HAN AWAL LENGKAP
UNIVERSITAS DIPONEGORO
PENGUJIAN EFEKTIVITAS PENUKAR KALOR MULTI FLAT PLATE HEAT
EXCHANGER ALUMINIUM DENGAN ALIRAN CROSS FLOW
TUGAS SARJANA
Diajukan sebagai salah satu tugas dan syarat
Untuk memperoleh gelar Sarjana (S-1)
Disusun oleh:
ZAENAL MUTTAQIN
L2E 307 043
FAKULTAS TEKNIK
JURUSAN TEKNIK MESIN
SEMARANG
2012
i
TUGAS SARJANA
Diberikan kepada :
Nama
: Zaenal Muttaqin
NIM
: L2E 307 043
Pembimbing Pertama
: Ir. Arijanto, MT.
Pembimbing Kedua
: Ir. Bambang Yunianto, MSc.
Jangka Waktu
: 12 (Dua belas) bulan
Judul
:Pengujian Efektivitas Penukar Kalor Multi Flat Plate
HeatExcanger Aluminium Dengan Aliran Cross Flow
Isi Tugas
: Mengetahui efektifitas flat plate heat exchanger pada
aliran berlawanan arah dengan menggunakan pendingin
berupa air dan fluida panas berupa air yang dipanaskan
sampai suhu tertentu.
ii
HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS
Skripsi/Tesis/Disertasi ini adalah hasil karya saya sendiri,
dan semua sumber baik yang dikutip maupun yang dirujuk
telah saya nyatakan dengan benar.
iii
HALAMAN PENGESAHAN
Skripsi ini diajukan oleh :
Nama
: Zaenal Muttaqin
NIM
: L2E 307 043
Jurusan/Program Studi
: Teknik Mesin
Judul skripsi
: Pengujian Efektivitas Penukar Kalor Multi Flate Plate
Heat Exchanger Aluminium Dengan Aliran Cross Flow
Telah berhasil dipertahankan di hadapan Tim Penguji dan diterima sebagai
bagian persyaratan yang diperlukan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik
pada Jurusan/Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas
Diponegoro.
iv
HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI
TUGAS AKHIR UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai civitas akademika Universitas Diponegoro, saya yang bertanda tangan di
bawah ini :
Nama
NIM
Jurusan/Program Studi
Departemen
Fakultas
Jenis Karya
: Zaenal Muttaqin
: L2E 307 043
: Teknik Mesin
: Universitas Diponegoro
: Teknik
: Skripsi
demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada
Universitas Diponegoro Hak Bebas Royalti Noneksklusif (None-exclusive Royalty
Free Right) atas karya ilmiah saya yang berjudul :
PENGUJIAN EFEKTIVITAS PENUKAR KALOR MULTI FLAT PLATE HEAT
EXCHANGER ALUMINIUM DENGAN ALIRAN CROSS FLOW
beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas
Royalti/Noneksklusif
ini
Universitas
Diponegoro
berhak
menyimpan,
mengalihmedia/formatkan, mengelola dalam bentuk pangkalan data (database),
merawat dan memublikasikan tugas akhir saya selama tetap mencantumkan nama
saya sebagai penulis.
Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.
v
MOTTO
Untuk mendapatkan hasil yang baik
diperlukan persiapan yang baik.
Kegagalan menghasilkan pengalaman
dan pengalaman menghasilkan keberhasilan.
Sesungguhnya sesudah kesulitan pasti ada kemudahan.
vi
HALAMAN PERSEMBAHAN
“ Tugas Akhir ini penulis dedikasikan untuk kedua orangtua tercinta, bapak, ibu, dan
adikku, atas segala cinta kasih dan pengorbanan yang tidak terkira jasanya, yang
telah memberikan dukungan, semangat, petunjuk, dan do’a yang tulus ikhlas, serta
kepercayaan kepada penulis untuk mengemban amanah yang mulia ini. Semoga
Allah SWT senantiasa memberikan kesehatan, dan umur panjang kepada mereka
“Semua
teman-teman
exstensi
2007,
SOLIDARITY
FOREVER
mempersatukan kita sobat. Satu-satu kalian pergi, sekarang giliran aku yang pergi.
Kepada yang masih bertahan, tetap semangat kawan. PERSAHABATAN INI
TIDAK AKAN PUTUS.”
vii
Abstrak
Alat penukar kalor (Heat Exchanger) merupakan suatu peralatan yang
digunakan untuk menukarkan energi dalam bentuk panas antara fluida yang berbeda
temperatur yang dapat terjadi melalui kontak langsung maupun secara kontak tidak
langsung. Fluida yang bertukar energi dapat berupa fluida yang sama fasanya (cair
ke cair atau gas ke gas) atau dua fluida yang berbeda fasanya.
Spesimen yang digunakan dalam penelitian ini terbuat dari aluminium yang
berdimensi 330mm x 330mm dengan jarak antar plat 15 mm, dan jumlah plat 7.
Pada pengujian kali ini, fluida mengalir melalui heat exchanger dengan aliran
silang (cross flow), dengan mengukur perubahan suhu yang terjadi antara sisi
masuk dan keluar, maka dapat dihitung efektifitas perpindahan kalornya.
Dari studi eksperimen terhadap alat penukar panas jenis flat plate heat
exchanger diperoleh efektivitas yang terbaik adalah sebesar 0,382 pada temperature
atur 70oC dan pada saat laju fluida panas 5,165 lt/menit dan debit fluida dingin
sebesar 11,805 lt/menit .
Dan proses perpindahan panas yang terjadi berlangsung dengan nilai U yang
terbaik adalah sebesar 10.562.609 j/jam.m2.0C pada temperatur 70oC dan pada saat
laju fluida panas 11,015 lt/menit dan debit fluida dingin sebesar 11,085 lt/menit.
Kata kunci: Alat penukar kalor tipe plat
viii
Abstract
Heat Exchanger is an equipment used for energy in the form of heat exchange
between fluids of different temperatures that can occur through direct contact or by
indirect contact. Fluid exchange energy can be the phase of the same fluid (liquid or
gas to liquid to gas) or the phase of two different fluids.
Specimens used in this study is made of aluminum 330mm x 330mm
dimension with the distance between the plate 15 mm, and the plate 7. At this time of
testing, the fluid flows through a heat exchanger with a cross flow (cross flow).
Measuring the temperature changes that occur between the entry and exit, then the
displacement can be calculated kalornya effectiveness.
From the experimental study of heat exchanger flat plate type heat exchanger
effectiveness is best obtained at 0,382 at 70 ° C and the temperature set at the rate of
hot fluid is 5,165 liters / minute and cold fluid discharge of 11,805 liters / minute.
And heat transfer processes that occur take place with the best U value is equal to
10.562.609 j/jam.m2.0C at 70 ° C and the temperature set at the rate of hot fluid
11,015 lt / min and cold fluid discharge of 11,085 liters / minute.
Key word: Plate Heat Exchanger
ix
KATA PENGANTAR
Puji syukur tak terhingga penulis panjatkan kepada Allah S.W.T, karena berkat
rahmatnya penulis dapat menyelesaikan penulisan Tugas Sarjana yang berjudul
“Pengujian Efektivitas Penukar Kalor multi Flate Plate Heat Exchanger
Aluminium Dengan Aliran Cross Flow.” Ucapan terima kasih secara khusus
ingin penulis sampaikan kepada :
1. Ir. Arijanto, MT, selaku dosen pembimbing pertama dan Ir. Bambang Yunianto,
MSc, selaku dosen pembimbing kedua. selaku dosen pembimbing yang telah
begitu banyak memberikan bimbingan, pengarahan dan pengetahuan tentang
banyak hal kepada penulis, terutama dalam pengerjaan dan penyelesaian
Tugas Sarjana ini. (semoga bapak selalu diberi kesehatan dan panjang umur
oleh ALLAH SWT)
2. Keluarga di rumah yang telah ikut berjuang dengan banyak pengorbanan
sehingga saya terus memiliki kekuatan untuk menyelesaikan tugas akhir ini.
3. Seluruh rekan-rekan angkatan
2007 yang telah ikut serta memberikan
motivasi dalam pembuatan laporan, sehingga tugas akhir ini dapat
terselesaikan.
Penulis menyadari bahwa laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna.
Namun demikian penulis berharap semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi
pembaca. Akhir kata saran dan kritik yang membangun dari pembaca sangat
penulis harapkan demi kesempurnaan laporan Tugas Akhir ini.
Semarang,
Agustus 2012
Penulis
x
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ............................................................................................
i
HALAMAN TUGAS SARJANA ........................................................................ ii
HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS……………………………… iii
HALAMAN PENGESAHAN .............................................................................. iv
HALAMAN PERSETUJUAN PUBLIKASI………………………………… .
v
MOTTO ………………………………………………………………………… vi
HALAMAN PERSEMBAHAN .......................................................................... vii
ABSTRAKSI......................................................................................................... viii
ABSTRACT .......................................................................................................... ix
KATA PENGANTAR ..........................................................................................
x
DAFTAR ISI ......................................................................................................... xi
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xiv
DAFTAR TABEL ................................................................................................ xvi
DAFTAR NOMENKLATUR.............................................................................. xvii
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ................................................................................
1
1.2 Tujuan .............................................................................................
2
1.3 Pembatasan Masalah .......................................................................
2
1.4 MetodePenelitian.............................................................................
3
1.5 Sistematika Penulisan......................................................................
4
BAB II DASAR TEORI
2.1
Proses Perpindahan Kalor ..............................................................
5
2.1.1
Perpindahan Kalor secara Konduksi ..................................
5
2.1.2
Perpindahan Kalor secara Konveksi ..................................
8
2.1.3 Bilangan Reynolds ................................................................ 10
2.1.4 Perpindahan Panas Radiasi ................................................... 11
2.2
Alat Penukar Kalor ( Heat Exchanger ) ......................................... 12
2.2.1
Klasifikasi Alat Penukar Kalor .......................................... 14
2.2.2
Klasifikasi Penukar Kalor ................................................. 15
xi
2.3
2.4
Heat Exchanger Tipe Plat............................................................... 19
2.3.1
Kontruksi Heat Exchanger Tipe Plat ................................. 20
2.3.2
Analisis Thermal Heat Exchanger Tipe Plat ..................... 21
2.3.3
Fouling Factor .................................................................... 22
2.3.4
Analisa Efektivitas Dengan Pendekatan LMTD ................ 23
2.3.5
Metode NTU ...................................................................... 24
Aplikasi dari Plate Heat Exchanger ............................................... 25
BAB III METODE PENELITIAN
3.1
Deskripsi peralatan pengujian ........................................................ 27
3.1.1
Flat plat heat Exchanger .................................................... . 28
3.1.2
pompa air ............................................................................. 28
3.1.3
Katup pengatur (valve) ........................................................ 29
3.1.4
Flowmeter ........................................................................... 29
3.1.5
Kompor gas ......................................................................... 29
3.1.6
Reservoir ............................................................................. 29
3.1.7
Termokopel ......................................................................... 29
3.2
Kalibrasi peralatan ukur ................................................................. 30
3.3
Pengujian …. .................................................................................. 30
3.3.1
Persiapan pengujian ........................................................... 30
3.3.2
Prosedur pengujian ............................................................. 31
3.3.3
Pengambilan data dan analisa data ..................................... 32
3.3.4
Diagram alir pengujian ....................................................... 33
BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Data pengujian dan perhitungan ..................................................... 34
4.2
Contoh perhitungan nilai efektifitas aliran silang .......................... 36
4.3
Grafik perbandingan efektifitas dan pembahasan grafik ............... 38
4.4
Grafik perbandingan U dan pembahasan grafik............................. 42
BAB V PENUTUP
5.1
Kesimpulan ................................................................................... 46
5.2
Saran...... ......................................................................................... 46
xii
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Perpindahan panas konduksi pada dinding
5
Gambar 2.2 Perpindahan panas konveksi
9
Gambar 2.3. Perpindahan panas konveksi
10
Gambar 2.4. perpindahan kalor secara konveksi pada suatu pelat rata.
11
Gambar 2.5. perpindahan kalor secara radiasi.
12
Gambar 2.6. aliran parallel flow dan profil temperatur
16
Gambar 2.7. aliran counter flow dan profil temperature
17
Gambar 2.8. aliran cross flow dan profil temperatur
19
Gambar 2.9. Skema Dalam Aliran HE tipe Crossflow.
20
Gambar 2.10. Alat Penukar kalor Tipe Cross Flow
20
Gambar 2.11 . konstruksi penukar kalor tipe cros flow
21
Gambar 2.12 . contoh gambar heat exchanger tipe plat
26
Gambar 3.1. Skema alat pengujian untuk aliran searah.
28
Gambar 3.2. Gambar diagram alir pengujian
33
Gambar 4.1. Grafik hubungan efektifitas dan debit air dingin pada laju air panas
5,165 lt/min
38
Gambar 4.2. Grafik hubungan efektifitas dan debit air dingin pada laju air panas
7,125 lt/min.
39
Gambar 4.3. Grafik hubungan efektifitas dan debit air dingin pada laju air panas
9,245 lt/min.
40
Gambar 4.4. Grafik hubungan efektifitas dan debit air dingin pada laju air panas
11,015 lt/min
41
Gambar 4.5. Grafik hubungan koefisien perpindahan panas menyeluruh dan debit
air dingin pada debit air panas 5,165 lt/min
42
Gambar 4.6. Grafik hubungan koefisien perpindahan panas menyeluruh dan debit
air dingin pada debit air panas 7,125 lt/min
xiv
43
Gambar 4.7. Grafik hubungan koefisien perpindahan panas menyeluruh dan debit
air dingin pada debit air panas 9,245 lt/min
44
Gambar 4.8. Grafik hubungan koefisien perpindahan panas menyeluruh dan debit
air dingin pada debit air panas. 11,015 lt/min
xv
45
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Tabel Konduktivitas termal berbagai bahan pada 0oC ..........................
7
Tabel 4.1 Tabel debit aliran fluida panas dan debit aliran fluida dingin terukur... 35
Tabel 4.2 Tabel data suhu pada suhu 700C dan debit fluida panas 5,165 lt/min ... 35
xvi
NOMENKLATUR
Simbol
Definisi
Satuan
A
= Luas penampang perpindahan panas
cp
= panas spesifik fluida
(m2)
(kJ/kg
o
C)
Cmaks
= Laju kapasitas panas maksimum
(W/ oC)
Cmin
= Laju kapasitas panas minimum
(W/ oC)
k
= Konduktifitas termal
x
= Panjang plat
m
= Laju aliran massa fluida
(kg/s)
mh
= Laju aliran massa fluida panas
(kg/s)
mc
= Laju aliran massa fluida dingin
(kg/s)
NTU
= Number of tranfer unit atau Jumlah satuan perpindahan
Q
= Laju perpindahan kalor
(W)
q
= Laju perpindahan kalor per satuan panjang
(W/m)
Th1
= Temperatur masuk fluida panas
(oC)
Th2
= Temperatur keluar fluida panas
(oC)
Tc1
= Temperatur masuk fluida dingin
(oC)
Tc2
= Temperatur keluar fluida dingin
(oC)
U
= Koefisien perpindahan kalor menyeluruh
V
= Kecepatan aliran fluida
(W/m oC)
(m)
(W/m2 oC)
(m/s)
= Viskositas dinamik fluida
(Ns/m2)
= Densitas fluida
(Kg/m3)
= Efektifitas
T
x
= Gradien suhu terhadap jarak
xvii
(oC)
PENGUJIAN EFEKTIVITAS PENUKAR KALOR MULTI FLAT PLATE HEAT
EXCHANGER ALUMINIUM DENGAN ALIRAN CROSS FLOW
TUGAS SARJANA
Diajukan sebagai salah satu tugas dan syarat
Untuk memperoleh gelar Sarjana (S-1)
Disusun oleh:
ZAENAL MUTTAQIN
L2E 307 043
FAKULTAS TEKNIK
JURUSAN TEKNIK MESIN
SEMARANG
2012
i
TUGAS SARJANA
Diberikan kepada :
Nama
: Zaenal Muttaqin
NIM
: L2E 307 043
Pembimbing Pertama
: Ir. Arijanto, MT.
Pembimbing Kedua
: Ir. Bambang Yunianto, MSc.
Jangka Waktu
: 12 (Dua belas) bulan
Judul
:Pengujian Efektivitas Penukar Kalor Multi Flat Plate
HeatExcanger Aluminium Dengan Aliran Cross Flow
Isi Tugas
: Mengetahui efektifitas flat plate heat exchanger pada
aliran berlawanan arah dengan menggunakan pendingin
berupa air dan fluida panas berupa air yang dipanaskan
sampai suhu tertentu.
ii
HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS
Skripsi/Tesis/Disertasi ini adalah hasil karya saya sendiri,
dan semua sumber baik yang dikutip maupun yang dirujuk
telah saya nyatakan dengan benar.
iii
HALAMAN PENGESAHAN
Skripsi ini diajukan oleh :
Nama
: Zaenal Muttaqin
NIM
: L2E 307 043
Jurusan/Program Studi
: Teknik Mesin
Judul skripsi
: Pengujian Efektivitas Penukar Kalor Multi Flate Plate
Heat Exchanger Aluminium Dengan Aliran Cross Flow
Telah berhasil dipertahankan di hadapan Tim Penguji dan diterima sebagai
bagian persyaratan yang diperlukan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik
pada Jurusan/Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas
Diponegoro.
iv
HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI
TUGAS AKHIR UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai civitas akademika Universitas Diponegoro, saya yang bertanda tangan di
bawah ini :
Nama
NIM
Jurusan/Program Studi
Departemen
Fakultas
Jenis Karya
: Zaenal Muttaqin
: L2E 307 043
: Teknik Mesin
: Universitas Diponegoro
: Teknik
: Skripsi
demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada
Universitas Diponegoro Hak Bebas Royalti Noneksklusif (None-exclusive Royalty
Free Right) atas karya ilmiah saya yang berjudul :
PENGUJIAN EFEKTIVITAS PENUKAR KALOR MULTI FLAT PLATE HEAT
EXCHANGER ALUMINIUM DENGAN ALIRAN CROSS FLOW
beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas
Royalti/Noneksklusif
ini
Universitas
Diponegoro
berhak
menyimpan,
mengalihmedia/formatkan, mengelola dalam bentuk pangkalan data (database),
merawat dan memublikasikan tugas akhir saya selama tetap mencantumkan nama
saya sebagai penulis.
Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.
v
MOTTO
Untuk mendapatkan hasil yang baik
diperlukan persiapan yang baik.
Kegagalan menghasilkan pengalaman
dan pengalaman menghasilkan keberhasilan.
Sesungguhnya sesudah kesulitan pasti ada kemudahan.
vi
HALAMAN PERSEMBAHAN
“ Tugas Akhir ini penulis dedikasikan untuk kedua orangtua tercinta, bapak, ibu, dan
adikku, atas segala cinta kasih dan pengorbanan yang tidak terkira jasanya, yang
telah memberikan dukungan, semangat, petunjuk, dan do’a yang tulus ikhlas, serta
kepercayaan kepada penulis untuk mengemban amanah yang mulia ini. Semoga
Allah SWT senantiasa memberikan kesehatan, dan umur panjang kepada mereka
“Semua
teman-teman
exstensi
2007,
SOLIDARITY
FOREVER
mempersatukan kita sobat. Satu-satu kalian pergi, sekarang giliran aku yang pergi.
Kepada yang masih bertahan, tetap semangat kawan. PERSAHABATAN INI
TIDAK AKAN PUTUS.”
vii
Abstrak
Alat penukar kalor (Heat Exchanger) merupakan suatu peralatan yang
digunakan untuk menukarkan energi dalam bentuk panas antara fluida yang berbeda
temperatur yang dapat terjadi melalui kontak langsung maupun secara kontak tidak
langsung. Fluida yang bertukar energi dapat berupa fluida yang sama fasanya (cair
ke cair atau gas ke gas) atau dua fluida yang berbeda fasanya.
Spesimen yang digunakan dalam penelitian ini terbuat dari aluminium yang
berdimensi 330mm x 330mm dengan jarak antar plat 15 mm, dan jumlah plat 7.
Pada pengujian kali ini, fluida mengalir melalui heat exchanger dengan aliran
silang (cross flow), dengan mengukur perubahan suhu yang terjadi antara sisi
masuk dan keluar, maka dapat dihitung efektifitas perpindahan kalornya.
Dari studi eksperimen terhadap alat penukar panas jenis flat plate heat
exchanger diperoleh efektivitas yang terbaik adalah sebesar 0,382 pada temperature
atur 70oC dan pada saat laju fluida panas 5,165 lt/menit dan debit fluida dingin
sebesar 11,805 lt/menit .
Dan proses perpindahan panas yang terjadi berlangsung dengan nilai U yang
terbaik adalah sebesar 10.562.609 j/jam.m2.0C pada temperatur 70oC dan pada saat
laju fluida panas 11,015 lt/menit dan debit fluida dingin sebesar 11,085 lt/menit.
Kata kunci: Alat penukar kalor tipe plat
viii
Abstract
Heat Exchanger is an equipment used for energy in the form of heat exchange
between fluids of different temperatures that can occur through direct contact or by
indirect contact. Fluid exchange energy can be the phase of the same fluid (liquid or
gas to liquid to gas) or the phase of two different fluids.
Specimens used in this study is made of aluminum 330mm x 330mm
dimension with the distance between the plate 15 mm, and the plate 7. At this time of
testing, the fluid flows through a heat exchanger with a cross flow (cross flow).
Measuring the temperature changes that occur between the entry and exit, then the
displacement can be calculated kalornya effectiveness.
From the experimental study of heat exchanger flat plate type heat exchanger
effectiveness is best obtained at 0,382 at 70 ° C and the temperature set at the rate of
hot fluid is 5,165 liters / minute and cold fluid discharge of 11,805 liters / minute.
And heat transfer processes that occur take place with the best U value is equal to
10.562.609 j/jam.m2.0C at 70 ° C and the temperature set at the rate of hot fluid
11,015 lt / min and cold fluid discharge of 11,085 liters / minute.
Key word: Plate Heat Exchanger
ix
KATA PENGANTAR
Puji syukur tak terhingga penulis panjatkan kepada Allah S.W.T, karena berkat
rahmatnya penulis dapat menyelesaikan penulisan Tugas Sarjana yang berjudul
“Pengujian Efektivitas Penukar Kalor multi Flate Plate Heat Exchanger
Aluminium Dengan Aliran Cross Flow.” Ucapan terima kasih secara khusus
ingin penulis sampaikan kepada :
1. Ir. Arijanto, MT, selaku dosen pembimbing pertama dan Ir. Bambang Yunianto,
MSc, selaku dosen pembimbing kedua. selaku dosen pembimbing yang telah
begitu banyak memberikan bimbingan, pengarahan dan pengetahuan tentang
banyak hal kepada penulis, terutama dalam pengerjaan dan penyelesaian
Tugas Sarjana ini. (semoga bapak selalu diberi kesehatan dan panjang umur
oleh ALLAH SWT)
2. Keluarga di rumah yang telah ikut berjuang dengan banyak pengorbanan
sehingga saya terus memiliki kekuatan untuk menyelesaikan tugas akhir ini.
3. Seluruh rekan-rekan angkatan
2007 yang telah ikut serta memberikan
motivasi dalam pembuatan laporan, sehingga tugas akhir ini dapat
terselesaikan.
Penulis menyadari bahwa laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna.
Namun demikian penulis berharap semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi
pembaca. Akhir kata saran dan kritik yang membangun dari pembaca sangat
penulis harapkan demi kesempurnaan laporan Tugas Akhir ini.
Semarang,
Agustus 2012
Penulis
x
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ............................................................................................
i
HALAMAN TUGAS SARJANA ........................................................................ ii
HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS……………………………… iii
HALAMAN PENGESAHAN .............................................................................. iv
HALAMAN PERSETUJUAN PUBLIKASI………………………………… .
v
MOTTO ………………………………………………………………………… vi
HALAMAN PERSEMBAHAN .......................................................................... vii
ABSTRAKSI......................................................................................................... viii
ABSTRACT .......................................................................................................... ix
KATA PENGANTAR ..........................................................................................
x
DAFTAR ISI ......................................................................................................... xi
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xiv
DAFTAR TABEL ................................................................................................ xvi
DAFTAR NOMENKLATUR.............................................................................. xvii
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ................................................................................
1
1.2 Tujuan .............................................................................................
2
1.3 Pembatasan Masalah .......................................................................
2
1.4 MetodePenelitian.............................................................................
3
1.5 Sistematika Penulisan......................................................................
4
BAB II DASAR TEORI
2.1
Proses Perpindahan Kalor ..............................................................
5
2.1.1
Perpindahan Kalor secara Konduksi ..................................
5
2.1.2
Perpindahan Kalor secara Konveksi ..................................
8
2.1.3 Bilangan Reynolds ................................................................ 10
2.1.4 Perpindahan Panas Radiasi ................................................... 11
2.2
Alat Penukar Kalor ( Heat Exchanger ) ......................................... 12
2.2.1
Klasifikasi Alat Penukar Kalor .......................................... 14
2.2.2
Klasifikasi Penukar Kalor ................................................. 15
xi
2.3
2.4
Heat Exchanger Tipe Plat............................................................... 19
2.3.1
Kontruksi Heat Exchanger Tipe Plat ................................. 20
2.3.2
Analisis Thermal Heat Exchanger Tipe Plat ..................... 21
2.3.3
Fouling Factor .................................................................... 22
2.3.4
Analisa Efektivitas Dengan Pendekatan LMTD ................ 23
2.3.5
Metode NTU ...................................................................... 24
Aplikasi dari Plate Heat Exchanger ............................................... 25
BAB III METODE PENELITIAN
3.1
Deskripsi peralatan pengujian ........................................................ 27
3.1.1
Flat plat heat Exchanger .................................................... . 28
3.1.2
pompa air ............................................................................. 28
3.1.3
Katup pengatur (valve) ........................................................ 29
3.1.4
Flowmeter ........................................................................... 29
3.1.5
Kompor gas ......................................................................... 29
3.1.6
Reservoir ............................................................................. 29
3.1.7
Termokopel ......................................................................... 29
3.2
Kalibrasi peralatan ukur ................................................................. 30
3.3
Pengujian …. .................................................................................. 30
3.3.1
Persiapan pengujian ........................................................... 30
3.3.2
Prosedur pengujian ............................................................. 31
3.3.3
Pengambilan data dan analisa data ..................................... 32
3.3.4
Diagram alir pengujian ....................................................... 33
BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Data pengujian dan perhitungan ..................................................... 34
4.2
Contoh perhitungan nilai efektifitas aliran silang .......................... 36
4.3
Grafik perbandingan efektifitas dan pembahasan grafik ............... 38
4.4
Grafik perbandingan U dan pembahasan grafik............................. 42
BAB V PENUTUP
5.1
Kesimpulan ................................................................................... 46
5.2
Saran...... ......................................................................................... 46
xii
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Perpindahan panas konduksi pada dinding
5
Gambar 2.2 Perpindahan panas konveksi
9
Gambar 2.3. Perpindahan panas konveksi
10
Gambar 2.4. perpindahan kalor secara konveksi pada suatu pelat rata.
11
Gambar 2.5. perpindahan kalor secara radiasi.
12
Gambar 2.6. aliran parallel flow dan profil temperatur
16
Gambar 2.7. aliran counter flow dan profil temperature
17
Gambar 2.8. aliran cross flow dan profil temperatur
19
Gambar 2.9. Skema Dalam Aliran HE tipe Crossflow.
20
Gambar 2.10. Alat Penukar kalor Tipe Cross Flow
20
Gambar 2.11 . konstruksi penukar kalor tipe cros flow
21
Gambar 2.12 . contoh gambar heat exchanger tipe plat
26
Gambar 3.1. Skema alat pengujian untuk aliran searah.
28
Gambar 3.2. Gambar diagram alir pengujian
33
Gambar 4.1. Grafik hubungan efektifitas dan debit air dingin pada laju air panas
5,165 lt/min
38
Gambar 4.2. Grafik hubungan efektifitas dan debit air dingin pada laju air panas
7,125 lt/min.
39
Gambar 4.3. Grafik hubungan efektifitas dan debit air dingin pada laju air panas
9,245 lt/min.
40
Gambar 4.4. Grafik hubungan efektifitas dan debit air dingin pada laju air panas
11,015 lt/min
41
Gambar 4.5. Grafik hubungan koefisien perpindahan panas menyeluruh dan debit
air dingin pada debit air panas 5,165 lt/min
42
Gambar 4.6. Grafik hubungan koefisien perpindahan panas menyeluruh dan debit
air dingin pada debit air panas 7,125 lt/min
xiv
43
Gambar 4.7. Grafik hubungan koefisien perpindahan panas menyeluruh dan debit
air dingin pada debit air panas 9,245 lt/min
44
Gambar 4.8. Grafik hubungan koefisien perpindahan panas menyeluruh dan debit
air dingin pada debit air panas. 11,015 lt/min
xv
45
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Tabel Konduktivitas termal berbagai bahan pada 0oC ..........................
7
Tabel 4.1 Tabel debit aliran fluida panas dan debit aliran fluida dingin terukur... 35
Tabel 4.2 Tabel data suhu pada suhu 700C dan debit fluida panas 5,165 lt/min ... 35
xvi
NOMENKLATUR
Simbol
Definisi
Satuan
A
= Luas penampang perpindahan panas
cp
= panas spesifik fluida
(m2)
(kJ/kg
o
C)
Cmaks
= Laju kapasitas panas maksimum
(W/ oC)
Cmin
= Laju kapasitas panas minimum
(W/ oC)
k
= Konduktifitas termal
x
= Panjang plat
m
= Laju aliran massa fluida
(kg/s)
mh
= Laju aliran massa fluida panas
(kg/s)
mc
= Laju aliran massa fluida dingin
(kg/s)
NTU
= Number of tranfer unit atau Jumlah satuan perpindahan
Q
= Laju perpindahan kalor
(W)
q
= Laju perpindahan kalor per satuan panjang
(W/m)
Th1
= Temperatur masuk fluida panas
(oC)
Th2
= Temperatur keluar fluida panas
(oC)
Tc1
= Temperatur masuk fluida dingin
(oC)
Tc2
= Temperatur keluar fluida dingin
(oC)
U
= Koefisien perpindahan kalor menyeluruh
V
= Kecepatan aliran fluida
(W/m oC)
(m)
(W/m2 oC)
(m/s)
= Viskositas dinamik fluida
(Ns/m2)
= Densitas fluida
(Kg/m3)
= Efektifitas
T
x
= Gradien suhu terhadap jarak
xvii
(oC)