Analisis Efektifitas Alat Penukar Kalor Shell & Tube Dengan Fluida Panas dan Fluida Dingin Air
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Alat penukar kalor adalah suatu alat yang memungkinkan perpindahan
panas dan bisa berfungsi sebagai pemanas maupun sebagai pendingin. Biasanya,
medium pemanas dipakai uap panas (steam) dan air biasa sebagai air pendingin
(cooling water). Penukar panas dirancang sebisa mungkin agar perpindahan panas
antar fluida dapat berlangsung secara efisien.
Perpindahan panas pada alat penukar kalor biasanya melibatkan konveksi
masing-masing fluida dan konduksi sepanjang dinding yang memisahkan kedua
fluida. Laju perpindahan panas antara kedua fluida pada alat penukar kalor
bergantung pada besarnya perbedaan temperatur pada lokasi tersebut, dimana
bervariasi sepanjang alat penukar kalor.
Tidak hanya itu, kondensor dan blower pendingin ruangan yang digunakan
pada mesin pendingin ruangan juga termasuk alat penukar kalor jadi terdapat
beragam alat penukar kalor dalam kehidupan manusia yang telah dimodifikasi
sesuai dengan kebutuhan .
Sebagai contoh,kebutuhan manusia dari zaman dahulu sudah ada yaitu
ketika memasak air sampai mendidih dengan memindahkan panas dari api sampai
ketel kemudian panas tersebut memanaskan air di dalam ketel dan air paling dasar
yang menerima kalor terlebih dahulu akan naik ke permukaan dan bersikulasi
dengan air dingin dan siklus ini menghangatkan air secara terus menerus sehingga
ketel ini juga termasuk alat penukar kalor (APK).Berbagai cara dilakukan
manusia untuk memodifikasi APK tersebut untuk memenuhi kebutuhannya yang
beragam.
Demikianlah dilakukan suatu percobaan yang bertujuan untuk mengetahui
perbedaan efektifitas antara alat penukar kalor tabung sepusat dengan alat penukar
kalor shell & tube. Pemilihan alat penukar kalor shell & tube dikarenakan lebih
Universitas Sumatera Utara
2
sering dijumpai pada pabrik-pabrik dan untuk mengetahui seberapa besar
efektifitas yang bisa dicapai. Fluida yang digunakan pada alat penukar kalor ini
adalah air pada masing-masing fluida panas dan fluida dingin. Alasan pemilihan
air sebagai fluida panas dan fluida dingin karena digunakan untuk pemandian air
panas.
1.2 Tujuan Penelitian
1.Untuk mengetahui keefektifan alat penukar kalor pemanas air dengan
variasi suhu fluida panas 40°C , 50°C dan 60°C.
2. Untuk mengetahui keefektifan alat penukar kalor pemanas air dengan
variasi kapasitas aliran fluida dingin 108 l/jam, 180 l/jam dan 300 l/jam.
3. Untuk membandingkan keefektifan antara alat penukar kalor shell & tube
dengan alat penukar kalor tabung sepusat tim riset sebelumnnya.
1.3 Batasan Masalah Penelitian
1. Alat penukar kalor (pipa dalam) yang diteliti memiliki tebal pipa yang
tipis.
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 peneliti selanjutnya dalam melakukan
perawatan yaitu hasil perhitungan yang dilakukan melalui percobaan,
perhitungan teori.
1.5 Metodologi Penulisan
Metodologi penulisan yang digunakan pada penulisan skripsi ini adalah
sebagai berikut :
Universitas Sumatera Utara
3
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 dari alat
penukar kalor yang dibangun oleh tim penulis.
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 serta skema
uji dan diagram alir cara melakukan penelitian.
•
Bab IV : Hasil dan Analisa Penelitian
Universitas Sumatera Utara
4
Bab ini membahas tentang hasil data yang diperoleh dari lapangan dan
dibandingkan
dengan
hasil
perhitungan
secara
teoritis
dengan
menggunakan metode NTU.
•
Bab V : Kesimpulan dan Saran
Bab ini sebagai penutup berisikan kesimpulan dan saran yang diperoleh.
•
Daftar Pustaka
Daftar pustaka berisikan literatur yang digunakan untuk menyusun
laporan.
•
Lampiran
Pada lampiran dapat dilihat hasil data yang diperoleh dari pengujian dalam
bentuk tabel dan gambar
Universitas Sumatera Utara
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Alat penukar kalor adalah suatu alat yang memungkinkan perpindahan
panas dan bisa berfungsi sebagai pemanas maupun sebagai pendingin. Biasanya,
medium pemanas dipakai uap panas (steam) dan air biasa sebagai air pendingin
(cooling water). Penukar panas dirancang sebisa mungkin agar perpindahan panas
antar fluida dapat berlangsung secara efisien.
Perpindahan panas pada alat penukar kalor biasanya melibatkan konveksi
masing-masing fluida dan konduksi sepanjang dinding yang memisahkan kedua
fluida. Laju perpindahan panas antara kedua fluida pada alat penukar kalor
bergantung pada besarnya perbedaan temperatur pada lokasi tersebut, dimana
bervariasi sepanjang alat penukar kalor.
Tidak hanya itu, kondensor dan blower pendingin ruangan yang digunakan
pada mesin pendingin ruangan juga termasuk alat penukar kalor jadi terdapat
beragam alat penukar kalor dalam kehidupan manusia yang telah dimodifikasi
sesuai dengan kebutuhan .
Sebagai contoh,kebutuhan manusia dari zaman dahulu sudah ada yaitu
ketika memasak air sampai mendidih dengan memindahkan panas dari api sampai
ketel kemudian panas tersebut memanaskan air di dalam ketel dan air paling dasar
yang menerima kalor terlebih dahulu akan naik ke permukaan dan bersikulasi
dengan air dingin dan siklus ini menghangatkan air secara terus menerus sehingga
ketel ini juga termasuk alat penukar kalor (APK).Berbagai cara dilakukan
manusia untuk memodifikasi APK tersebut untuk memenuhi kebutuhannya yang
beragam.
Demikianlah dilakukan suatu percobaan yang bertujuan untuk mengetahui
perbedaan efektifitas antara alat penukar kalor tabung sepusat dengan alat penukar
kalor shell & tube. Pemilihan alat penukar kalor shell & tube dikarenakan lebih
Universitas Sumatera Utara
2
sering dijumpai pada pabrik-pabrik dan untuk mengetahui seberapa besar
efektifitas yang bisa dicapai. Fluida yang digunakan pada alat penukar kalor ini
adalah air pada masing-masing fluida panas dan fluida dingin. Alasan pemilihan
air sebagai fluida panas dan fluida dingin karena digunakan untuk pemandian air
panas.
1.2 Tujuan Penelitian
1.Untuk mengetahui keefektifan alat penukar kalor pemanas air dengan
variasi suhu fluida panas 40°C , 50°C dan 60°C.
2. Untuk mengetahui keefektifan alat penukar kalor pemanas air dengan
variasi kapasitas aliran fluida dingin 108 l/jam, 180 l/jam dan 300 l/jam.
3. Untuk membandingkan keefektifan antara alat penukar kalor shell & tube
dengan alat penukar kalor tabung sepusat tim riset sebelumnnya.
1.3 Batasan Masalah Penelitian
1. Alat penukar kalor (pipa dalam) yang diteliti memiliki tebal pipa yang
tipis.
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 peneliti selanjutnya dalam melakukan
perawatan yaitu hasil perhitungan yang dilakukan melalui percobaan,
perhitungan teori.
1.5 Metodologi Penulisan
Metodologi penulisan yang digunakan pada penulisan skripsi ini adalah
sebagai berikut :
Universitas Sumatera Utara
3
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 dari alat
penukar kalor yang dibangun oleh tim penulis.
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 serta skema
uji dan diagram alir cara melakukan penelitian.
•
Bab IV : Hasil dan Analisa Penelitian
Universitas Sumatera Utara
4
Bab ini membahas tentang hasil data yang diperoleh dari lapangan dan
dibandingkan
dengan
hasil
perhitungan
secara
teoritis
dengan
menggunakan metode NTU.
•
Bab V : Kesimpulan dan Saran
Bab ini sebagai penutup berisikan kesimpulan dan saran yang diperoleh.
•
Daftar Pustaka
Daftar pustaka berisikan literatur yang digunakan untuk menyusun
laporan.
•
Lampiran
Pada lampiran dapat dilihat hasil data yang diperoleh dari pengujian dalam
bentuk tabel dan gambar
Universitas Sumatera Utara