00597786
0,02
25,131254
0,014816
22
4,21
68,1
48,4
31,2
31,22
0,5894
1,00597786
0,02
25,801038
0,0118585
23
4,56
68,4
48,7
31,2
31,23
0,6384
1,00597819
0,03
26,111737
0,0192665
24
4,78
69,3
49,1
31,2
31,23
0,6692
1,00597819
0,03
26,728477
0,020196
25
5,13
69,7
48,8
31,2
31,23
0,7182
1,00597819
0,03
26,688668
0,0216748
26
4,13
69,5
48,6
31,2
31,23
0,5782
1,00597819
0,03
26,478182
0,0174497
27
4,67
70,1
49,2
31,2
31,23
0,6538
1,00597819
0,03
27,109142
0,0197313
28
4,54
70,5
49,6
31,2
31,23
0,6356
1,00597819
0,03
27,528979
0,019182
29
4,34
71,5
50,4
31,2
31,23
0,6076
1,00597819
0,03
28,446199
0,018337
30
4,34
72,4
51,6
31,2
31,25
0,6076
1,00597885
0,05
29,571504
0,0305616
31
5,21
72,8
51,9
31,2
31,23
0,7294
1,00597819
0,03
29,932088
0,0220128
32
5,33
72,7
52,1
31,2
31,23
0,7462
1,00597819
0,03
30,019507
0,0225198
33
4,13
72,8
52,2
31,2
31,25
0,5782
1,00597885
0,05
30,115402
0,0290828
34
4,33
72,8
52,1
31,2
31,24
0,6062
1,00597852
0,04
30,055761
0,024393
35
4,53
71,7
50,8
31,2
31,25
0,6342
1,00597885
0,05
28,776995
0,0318996
36
5,21
71,9
51,5
31,2
31,24
0,7294
1,00597852
0,04
29,310825
0,0293504
37
4,87
72,3
52,2
31,2
31,24
0,6818
1,00597852
0,04
29,917437
0,027435
38
5,32
72,7
52,5
31,2
31,24
0,7448
1,00597852
0,04
30,269269
0,0299701
39
4,88
72,7
52,4
31,2
31,25
0,6832
1,00597885
0,05
30,201941
0,0343642
40
4,59
72,9
52,2
31,2
31,26
0,6426
1,00597918
0,06
30,151687
0,0387865
0,660135
1,00597814
0,0285
Rata - Rata
Kerja kondensor dari tabel diperoleh dari perhitungan kesetimbangan
energi dengan data yang di dapatkan dari pengujian. Dari perancangan kerja
kondensor sebesar 56,9 W, setalah dilakukan pengujian terhadap alat yang
dirancang, kerja kondensor hanya bisa mencapai 38,878 W. Hasil ini sangat di
pengaruhi dari temperatur masuk kondensor dan juga laju aliran udara yang
dihasilkan.
Sehingga didapatkan laju perpindahan panas rata-rata pada pengujian hari
pertama adalah :
Universitas Sumatera Utara
0,0189263
�� = 0,66013 ��/� � 1,005978��/��. � � 0,0285�
Qk (kW)
�� = 0,0189 ��
Qk VS…
Qk VS LMTD
0,045
0,04
0,035
0,03
0,025
0,02
0,015
0,01
0,005
0
20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
LMTD (0C)
Gambar 4.8 Grafik antara beban kondensor dengan LMTD pada pengujian hari
pertama
Gambar 4.8 menunjukan bahwa besar beban kondensor terhadap beda
temperatur ( LMTD ) semakin meningkat. Dimana bila beban meningkat berarti
nilai perbedaan temperatur rata- rata ( LMTD ) juga meningkat.
Tabel 4.5 Kerja kondensor pengujian hari kedua
Waktu
V
(menit) (m/s)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
4,22
5,13
5,21
4,87
4,93
5,25
4,98
5,12
5
4,3
4,55
4,35
4,62
4,76
Amonia
T in T out
(°C ) (°C )
64,2
45,7
Udara
T in
T out
(°C )
(°C )
31,2
31,22
63,4
45,2
31,2
63,7
45,3
63,6
m(kg/s)
Cp
(kJ/kg.K)
∆T
LMTD
Qk(kW)
0,5908
1,005978
0,02
22,488518
0,011887
31,21
0,7182
1,005978
0,01
21,847265
0,007225
31,2
31,21
0,7294
1,005978
0,01
22,030349
0,007338
46,1
31,2
31,22
0,6818
1,005978
0,02
22,520557
0,013718
63,5
46,1
31,2
31,22
0,6902
1,005978
0,02
22,48131
0,013887
63,7
45,4
31,2
31,21
0,735
1,005978
0,01
22,097635
0,007394
63,9
46,3
31,2
31,21
0,6972
1,005978
0,01
22,773927
0,007014
64,2
45,5
31,2
31,21
0,7168
1,005978
0,01
22,357932
0,007211
64,1
46,4
31,2
31,21
0,7
1,005978
0,01
22,918271
0,007042
64,3
47,2
31,2
31,23
0,602
1,005978
0,03
23,511172
0,018168
64,7
47,1
31,2
31,22
0,637
1,005978
0,02
23,609068
0,012816
64,9
47,3
31,2
31,22
0,609
1,005978
0,02
23,818398
0,012253
65,3
46,3
31,2
31,22
0,6468
1,005978
0,02
23,316496
0,013013
65,2
46,5
31,2
31,22
0,6664
1,005978
0,02
23,410889
0,013408
Universitas Sumatera Utara
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
5,32
4,86
5,31
4,35
4,53
4,65
4,91
4,32
5,43
4,66
4,54
4,65
4,56
5,31
4,54
4,65
4,87
4,69
5,32
4,55
4,66
4,57
4,98
5,24
4,54
4,77
65,2
46,2
31,2
31,22
0,7448
1,005978
0,02
23,210825
0,014985
65,7
46,7
31,2
31,23
0,6804
1,005978
0,03
23,73477
0,020534
65,8
47,2
31,2
31,22
0,7434
1,005978
0,02
24,108368
0,014957
66,6
48,3
31,2
31,23
0,609
1,005978
0,03
25,13809
0,018379
67,4
48,1
31,2
31,24
0,6342
1,005979
0,04
25,320785
0,02552
68,4
48,4
31,2
31,24
0,651
1,005979
0,04
25,911191
0,026196
68,7
48,2
31,2
31,24
0,6874
1,005979
0,04
25,896756
0,02766
68,4
48,7
31,2
31,24
0,6048
1,005979
0,04
26,107787
0,024337
69,5
48,2
31,2
31,23
0,7602
1,005978
0,03
26,21224
0,022942
69,6
48,8
31,2
31,23
0,6524
1,005978
0,03
26,64949
0,019689
69,9
48,9
31,2
31,24
0,6356
1,005979
0,04
26,829115
0,025576
70,3
49,4
31,2
31,23
0,651
1,005978
0,03
27,319138
0,019647
70,7
49,6
31,2
31,24
0,6384
1,005979
0,04
27,603858
0,025689
71,4
49,8
31,2
31,23
0,7434
1,005978
0,03
28,014484
0,022435
72,1
51,3
31,2
31,24
0,6356
1,005979
0,04
29,262856
0,025576
70,6
50,2
31,2
31,25
0,651
1,005979
0,05
27,951108
0,032745
71,8
50,4
31,2
31,24
0,6818
1,005979
0,04
28,561034
0,027435
72,4
50,6
31,2
31,25
0,6566
1,005979
0,05
28,924762
0,033026
72,8
49,7
31,2
31,24
0,7448
1,005979
0,04
28,491386
0,02997
72,7
50,7
31,2
31,25
0,637
1,005979
0,05
29,108572
0,03204
72,3
51,8
31,2
31,25
0,6524
1,005979
0,05
29,659184
0,032815
71,7
51,9
31,2
31,25
0,6398
1,005979
0,05
29,480562
0,032181
72,3
51,7
31,2
31,24
0,6972
1,005979
0,04
29,599364
0,028055
72,5
52,4
31,2
31,24
0,7336
1,005979
0,04
30,124991
0,029519
72,8
53,5
31,2
31,25
0,6356
1,005979
0,05
30,933094
0,03197
72,7
53,6
31,2
31,25
0,6678
1,005979
0,05
30,954122
0,03359
0,6722
1,005978
0,031
Rata - Rata
0,020964
Dari tabel didapatkan laju perpindahan panas rata-rata pada pengujian hari
kedua yaitu sebesar :
� = 0,66013 ��/� � 1,005978��/��. � � (0,031)K
� = 0,02096 ��
Universitas Sumatera Utara
Qk vs LMTD
Qk vs LMTD
0,04
Qk(kW)
0,03
0,02
0,01
0
20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32
LMTD (oC)
Gambar 4.9 Grafik antara beban kondensor dan LMTD pada pengujian hari
kedua
Grafik diatas menunjukan bahwa besar beban kondensor terhadap beda
temperatur ( LMTD ) meningkat. Dimana bila beban meningkat berarti nilai
perbedaan temperatur rata- rata ( LMTD ) juga meningkat.
Tabel 4.6 Kerja kondensor pengujian hari ketiga
5,15
Amonia
T in T out
(oC ) (oC )
60,43 40,23
Udara
T in
T out
(oC )
(oC )
31,2
31,22
2
5,23
60,76
40,12
31,2
3
4,43
60,57
41,32
4
4,61
61,31
5
5,42
6
Waktu
(menit)
V
(m/s)
1
m
(kg/s)
Cp
(kJ/kg.K)
∆T
LMTD
Qk ( kW)
0,721
1,0059779
0,02
17,189701
0,0145062
31,22
0,7322
1,0059779
0,02
17,219935
0,0147315
31,2
31,23
0,6202
1,0059782
0,03
18,056475
0,0187172
42,14
31,2
31,23
0,6454
1,0059782
0,03
18,923614
0,0194777
62,32
41,55
31,2
31,22
0,7588
1,0059779
0,02
18,859842
0,0152667
5,21
62,46
41,34
31,2
31,22
0,7294
1,0059779
0,02
18,752033
0,0146752
7
4,23
62,75
43,53
31,2
31,24
0,5922
1,0059785
0,04
20,441885
0,0238296
8
4,57
64,1
44,34
31,2
31,24
0,6398
1,0059785
0,04
21,514407
0,025745
9
4,86
63,56
45,77
31,2
31,24
0,6804
1,0059785
0,04
22,278798
0,0273787
10
4,75
63,89
45,89
31,2
31,24
0,665
1,0059785
0,04
22,487164
0,026759
11
4,55
64,36
46,42
31,2
31,24
0,637
1,0059785
0,04
23,021709
0,0256323
12
4,34
64,81
47,12
31,2
31,24
0,6076
1,0059785
0,04
23,657722
0,0244493
13
4,56
64,78
47,34
31,2
31,25
0,6384
1,0059789
0,05
23,784778
0,0321108
14
4,13
65,41
48,35
31,2
31,25
0,5782
1,0059789
0,05
24,685904
0,0290828
15
4,87
65,98
48,32
31,2
31,25
0,6818
1,0059789
0,05
24,895509
0,0342938
16
5,21
66,32
47,32
31,2
31,24
0,7294
1,0059785
0,04
24,383643
0,0293504
17
5,32
66,78
47,34
31,2
31,24
0,7448
1,0059785
0,04
24,57693
0,0299701
18
4,17
67,35
48,76
31,2
31,26
0,5838
1,0059792
0,06
25,722099
0,0352374
19
4,62
67,31
49,23
31,2
31,26
0,6468
1,0059792
0,06
26,007771
0,03904
Universitas Sumatera Utara
20
4,67
67,58
49,35
31,2
31,26
0,6538
1,0059792
0,06
26,192955
0,0394626
21
4,43
69,23
49,42
31,2
31,26
0,6202
1,0059792
0,06
26,897225
0,0374345
22
4,76
68,57
49,87
31,2
31,26
0,6664
1,0059792
0,06
26,923055
0,0402231
23
4,86
69,3
49,21
31,2
31,26
0,6804
1,0059792
0,06
26,788422
0,0410681
24
4,56
69,79
49,68
31,2
31,25
0,6384
1,0059789
0,05
27,292235
0,0321108
25
4,78
70,36
50,21
31,2
31,26
0,6692
1,0059792
0,06
27,858
0,0403921
26
4,52
70,34
50,13
31,2
31,26
0,6328
1,0059792
0,06
27,798362
0,038195
27
4,33
70,58
50,56
31,2
31,27
0,6062
1,0059795
0,07
28,16723
0,0426877
28
4,57
70,87
50,86
31,2
31,27
0,6398
1,0059795
0,07
28,475829
0,0450538
29
4,65
71,56
51,43
31,2
31,27
0,651
1,0059795
0,07
29,117336
0,0458425
30
5,34
72,54
52,42
31,2
31,25
0,7476
1,0059789
0,05
30,149793
0,0376035
31
5,41
72,81
52,56
31,2
31,25
0,7574
1,0059789
0,05
30,34773
0,0380964
32
5,31
73,41
51,89
31,2
31,25
0,7434
1,0059789
0,05
30,16206
0,0373922
33
4,56
73,25
53,32
31,2
31,27
0,6384
1,0059795
0,07
30,996808
0,0449552
34
4,31
73,89
53,67
31,2
31,28
0,6034
1,0059798
0,08
31,47328
0,0485607
35
4,67
73,45
53,89
31,2
31,27
0,6538
1,0059795
0,07
31,434375
0,0460397
36
4,15
73,56
54,32
31,2
31,28
0,581
1,0059798
0,08
31,742029
0,0467579
37
5,43
73,47
53,78
31,2
31,26
0,7602
1,0059792
0,06
31,378248
0,0458847
38
5,32
72,78
53,34
31,2
31,26
0,7448
1,0059792
0,06
30,821135
0,0449552
39
5,16
72,89
53,75
31,2
31,26
0,7224
1,0059792
0,06
31,121246
0,0436032
40
5,21
73,31
54,21
31,2
31,27
0,7294
1,0059795
0,07
31,574967
0,0513633
0,66931
1,0059789
0,051
Rata - Rata
0,034198
Laju perpindahan panas rata-rata pada pengujian hari ketiga
� = 0,699 ��/� � 1,00598 ��/��. � � 0,051K
� = 0,03419 ��
0,06
Qk vs LMTD
Qk vs LMTD
Qk(kW)
0,05
0,04
0,03
0,02
0,01
0
20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33
LMTD (oC)
Gambar 4.10 Grafik antara beban kondensor dan LMTD pada pengujian hari
ketiga
Universitas Sumatera Utara
Dari grafik terlihat hubungan dari besar beban kondensor berpengaruh
pada selisih perbedaan temperatur rata – rata dimana makin besar selisih
perbedaan temperatur maka beban dari kondensor juga makin meningkat. Dari
pengujian ketiga ini diperoleh beban maksimum yang dihasilakan sebesar
0,0513633 kW .
Universitas Sumatera Utara
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
1. Telah dirancang bangun sebuah kondensor sebagai bagian dari mesin
pendingin siklus absorpsi dengan dimensi :
•
Panjang tube,�
= 1,452 m
•
Diameter dalam tube,��
= 0,0068 m
= 0,01028 m
•
Diameter luar tube,��
Material tube
= stainless steel 304
•
Jarak antara tube
= 0,05 m
•
Panjang tiap lintasan tube
= 0,242 m
•
Kecepatan udara
= 5 m/s
•
Ukuran kotak
= 350 x 400 x 300 ( mm)
•
Material kotak
= Triplek
•
2. Dari hasil pengujian diperoleh laju perpindahan panas rata – rata pada
kondensor pada pengujian hari pertama didapatkan sebesar 0,0189 kW,
pada pengujian hari kedua didapatkan sebesar 0,02096 kW dan pada
pengujian hari ketiga sebesar 0,03419 kW.
3. Dari hasil perancangan dan pengujian kerja kondensor memiliki perbedaan
dimana pada hasil perancangan beban kondensor sebesar 0,05699 kW,
dalam pengujian beban kondensor maksimum yang diperoleh yaitu sebesar
0,05136 kW pada pengujian hari ketiga.
5.2 Saran
Adapun saran untuk penelitian selanjutnya adalah :
1. Untuk mendapatkan laju perpindahan panas konstan lakukan pengujian
dengan panas yang masuk secara konstan dari mesin penghasil panas
dengan mengontrol rpm mesin diesel. Terhadap pembuangan panas
Universitas Sumatera Utara
melalui media pendingin sebaiknya laju aliran massa di kontrol sesuai
dengan perancangan
2. Lakukan pengujian dengan menambahkan sirip dengan tujuan untuk
memperbesar luas permukaan perpindahan panas sehingga didapatkan laju
perpindahan panas yang diserap lebih besar.
3. Gunakan fluida pendingin air untuk mengetahui perbedaan pembuangan
kalor pada kondensor.
Universitas Sumatera Utara
METODOLOGI PENELITIAN
3.1
Waktu Dan Tempat Penelitian
Penelitian dilakukan di Laboratoriun Foundry Departemen Teknik Mesin,
Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Perancangan, pembuatan alat dan
Penelitian dilakukan selama kurang lebih 5 bulan (12 juli – 28 November 2015)
3.2
Alat dan Bahan
3.2.1 Alat
Alat yang dipakai dalam penelitian ini terdiri dari:
1. Kipas Angin
Berfungsi sebagai pembuang panas pada kondensor
Gambar 3.1 Kipas Angin
Spesifikasi :
Jenis kipas
: Arhasi 12 inchi
Kecepatan Maksimum
: 5 m/s
Tegangan
: 220 V
Frekuensi
: 50 Hz
Kapasitor
: 1.2 µF/400 V. AC
Universitas Sumatera Utara
2. Flexible Thermo – Anemometer
Digunakan untuk mengukur kecepatan udara pada kipas angin
Gambar 3.2 Flexible Thermo – Anemometer
Spesifikasi :
Merek
: Krisbow
Model No
: KW06 – 562
3. Pressure Gauge
Digunakan sebagai pengukur tekanan larutan ammonia yang masuk dari
generator
Gambar 3.3 Pressure Gauge
Universitas Sumatera Utara
Spesifikasi :
4.
Buatan
: Jepang
Tekanan maksimal
: 25 Bar
Tekanan minimal
: 0 Bar
Termometer digital
Termometer digital digunakan untuk mengukur temperatur amonia masuk,
larutan amonia keluar, temperatur lingkungan, dan temperatur udara keluar
dari kodensor.
Gambar 3.4 Termometer digital
5. Pompa Vakum
Untuk memvakumkan kondensor sebagai bagian dari rangkaian pendingin.
Gambar 3.5 Pompa Vakum
Universitas Sumatera Utara
Spesifikasi :
Merek
: Robinair
Model No
: 15601
Capacity
: 142 L/m
Motor h.p
:½
Volts
: 110-115V/ 220-225V
6. Stop watch digunakan untuk menentukan waktu perubahan suhu selama proses
pengujian
Gambar 3.6 Stop watch
7. Penyambung pipa untuk menghubungkan antara pipa generator ke kondensor
Gambar 3.7 Penyambung pipa
Universitas Sumatera Utara
8. Alat bantu perbengkelan, seperti :
•
Kunci pas
•
Kunci ring
•
Tang
•
Gerinda
•
Bor listrik
•
Palu
•
Obeng
•
Pembengkok pipa
•
Gergaji besi
•
Gunting
•
Lem
•
Silicon
•
Las listrik
Universitas Sumatera Utara
3.2.2 Bahan
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah Ammonium hydroxide
(NH 4 OH) yaitu sebagai pasangan refrigerant-absorbent dengan spesefikasi
sebagai berikut :
Jumlah
: 5 liter
Kadar
: 21% - 25%
PH
: 12 -13
Gambar 3.8 Ammonium Hydroxide (NH 4 OH)
3.3 Proses Pembuatan Kondensor
Setelah alat dirancang sesuai dengan perhitungan, selanjutnya mendesain
alat di software Solidwork. Adapun bentuk gambar alat tersebut dapat
diperhatikan pada gambar dibawah ini.
1. Desain kondensor dengan solidwork 2010
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.9 Desain kondensor
3. Membuat rangka dudukan kondensor dan komponen lainya
Gambar 3.10 Rangka dudukan komponen siklus absorbsi
4. Pembuatan kondensor
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.11 kondensor
5. Pemasangan kondensor
Gambar 3.12 kondensor pada rangkaian siklus
Universitas Sumatera Utara
3.4
Eksperimental set up
Pengujian dilakukan dengan menghubungkan sensor thermometer digital
ke tiga titik dan satu titik untuk sensor kecepatan sekaligus temperatur yang akan
di ukur, adapun beberapa parameter yang akan diukur adalah :
Gambar 3.13 titik pengukuran pada kondenor
1. Temperatur uap ammonia
Yaitu temperatur yang keluar dari generator dan masuk ke dalam
kondensor
2. Temperatur cair amonia
Yaitu temperatur kondensor yang telah di dinginkan dengan pembuangan
panas oleh kipas angin
3. Temperatur lingkungan
Yaitu temperatur lingkungan berada di dalam ruangan dalam waktu
tertentu.
4. Temperatur udara keluar
Yaitu temperatur udara setelah terjadi pembuangan panas pada kondensor
5. Kecepatan udara
Yaitu kecepatan udara yang dihasilkan dari kipas angin.
Universitas Sumatera Utara
3.5
Prosedur Pengujian
Pengujian dapat dilakukan dengan langkah langkah sebagai berikut:
1. Rangkaian siklus absorbsi terlebih dahulu divakumkan dengan
menggunakan pompa vakum hingga rangkaian benar benar vakum.
2. Menghidupkan mesin dan proses pemanasan dilakukan 10-15 menit
hingga suhu generator mencapai 1100C.
3. Memasukkan larutan ammonia air ke tabung pengisian sebanyak 5 liter.
4. Menghidupkan pompa, kipas kondensor dan kipas evaporator.
5. Membuka katup/kran sebelum masuk kondensor dengan ketentuan tekanan
yang di inginkan telah tercapai.
6. Mengukur temperatur titik titik yang telah di tentukan dengan
menggunakan thermometer digital.
7. Mengukur tekanan dengan menggunakan pressure gauge
8. Mengukur lama waktu mulai dari masuk rerfrigeran hingga dicapai
temperatur terendah.
Universitas Sumatera Utara
3.6 Tahapan Prosedur Penelitian
Prosedur penelitian dapat dilihat pada lampiran 8
Mulai
Buku referensi,
Studi Literatur
Jurnal, Internet, dll
Diskusi dan Perancangan Desain Kondensor
Pembuatan kondensor
Pengujian dan Pengumpulan
data pada kondensor
Analisa hasil
percobaan
Tidak
Hasil
Ya
Kesimpulan dan Saran
Selesai
Gambar 3.14 Diagram alir proses penelitian
Universitas Sumatera Utara
BAB IV
HASIL DAN ANALISA PENGUJIAN
4.1
Perhitungan Termodinamika
6
2
Uap amonia
Larutan ammonia – air
generator
Qg
Qk
kondensor
7
3
Katup ekspansi
Katup ekspansi
1
8
4
absorber
Ẇp
Pompa
Qa
evaporator
Qe
5
Gambar 4.1 Siklus pendingin Absorpsi
Beban evaporator yang akan di rancang adalah sebesar 50 W dimana suhu
yang direncanakan pada setiap titik adalah
Temperatur Evaporasi, T e = 0°C
Tekanan Evaporasi, P e = 4,291 Bar
Temperatur Absorber, T a = 30°C
Temperatur Generator, T g = 90°C
Tekanan Kondensor, P k = 13,51 Bar
Temperatur Kondensasi,T k = 35°C
Dari suhu tersebut maka dapat dihitung nilai entalphi pada setiap titik,
menggunakan lampiran 2.
ℎ1 = 1461,81 kJ/kg
ℎ3 = 366,48 kJ/kg
ℎ4 = ℎ3
ℎ2 = 1615,04 kJ/kg
�1 = 5,6196 kJ/kg.K
�3 = 1,568 kJ/kg.K
�2 = �1
Menghitung laju aliran massa di evaporator
��= �̇
. (ℎ 1̇ −ℎ 4 )
Universitas Sumatera Utara
�̇ =
�̇ =
��
ℎ1 − ℎ4
0,05 ��
1461,81 ��/�� − 366, ��/��
�̇ = 4,56 . 10−5 ��/�
Besar laju aliran masssa pada titik 1,2,3,dan 4 adalah sama.
Keadaan dikondensor dapat digambarkan pada diagram P-h, seperti
terlihat pada gambar dibawah ini,
Tekanan
P (Bar)
3
2’
2
1
4
Gambar 4.2 Diagram P-h
Enthalpy
h (kJ/kg)
Pembebanan pada kondensor
�� = � . (ℎ2̇ − ℎ3 )
�� = 4,56 . 10−5 ��/� (1615,04��/�� − 366,48 ��/��)
�� = 0,05699 �� = 56,99 �
4.2
Perancangan Kondensor
Pada perancangan ini menggunakan kondensor dengan sistem konveksi
paksa dengan kipas angin untuk mengambil panas. Bahan pipa pada kondensor
terbuat dari pipa stainless steels AISI 304 dengan ukuran standar pipa 1/8 inchi .
dapat dilihat pada lampiran 3.
4.2.1 Dimensi Kondensor Perancangan
Berdasarkan pertimbangan dari segi kontruksi maka digunakan kondensor
dengan media pendingin udara. Berikut dimensi kondensor perancangan :
Universitas Sumatera Utara
T in refrigeran
50 mm
T in udara
T out udara
�
T out refrigerant
Gambar 4.3 Kondensor perancangan
-
Diameter luar (Do) = 10,28 mm
-
Diameter dalam (Di) = 6,82 mm
-
Jarak antar pipa (ST) = 50 mm
-
Temperatur masuk refrigeran ( tr,i) = 90 0C
-
Temperatur udara masuk ( tu,i ) = 30 0C
-
Kecepatan udara masuk ( V ) = 5 m/s
-
Temperatur keluar refrigeran ( tr,o) = 350C
-
Temperatur udara keluar ( tu,o ) = 31 0C
-
Beban kondensor total = 0.05699 kW
-
Tekanan refrigeran dalam kondensor = 13,51 Bar
-
Kondukt ivitas bahan stainless steels AISI 304 ( k ) = 14,9 W/m.K
-
Luas permukaan kotak kondensor P x L = 40 x 35 cm
4.2.2 Penentuan Dimensi Permukaan Kondensor
Untuk mendapatkan dimensi permukaan kondensor maka berikut data
yang di perlukan :
Sifat-sifat fluida
•
Aliran udara
Kecepatan udara
= 5 m/s
Massa jenis udara (ρ)
= 1,1614 kg/m3
Luas aliran udara
= 0,14 m2
Laju aliran massa udara mu
mu = � . � . �
Universitas Sumatera Utara
m u = 1,1614
��
.5
�3
�
�
.0,14�2
m u = 0,81298 ��/�
Temperatur udara keluar
�� = �� . ��� . (�� ,� − �� ,� )
Sehingga
��,� =
��,� =
��
� � .�� �
+ ��,�
0,05699
0,81298 .2x1,15807
+ 30
��,� = 30,069oC
Temperatur rata-rata udara dengan menggunakan persamaan (2.5)
tu, o − tu, i
2
30,069 + 30
=
2
�� =
= 30,034°C
Maka sifat udara pada temperatur 30,034°C = 303,34 K diperoleh dari
lampiran 1 sifat properties udara
•
µ
= 186,008 x 10-7 Pa.s
Pr
= 0,70657
k
= 26,652 x 10-3 W/m.K
Cp
= 1,00713 kJ/kg.K
ρ
= 1,1514 kg/m3
Refrigeran amonia(NH 3 )
Laju aliran massa, mr
= 4,564 x10-5 kg/s
Temperatur masuk, t r,i
= 90°C
Temperatur keluar, t r,o
= 35°C
Temperatur rata-rata, t r sesuai dengan persamaan (2.5)
=
ti,r+to,r
2
=
90+35
2
= 62,5°C
Pada kondisi refrigeran 62,5°C = 335,5 K diperoleh dari tabel lampiran 2
sifat properties amonia dengan menginterpolasi :
Sifat ammonia pada 62,5°C
µv
0,0000118
µl
satuan
0,00008052
Pa.s
Universitas Sumatera Utara
Prv
1,2354
Prl
1,1123
kv
0,0346775
kl
0,35645
W/m.K
5,623
kJ/kg.K
Cpv
4,3335
Cpl
ρv
21,8613
ρl
513,475
kg/m3
4.2.3 Menghitung Koefisien Perpindahan Panas Konveksi
•
Pada aliran internal
-
Luas aliran fluida pada persamaan (2.14)
Ai =
=
π
4
π
4
��2
(0,0068�)2
= 3,84.10-5 m2
-
Bilangan Reynold pada persamaan (2.6)
�� =
��. ��
µ. ��,
= (0.0068� � 0.0004565
��
�
= 743,04 (alirannya laminar)
-
) /(0,0000118 � 0,0000384 �2 )
Koefisien perpindahan panas konveksi persamaan (2.11)
0,25
3
��� (�� − �� )��3
�ℎ�� + ��� (���� − �� ��
ℎ� = 0,555 �
8
µ (���� − �� )
ℎ� =
��
9,8 2 513 ,475 (513 ,45−21,8613 )�(35645 .10 −3 )3
0,555 � � �
11,18.10 −6 (35− 31,5)
0,25
3
8
5,3246(35 − 31,5��
�980,19 +
ℎ� = 128014,6086 W
R
-
Faktor pengotoran pada tube pada persamaan (2.13)
�� =
ℎ�, =
1
1
−
ℎ′� ℎ�
0.0004 + (
1
1
)
128014,6086
Maka koefisien konveksi internal total,
ℎ�, = 2452,112 W/m2K
Universitas Sumatera Utara
•
Pada aliran eksternal
-
Kecepatan angin 5 m/s dari hasil pengukuran dengan menggunakan
Anemometer
ST
Vmax =
=
��−��
.V
0,05
0,05−0,00682
. 5 m/s
= 5,813 m/s
-
Bilangan Reynold pada persamaan ( 2.7)
�� =
=
⍴. ����. ��
µ
1,1514 ��⁄�3 . 5,813 �/� . 0,001028�
186,027x10−7
= 2508,2810
-
Bilangan Nusselt pada persamaan (2.9)
1
�� = 0,683. �� 0,466 . �� 3
1
�� = 0,683. 2508,28100,466 . 0,7065 3
-
�� = 23,3479
Maka koefisien perpindahan panas konveksi eksternal pada persamaan
(2.12)
ℎ� =
=
-
�� .�
��
23,3479 x26 ,652 .10 −3
0.01028
ℎ� = 88,8128 W/m2 K
Faktor pengotoran pada aliran eksternal pada persamaan ( 2.14)
�� =
ℎ�, =
1
ℎ′ �
−
1
ℎ�
1
0,0004 + (
1
88,81288)
Maka koefisien konveksi eksternal total,
ℎ�, =85,7660 W/m2 K
Universitas Sumatera Utara
4.2.4 Perpindahan Panas Menyeluruh ( U)
Koefisien perpindahan panas yang terjadi pada kondensor dengan
menggunakan persamaan (2.10)
�=
�=
1
��
�
�
1
+ � . ln � �� � +
ℎ′� . �� 2. �
ℎ′
�
�
1
0,01028
0,01028
0,01028
1
85,766 . 0,00682 + 2.14,97 . ln �0.00682� + 2452,112
� = 80,7075 W/m2 K
4.2.5 Selisih Temperatur Rata-Rata Logaritmik (LMTD)
Untuk menghitung selisih temperatur rata – rata logaritmik (LMTD) maka
menggunakan persamaan (2.21)
Suhu refrigerant masuk 90oC
Suhu refrigerant keluar 35oC
LMTD
∆T2
∆T1
Suhu udara keluar 31oC
Suhu udara masuk 30oC
���� =
=
( tr, i– tu, o)– ( tr, o– tu, i)
ln( tr, i– tu, o)
tr, o– ti, r
( 363 − 304) − ( 308 − 303)
ln( 363 − 304) /( 308 − 303)
= 22,11 K
4.2.6 Panjang Pipa Perlintasan
Untuk memperoleh panjang setiap lintasan dari konsdensor ini, harus di
cari luas penampang total perpindahan panasnya. Dengan luas penampang total
(A) adalah beban kondensor per koefisien menyeluruh dikali dengan besarnya
selisih temperatur rata – rata logaritmik. Dimana dari perancangan beban
kondensor = 56,99 W. Luas penampang total di dapat dengan rumus :
Q k = U.A.LMTD
Universitas Sumatera Utara
A =
Qc
U.LMTD
= 56,99 W / (80,3933 W/m2.K x 22,11K)
= 0,0319 m2
Dari perhitungan diatas didapatkan luas penampang total adalah sebesar
0,0319 m2
Setelah memperoleh luas penampang total maka didapatlah panjang total
pipa yang dibutuhkan untuk kondensor ini, dengan persamaan :
A = π. d o.L
L =
�
π.do
= 0,0319 / �. 0,01028
= 1,452 m
Panjang total pipa yang dibutuhkan adalah sebesar 1,452 m. untuk panjang
tiap lintasan bisa diperoleh, dengan perencanaan jumlah dari lintasan adalah
sebanyak 6 maka panjang lintasan adalah :
1
= L/n
= 1,452/ 6
= 0,242 m
Panjang tiap lintasan yang didapat adalah sebesar 0,242 m
4.2.7 Perencanaan Geometri dan Material dari Kondensor
Berdasarkan perhitungan di atas maka geometri kondensor yang
direncanakan adalah sebagai berikut :
Panjang tube,��
= 1,452 m
Diameter dalam tube,��,�
Diameter luar tube,��,�
= 0,01028 m
Material tube
= stainless steel 304
Jarak antara tube
= 0,05 m
Panjang tiap lintasan tube
= 0,242 m
Kecepatan udara
= 5 m/s
Ukuran kotak
= 350 x 400 x 300 ( mm)
= 0,0068 m
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.4 Bentuk perancangan kondensor
4.3
Hasil Pengujian Kondensor
Untuk mendapatkan temperatur dan tekanan maksimal dalam penelitian ini
perlu pemanasan terhadap generator terlebih dahulu dalam waktu + 15 menit.
Temperatur maksimal yang masuk kedalam kondensor sebesar 73 oC, tekanan
maksimal yang dicapai sebesar 10,4 bar. Sebelum melakukan pengujian kerja
kondensor, tekanan ditahan dengan katup kran. Dimana refrigeran dan absorben
dipisahkan didalam generator. Uap refrigeran masuk kedalam kondensor dengan
temperatur sebesar 73 oC.
Pengujian hari pertama menghasilkan kerja kondensor dengan data
terlampir, adapun data yang diambil untuk mengetahui kerja kondensor ini yaitu;
temperatur ammonia uap masuk, temperatur ammonia keluar, temperatur udara
masuk kondensor, temperatur keluar kondensor, kecepatan udara yang dihasilkan
oleh kipas.
4.3.1 Data Hasil Pengujian
Berikut adalah beberapa data hasil pengujian dari kondensor yang, dimana
pengujian dilakukan selama 40 menit. Perbedaan pada setiap Pengujian hari yang
diambil datanya tidak beda jauh hanya beda pada temperatur yang sedikit
meningkat kemudian perbedaan kecepatan udara yang mengalir pada alat
kondensor.
-
Data Pengujian Hari Pertama
Setelah tercapainya temperatur pada generator sebesar 90
o
C maka
refrigeran dialirkan dengan pompa, sehingga terjadi siklus absorbsi. Didalam
Universitas Sumatera Utara
generator ammonia – air harus berpisah sesuai dengan proses absorpsinya.
Temperatur refrigeran yang mengalir pada kondensor yang tercapai pada
Pengujian hari pertama sebesar 63,6 oC, yang kemudian didinginkan dengan cara
konveksi paksa dengan menggunakan udara yang dihasilkan oleh kipas angin.
Penurunan temperatur pada kondensor ini sebesar 17,5oC, dengan
temperatur keluar menjadi sebesar 46,1 oC. Temperatur masuk dan keluar ini
diamati setiap menitnya selama selang waktu 40 menit . proses selama 40 menit
ini dapat dilihat di dalam tabel di bawah ini. Dalam tabel kecepatan udara yang di
hasilkan tidaklah konstan
Tabel 4.1 Data pengujian hari pertama
Waktu
(menit)
V (m/s)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
4.45
4.21
5.22
4.14
5.31
5.33
4.33
4.3
4
4.12
4.41
4.55
5.2
5.43
5.21
4.34
4.54
4.64
5.2
5.32
5.26
4.21
4.56
4.78
5.13
4.13
Amonia
T in ( C ) T out (oC )
63.6
46.1
63.7
45.9
63.7
46.4
63.6
46.1
63.4
46.5
63.2
46.3
63.7
46.8
63.6
46.6
63.9
46.6
64.1
46.7
64.6
47.3
64.8
47.4
65.1
47.3
65.4
48.1
65.8
47.5
66.1
47.4
66.3
47.6
66.5
47.8
67.1
48.5
67.3
48.6
66.9
48.1
68.1
48.4
68.4
48.7
69.3
49.1
69.7
48.8
69.5
48.6
0
Udara
T in ( C ) T out (oC )
31.2
31.21
31.2
31.22
31.2
31.21
31.2
31.22
31.2
31.22
31.2
31.22
31.2
31.23
31.2
31.22
31.2
31.22
31.2
31.22
31.2
31.22
31.2
31.22
31.2
31.22
31.2
31.22
31.2
31.23
31.2
31.22
31.2
31.22
31.2
31.23
31.2
31.22
31.2
31.22
31.2
31.22
31.2
31.22
31.2
31.23
31.2
31.23
31.2
31.23
31.2
31.23
o
Universitas Sumatera Utara
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
4.67
4.54
4.34
4.34
5.21
5.33
4.13
4.33
4.53
5.21
4.87
5.32
4.88
4.59
70.1
70.5
71.5
72.4
72.8
72.7
72.8
72.8
71.7
71.9
72.3
72.7
72.7
72.9
49.2
49.6
50.4
51.6
51.9
52.1
52.2
52.1
50.8
51.5
52.2
52.5
52.4
52.2
31.2
31.2
31.2
31.2
31.2
31.2
31.2
31.2
31.2
31.2
31.2
31.2
31.2
31.2
31.23
31.23
31.23
31.25
31.23
31.23
31.25
31.24
31.25
31.24
31.24
31.24
31.25
31.26
Sumber : Data primer
Dengan data pengujian hari pertama dihasilkan temperatur makin tinggi,
ini diakibatkan pengaruh waktu dan ketidakkonstanan dari panas buang yang di
hasilakan mesin. Dimana temperatur awal dari 63,6 oC sampai pada menit ke 40
temperatur mencapai 72,9 oC. Dari tabel juga bisa kita lihat bahwa temperatur
keluar refrigeran juga makin naik. Ini juga di akibatkan temperatur gas buang
tidak konstan, dan kecepatan udara pendinginn juga yang tidak konstan.
Temperatur masuk pendingin udara tetap , namun temperatur pendingin udara
keluar berbeda, ini dipengaruhi adanya panas dari laluan pipa yang berbeda dan
juga kecepatan dari kipas penyalur udara.
Grafik pada pengujian hari pertama ini dapat di lihat pada gambar 4.5
dibawah ini :
Temperatur ( °C )
Waktu vs Temperatur
75
70
65
60
55
50
45
40
35
30
25
Tin Amonia
Tout Amonia
Tin Udara
1 5 9 13 17 21 25 29 33 37
Tout Udara
waktu ( menit )
Gambar 4.5 Grafik waktu vs temperatur pada pengujian hari pertama
Universitas Sumatera Utara
Dari grafik menunjukkan kenaikan temperatur setiap menitnya. Kenaikan
temperatur ini diakibatkan oleh temperatur panas buang dari mesin yang naik.
Secara teori seharusnya temperatur masuk dan keluar kondensor seharusnya
sejajar,namun dari grafik diamati adanya perbedaan. Ini diakibatkan pebedaan dari
kecepatan udara yang mengalir tidak konstan.
-
Data Pengujian Hari kedua
Berikut data dari Pengujian hari kedua dapat dilihat dalam tabel
dibawah ini.
Tabel 4.2 Data pengujian hari kedua
Waktu
V (m/s)
(menit)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
4.22
5.13
5.21
4.87
4.93
5.25
4.98
5.12
5
4.3
4.55
4.35
4.62
4.76
5.32
4.86
5.31
4.35
4.53
4.65
4.91
4.32
5.43
4.66
4.54
Amonia
T in
T out
(°C )
(°C )
64.2
45.7
63.4
45.2
63.7
45.3
63.6
46.1
63.5
46.1
63.7
45.4
63.9
46.3
64.2
45.5
64.1
46.4
64.3
47.2
64.7
47.1
64.9
47.3
65.3
46.3
65.2
46.5
65.2
46.2
65.7
46.7
65.8
47.2
66.6
48.3
67.4
48.1
68.4
48.4
68.7
48.2
68.4
48.7
69.5
48.2
69.6
48.8
69.9
48.9
Udara
T in
T out
(°C )
(°C )
31.2
31.22
31.2
31.21
31.2
31.21
31.2
31.22
31.2
31.22
31.2
31.21
31.2
31.21
31.2
31.21
31.2
31.21
31.2
31.23
31.2
31.22
31.2
31.22
31.2
31.22
31.2
31.22
31.2
31.21
31.2
31.23
31.2
31.22
31.2
31.23
31.2
31.24
31.2
31.24
31.2
31.24
31.2
31.24
31.2
31.22
31.2
31.23
31.2
31.24
Universitas Sumatera Utara
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
4.65
4.56
5.31
4.54
4.65
4.87
4.69
5.32
4.55
4.66
4.57
4.98
5.24
4.54
4.77
70.3
70.7
71.4
72.1
70.6
71.8
72.4
72.8
72.7
72.3
71.7
72.3
72.5
72.8
72.7
49.4
49.6
49.8
51.3
50.2
50.4
50.6
49.7
50.7
51.8
51.9
51.7
52.4
53.5
53.6
31.2
31.2
31.2
31.2
31.2
31.2
31.2
31.2
31.2
31.2
31.2
31.2
31.2
31.2
31.2
31.23
31.24
31.21
31.24
31.23
31.24
31.25
31.23
31.25
31.25
31.25
31.25
31.23
31.25
31.25
Sumber : Data primer
Dari data pengujian hari kedua ini perbedaannya tidaklah jauh dari
Pengujian hari pertama. Berdasarkan tabel pada menit pertama sampai ke – 40
mengalami kenaikan temperatur, namun kcepatan udara yang dihasilkan motor
kipas tidak konstan .Grafiknya dapat dilihat pada gambar 4.6 dibawah ini :
Temperatur ( °C)
Temperatur vs Waktu
75
70
65
60
55
50
45
40
35
30
25
Tin Amonia
Tout Amonia
Tin Udara
Tout Udara
1 3 5 7 9 111315171921232527293133353739
Waktu ( menit)
Gambar 4.6 Grafik waktu vs temperatur pengujian hari kedua
Dari grafik diatas kenaikan temperatur amonia masuk makin meningkat
hal ini disebabkan temperatur yang di alirkan dari panas buang mesin yang juga
Universitas Sumatera Utara
meningkat, begitu juga dengan temperatur keluar amonia mengalami kenaikan
disebabkan kemampuan pembuangan panas oleh udara .
-
Data Pengujian Hari Ketiga
Tabel 4.3 Pengujian hari ketiga
Waktu
(menit)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
V (m/s)
5.15
5.23
4.43
4.61
5.42
5.21
4.23
4.57
4.86
4.75
4.55
4.34
4.56
4.13
4.87
5.21
5.32
4.17
4.62
4.67
4.43
4.76
4.86
4.56
4.78
4.52
4.33
4.57
4.65
5.34
Amonia
T in
T out
(oC )
(oC )
60.43
40.23
60.76
40.12
60.57
41.32
61.31
42.14
62.32
41.55
62.46
41.34
62.75
43.53
64.1
44.34
63.56
45.77
63.89
45.89
64.36
46.42
64.81
47.12
64.78
47.34
65.41
48.35
65.98
48.32
66.32
47.32
66.78
47.34
67.35
48.76
67.31
49.23
67.58
49.35
69.23
49.42
68.57
49.87
69.3
49.21
69.79
49.68
70.36
50.21
70.34
50.13
70.58
50.56
70.87
50.86
71.56
51.43
72.54
52.42
Udara
T in
T out
(oC )
(oC )
31.2
31.22
31.2
31.22
31.2
31.23
31.2
31.23
31.2
31.22
31.2
31.22
31.2
31.24
31.2
31.24
31.2
31.24
31.2
31.24
31.2
31.24
31.2
31.24
31.2
31.25
31.2
31.25
31.2
31.25
31.2
31.23
31.2
31.23
31.2
31.26
31.2
31.26
31.2
31.26
31.2
31.26
31.2
31.26
31.2
31.26
31.2
31.25
31.2
31.26
31.2
31.26
31.2
31.27
31.2
31.27
31.2
31.27
31.2
31.25
Universitas Sumatera Utara
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
5.41
5.31
4.56
4.31
4.67
4.15
5.43
5.32
5.16
5.21
72.81
73.41
73.25
73.89
73.45
73.56
73.47
72.78
72.89
73.31
52.56
51.89
53.32
53.67
53.89
54.32
53.78
53.34
53.75
54.21
31.2
31.2
31.2
31.2
31.2
31.2
31.2
31.2
31.2
31.2
31.25
31.25
31.27
31.28
31.27
31.28
31.26
31.26
31.26
31.27
Sumber : Data primer
Dari tabel hasil pengujian diperoleh temperatur masuk maksimum adalah
sebesar 73,89 oC pada menit ke – 34 dengan temperatur keluar 53,67 oC dimana
kecepatan udara dsebesar 4,31 m/s . Grafik Pengujian hari ketiga dapat dilihat
pada gambar 4.7 dibawah ini
Temperatur ( °C)
Temperatur vs Waktu
80
75
70
65
60
55
50
45
40
35
30
25
Tin Amonia
Tout Amonia
Tin Udara
Tout Udara
1 3 5 7 9 111315171921232527293133353739
Waktu (menit)
Gambar 4.7 Grafik temperatur vs waktu pada pengujian hari ketiga
Dari gambar menjelaskan bahwa grafik menunjukan kenaikan temperatur
dari menit 1 ke menit 40 temperatur menit pertama temperatur amonia masuk
sebesar 60,43 oC dengan temperatur keluar sebesar 40,23 oC, untuk kecepatan
udaranya yaitu sebesar 5,15 m/s . Selama 40 menit terjadi kenaikan temperatur
sesuai dengan gambar tersebut.
Universitas Sumatera Utara
4.3.2
Analisa Kerja Kondensor dengan Kesetimbangan Energi
Kerja/beban kondensor adalah kemampuan dari dari kondensor untuk
membuang panas yang dihasilkan untuk menurunkan temperatur dengan keadaan
tekanan tetap. Dengan menggunkan rumus Qk = m.Cp.
∆T. rumus ini dapat
digunakan untuk perhitungan beban kondensor pada aliran luar atau panas yang
diserap oleh udara yang dihasilkan kipas angin.
Laju aliran massa udara pada perhitungan ini diperoleh dari kecepatan di
kali dengan luas permukaan kondensor. Berikut data kerja kondensor setelah
dilakukan analisa sesuai dengan perhitungan kesetimbangan energi dengan data
yang dibutuhkan diperoleh dari hasil pengujian.
Untuk menghitung laju perpindahan panas pada kondensor bagian luar dapat
dihitung dengan persamaan (2.2) :
� = � . �� . ∆�
�
= Kalor yang diserap udara (kW)
��
= Kalor spesifik udara (J/kg.K)
�
= Laju aliran massa udara (Kg/s)
∆�
= Perubahan temperatur (0C)
�
= 0,812 kg/s
Dimana pada temperatur rata-rata didapatkan :
��
-
= 1,005978 kJ/kg.K
Hasil pengujian kerja kondensor ( Qk)
Tabel 4.4 Kerja kondensor pengujian hari pertama
4,45
Amonia
T in T out
(°C ) (°C )
63,6
46,1
Udara
T in
T out
(°C )
(°C )
31,2
31,21
2
4,21
63,7
45,9
31,2
3
5,22
63,7
46,4
4
4,14
63,6
46,1
5
5,31
63,4
6
5,33
7
Waktu
(menit)
V
(m/s)
1
m(kg/s)
Cp(kJ/kg.K)
∆T
LMTD
Qk(kW)
0,623
1,00597753
0,01
22,52448
0,0062672
31,22
0,5894
1,00597786
0,02
22,427492
0,0118585
31,2
31,21
0,7308
1,00597753
0,01
22,760874
0,0073517
31,2
31,22
0,5796
1,00597786
0,02
22,520557
0,0116613
46,5
31,2
31,22
0,7434
1,00597786
0,02
22,703664
0,0149569
63,2
46,3
31,2
31,22
0,7462
1,00597786
0,02
22,494191
0,0150132
4,33
63,7
46,8
31,2
31,23
0,6062
1,00597819
0,03
23,013573
0,0182947
8
4,3
63,6
46,6
31,2
31,22
0,602
1,00597786
0,02
22,847964
0,012112
9
4
63,9
46,6
31,2
31,22
0,56
1,00597786
0,02
22,966637
0,011267
10
4,12
64,1
46,7
31,2
31,22
0,5768
1,00597786
0,02
23,110948
0,011605
Universitas Sumatera Utara
11
4,41
64,6
47,3
31,2
31,22
0,6174
1,00597786
0,02
23,699229
0,0124218
12
4,55
64,8
47,4
31,2
31,22
0,637
1,00597786
0,02
23,843514
0,0128162
13
5,2
65,1
47,3
31,2
31,22
0,728
1,00597786
0,02
23,89767
0,014647
14
5,43
65,4
48,1
31,2
31,22
0,7602
1,00597786
0,02
24,534057
0,0152949
15
5,21
65,8
47,5
31,2
31,23
0,7294
1,00597819
0,03
24,300992
0,0220128
16
4,34
66,1
47,4
31,2
31,22
0,6076
1,00597786
0,02
24,357729
0,0122246
17
4,54
66,3
47,6
31,2
31,22
0,6356
1,00597786
0,02
24,567639
0,012788
18
4,64
66,5
47,8
31,2
31,23
0,6496
1,00597819
0,03
24,773428
0,0196045
19
5,2
67,1
48,5
31,2
31,22
0,728
1,00597786
0,02
25,470424
0,014647
20
5,32
67,3
48,6
31,2
31,22
0,7448
1,00597786
0,02
25,614709
0,014985
21
5,26
66,9
48,1
31,2
31,22
0,7364
1,00597786
0,02
25,131254
0,014816
22
4,21
68,1
48,4
31,2
31,22
0,5894
1,00597786
0,02
25,801038
0,0118585
23
4,56
68,4
48,7
31,2
31,23
0,6384
1,00597819
0,03
26,111737
0,0192665
24
4,78
69,3
49,1
31,2
31,23
0,6692
1,00597819
0,03
26,728477
0,020196
25
5,13
69,7
48,8
31,2
31,23
0,7182
1,00597819
0,03
26,688668
0,0216748
26
4,13
69,5
48,6
31,2
31,23
0,5782
1,00597819
0,03
26,478182
0,0174497
27
4,67
70,1
49,2
31,2
31,23
0,6538
1,00597819
0,03
27,109142
0,0197313
28
4,54
70,5
49,6
31,2
31,23
0,6356
1,00597819
0,03
27,528979
0,019182
29
4,34
71,5
50,4
31,2
31,23
0,6076
1,00597819
0,03
28,446199
0,018337
30
4,34
72,4
51,6
31,2
31,25
0,6076
1,00597885
0,05
29,571504
0,0305616
31
5,21
72,8
51,9
31,2
31,23
0,7294
1,00597819
0,03
29,932088
0,0220128
32
5,33
72,7
52,1
31,2
31,23
0,7462
1,00597819
0,03
30,019507
0,0225198
33
4,13
72,8
52,2
31,2
31,25
0,5782
1,00597885
0,05
30,115402
0,0290828
34
4,33
72,8
52,1
31,2
31,24
0,6062
1,00597852
0,04
30,055761
0,024393
35
4,53
71,7
50,8
31,2
31,25
0,6342
1,00597885
0,05
28,776995
0,0318996
36
5,21
71,9
51,5
31,2
31,24
0,7294
1,00597852
0,04
29,310825
0,0293504
37
4,87
72,3
52,2
31,2
31,24
0,6818
1,00597852
0,04
29,917437
0,027435
38
5,32
72,7
52,5
31,2
31,24
0,7448
1,00597852
0,04
30,269269
0,0299701
39
4,88
72,7
52,4
31,2
31,25
0,6832
1,00597885
0,05
30,201941
0,0343642
40
4,59
72,9
52,2
31,2
31,26
0,6426
1,00597918
0,06
30,151687
0,0387865
0,660135
1,00597814
0,0285
Rata - Rata
Kerja kondensor dari tabel diperoleh dari perhitungan kesetimbangan
energi dengan data yang di dapatkan dari pengujian. Dari perancangan kerja
kondensor sebesar 56,9 W, setalah dilakukan pengujian terhadap alat yang
dirancang, kerja kondensor hanya bisa mencapai 38,878 W. Hasil ini sangat di
pengaruhi dari temperatur masuk kondensor dan juga laju aliran udara yang
dihasilkan.
Sehingga didapatkan laju perpindahan panas rata-rata pada pengujian hari
pertama adalah :
Universitas Sumatera Utara
0,0189263
�� = 0,66013 ��/� � 1,005978��/��. � � 0,0285�
Qk (kW)
�� = 0,0189 ��
Qk VS…
Qk VS LMTD
0,045
0,04
0,035
0,03
0,025
0,02
0,015
0,01
0,005
0
20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
LMTD (0C)
Gambar 4.8 Grafik antara beban kondensor dengan LMTD pada pengujian hari
pertama
Gambar 4.8 menunjukan bahwa besar beban kondensor terhadap beda
temperatur ( LMTD ) semakin meningkat. Dimana bila beban meningkat berarti
nilai perbedaan temperatur rata- rata ( LMTD ) juga meningkat.
Tabel 4.5 Kerja kondensor pengujian hari kedua
Waktu
V
(menit) (m/s)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
4,22
5,13
5,21
4,87
4,93
5,25
4,98
5,12
5
4,3
4,55
4,35
4,62
4,76
Amonia
T in T out
(°C ) (°C )
64,2
45,7
Udara
T in
T out
(°C )
(°C )
31,2
31,22
63,4
45,2
31,2
63,7
45,3
63,6
m(kg/s)
Cp
(kJ/kg.K)
∆T
LMTD
Qk(kW)
0,5908
1,005978
0,02
22,488518
0,011887
31,21
0,7182
1,005978
0,01
21,847265
0,007225
31,2
31,21
0,7294
1,005978
0,01
22,030349
0,007338
46,1
31,2
31,22
0,6818
1,005978
0,02
22,520557
0,013718
63,5
46,1
31,2
31,22
0,6902
1,005978
0,02
22,48131
0,013887
63,7
45,4
31,2
31,21
0,735
1,005978
0,01
22,097635
0,007394
63,9
46,3
31,2
31,21
0,6972
1,005978
0,01
22,773927
0,007014
64,2
45,5
31,2
31,21
0,7168
1,005978
0,01
22,357932
0,007211
64,1
46,4
31,2
31,21
0,7
1,005978
0,01
22,918271
0,007042
64,3
47,2
31,2
31,23
0,602
1,005978
0,03
23,511172
0,018168
64,7
47,1
31,2
31,22
0,637
1,005978
0,02
23,609068
0,012816
64,9
47,3
31,2
31,22
0,609
1,005978
0,02
23,818398
0,012253
65,3
46,3
31,2
31,22
0,6468
1,005978
0,02
23,316496
0,013013
65,2
46,5
31,2
31,22
0,6664
1,005978
0,02
23,410889
0,013408
Universitas Sumatera Utara
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
5,32
4,86
5,31
4,35
4,53
4,65
4,91
4,32
5,43
4,66
4,54
4,65
4,56
5,31
4,54
4,65
4,87
4,69
5,32
4,55
4,66
4,57
4,98
5,24
4,54
4,77
65,2
46,2
31,2
31,22
0,7448
1,005978
0,02
23,210825
0,014985
65,7
46,7
31,2
31,23
0,6804
1,005978
0,03
23,73477
0,020534
65,8
47,2
31,2
31,22
0,7434
1,005978
0,02
24,108368
0,014957
66,6
48,3
31,2
31,23
0,609
1,005978
0,03
25,13809
0,018379
67,4
48,1
31,2
31,24
0,6342
1,005979
0,04
25,320785
0,02552
68,4
48,4
31,2
31,24
0,651
1,005979
0,04
25,911191
0,026196
68,7
48,2
31,2
31,24
0,6874
1,005979
0,04
25,896756
0,02766
68,4
48,7
31,2
31,24
0,6048
1,005979
0,04
26,107787
0,024337
69,5
48,2
31,2
31,23
0,7602
1,005978
0,03
26,21224
0,022942
69,6
48,8
31,2
31,23
0,6524
1,005978
0,03
26,64949
0,019689
69,9
48,9
31,2
31,24
0,6356
1,005979
0,04
26,829115
0,025576
70,3
49,4
31,2
31,23
0,651
1,005978
0,03
27,319138
0,019647
70,7
49,6
31,2
31,24
0,6384
1,005979
0,04
27,603858
0,025689
71,4
49,8
31,2
31,23
0,7434
1,005978
0,03
28,014484
0,022435
72,1
51,3
31,2
31,24
0,6356
1,005979
0,04
29,262856
0,025576
70,6
50,2
31,2
31,25
0,651
1,005979
0,05
27,951108
0,032745
71,8
50,4
31,2
31,24
0,6818
1,005979
0,04
28,561034
0,027435
72,4
50,6
31,2
31,25
0,6566
1,005979
0,05
28,924762
0,033026
72,8
49,7
31,2
31,24
0,7448
1,005979
0,04
28,491386
0,02997
72,7
50,7
31,2
31,25
0,637
1,005979
0,05
29,108572
0,03204
72,3
51,8
31,2
31,25
0,6524
1,005979
0,05
29,659184
0,032815
71,7
51,9
31,2
31,25
0,6398
1,005979
0,05
29,480562
0,032181
72,3
51,7
31,2
31,24
0,6972
1,005979
0,04
29,599364
0,028055
72,5
52,4
31,2
31,24
0,7336
1,005979
0,04
30,124991
0,029519
72,8
53,5
31,2
31,25
0,6356
1,005979
0,05
30,933094
0,03197
72,7
53,6
31,2
31,25
0,6678
1,005979
0,05
30,954122
0,03359
0,6722
1,005978
0,031
Rata - Rata
0,020964
Dari tabel didapatkan laju perpindahan panas rata-rata pada pengujian hari
kedua yaitu sebesar :
� = 0,66013 ��/� � 1,005978��/��. � � (0,031)K
� = 0,02096 ��
Universitas Sumatera Utara
Qk vs LMTD
Qk vs LMTD
0,04
Qk(kW)
0,03
0,02
0,01
0
20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32
LMTD (oC)
Gambar 4.9 Grafik antara beban kondensor dan LMTD pada pengujian hari
kedua
Grafik diatas menunjukan bahwa besar beban kondensor terhadap beda
temperatur ( LMTD ) meningkat. Dimana bila beban meningkat berarti nilai
perbedaan temperatur rata- rata ( LMTD ) juga meningkat.
Tabel 4.6 Kerja kondensor pengujian hari ketiga
5,15
Amonia
T in T out
(oC ) (oC )
60,43 40,23
Udara
T in
T out
(oC )
(oC )
31,2
31,22
2
5,23
60,76
40,12
31,2
3
4,43
60,57
41,32
4
4,61
61,31
5
5,42
6
Waktu
(menit)
V
(m/s)
1
m
(kg/s)
Cp
(kJ/kg.K)
∆T
LMTD
Qk ( kW)
0,721
1,0059779
0,02
17,189701
0,0145062
31,22
0,7322
1,0059779
0,02
17,219935
0,0147315
31,2
31,23
0,6202
1,0059782
0,03
18,056475
0,0187172
42,14
31,2
31,23
0,6454
1,0059782
0,03
18,923614
0,0194777
62,32
41,55
31,2
31,22
0,7588
1,0059779
0,02
18,859842
0,0152667
5,21
62,46
41,34
31,2
31,22
0,7294
1,0059779
0,02
18,752033
0,0146752
7
4,23
62,75
43,53
31,2
31,24
0,5922
1,0059785
0,04
20,441885
0,0238296
8
4,57
64,1
44,34
31,2
31,24
0,6398
1,0059785
0,04
21,514407
0,025745
9
4,86
63,56
45,77
31,2
31,24
0,6804
1,0059785
0,04
22,278798
0,0273787
10
4,75
63,89
45,89
31,2
31,24
0,665
1,0059785
0,04
22,487164
0,026759
11
4,55
64,36
46,42
31,2
31,24
0,637
1,0059785
0,04
23,021709
0,0256323
12
4,34
64,81
47,12
31,2
31,24
0,6076
1,0059785
0,04
23,657722
0,0244493
13
4,56
64,78
47,34
31,2
31,25
0,6384
1,0059789
0,05
23,784778
0,0321108
14
4,13
65,41
48,35
31,2
31,25
0,5782
1,0059789
0,05
24,685904
0,0290828
15
4,87
65,98
48,32
31,2
31,25
0,6818
1,0059789
0,05
24,895509
0,0342938
16
5,21
66,32
47,32
31,2
31,24
0,7294
1,0059785
0,04
24,383643
0,0293504
17
5,32
66,78
47,34
31,2
31,24
0,7448
1,0059785
0,04
24,57693
0,0299701
18
4,17
67,35
48,76
31,2
31,26
0,5838
1,0059792
0,06
25,722099
0,0352374
19
4,62
67,31
49,23
31,2
31,26
0,6468
1,0059792
0,06
26,007771
0,03904
Universitas Sumatera Utara
20
4,67
67,58
49,35
31,2
31,26
0,6538
1,0059792
0,06
26,192955
0,0394626
21
4,43
69,23
49,42
31,2
31,26
0,6202
1,0059792
0,06
26,897225
0,0374345
22
4,76
68,57
49,87
31,2
31,26
0,6664
1,0059792
0,06
26,923055
0,0402231
23
4,86
69,3
49,21
31,2
31,26
0,6804
1,0059792
0,06
26,788422
0,0410681
24
4,56
69,79
49,68
31,2
31,25
0,6384
1,0059789
0,05
27,292235
0,0321108
25
4,78
70,36
50,21
31,2
31,26
0,6692
1,0059792
0,06
27,858
0,0403921
26
4,52
70,34
50,13
31,2
31,26
0,6328
1,0059792
0,06
27,798362
0,038195
27
4,33
70,58
50,56
31,2
31,27
0,6062
1,0059795
0,07
28,16723
0,0426877
28
4,57
70,87
50,86
31,2
31,27
0,6398
1,0059795
0,07
28,475829
0,0450538
29
4,65
71,56
51,43
31,2
31,27
0,651
1,0059795
0,07
29,117336
0,0458425
30
5,34
72,54
52,42
31,2
31,25
0,7476
1,0059789
0,05
30,149793
0,0376035
31
5,41
72,81
52,56
31,2
31,25
0,7574
1,0059789
0,05
30,34773
0,0380964
32
5,31
73,41
51,89
31,2
31,25
0,7434
1,0059789
0,05
30,16206
0,0373922
33
4,56
73,25
53,32
31,2
31,27
0,6384
1,0059795
0,07
30,996808
0,0449552
34
4,31
73,89
53,67
31,2
31,28
0,6034
1,0059798
0,08
31,47328
0,0485607
35
4,67
73,45
53,89
31,2
31,27
0,6538
1,0059795
0,07
31,434375
0,0460397
36
4,15
73,56
54,32
31,2
31,28
0,581
1,0059798
0,08
31,742029
0,0467579
37
5,43
73,47
53,78
31,2
31,26
0,7602
1,0059792
0,06
31,378248
0,0458847
38
5,32
72,78
53,34
31,2
31,26
0,7448
1,0059792
0,06
30,821135
0,0449552
39
5,16
72,89
53,75
31,2
31,26
0,7224
1,0059792
0,06
31,121246
0,0436032
40
5,21
73,31
54,21
31,2
31,27
0,7294
1,0059795
0,07
31,574967
0,0513633
0,66931
1,0059789
0,051
Rata - Rata
0,034198
Laju perpindahan panas rata-rata pada pengujian hari ketiga
� = 0,699 ��/� � 1,00598 ��/��. � � 0,051K
� = 0,03419 ��
0,06
Qk vs LMTD
Qk vs LMTD
Qk(kW)
0,05
0,04
0,03
0,02
0,01
0
20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33
LMTD (oC)
Gambar 4.10 Grafik antara beban kondensor dan LMTD pada pengujian hari
ketiga
Universitas Sumatera Utara
Dari grafik terlihat hubungan dari besar beban kondensor berpengaruh
pada selisih perbedaan temperatur rata – rata dimana makin besar selisih
perbedaan temperatur maka beban dari kondensor juga makin meningkat. Dari
pengujian ketiga ini diperoleh beban maksimum yang dihasilakan sebesar
0,0513633 kW .
Universitas Sumatera Utara
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
1. Telah dirancang bangun sebuah kondensor sebagai bagian dari mesin
pendingin siklus absorpsi dengan dimensi :
•
Panjang tube,�
= 1,452 m
•
Diameter dalam tube,��
= 0,0068 m
= 0,01028 m
•
Diameter luar tube,��
Material tube
= stainless steel 304
•
Jarak antara tube
= 0,05 m
•
Panjang tiap lintasan tube
= 0,242 m
•
Kecepatan udara
= 5 m/s
•
Ukuran kotak
= 350 x 400 x 300 ( mm)
•
Material kotak
= Triplek
•
2. Dari hasil pengujian diperoleh laju perpindahan panas rata – rata pada
kondensor pada pengujian hari pertama didapatkan sebesar 0,0189 kW,
pada pengujian hari kedua didapatkan sebesar 0,02096 kW dan pada
pengujian hari ketiga sebesar 0,03419 kW.
3. Dari hasil perancangan dan pengujian kerja kondensor memiliki perbedaan
dimana pada hasil perancangan beban kondensor sebesar 0,05699 kW,
dalam pengujian beban kondensor maksimum yang diperoleh yaitu sebesar
0,05136 kW pada pengujian hari ketiga.
5.2 Saran
Adapun saran untuk penelitian selanjutnya adalah :
1. Untuk mendapatkan laju perpindahan panas konstan lakukan pengujian
dengan panas yang masuk secara konstan dari mesin penghasil panas
dengan mengontrol rpm mesin diesel. Terhadap pembuangan panas
Universitas Sumatera Utara
melalui media pendingin sebaiknya laju aliran massa di kontrol sesuai
dengan perancangan
2. Lakukan pengujian dengan menambahkan sirip dengan tujuan untuk
memperbesar luas permukaan perpindahan panas sehingga didapatkan laju
perpindahan panas yang diserap lebih besar.
3. Gunakan fluida pendingin air untuk mengetahui perbedaan pembuangan
kalor pada kondensor.
Universitas Sumatera Utara