PERPINDAHAN PANAS DAN KERUGIAN TEKANAN P
JURNAL
SAINTEK
Diterbitkan oleh:
Lembaga Penelitian Institut Teknologi Medan
Analisa Kekerasan Terhadap Perbedaan Laju Pendinginan (Cool Rate) pada
Proses Quench dari Baja Karbon Menengah Tipe AISI 4140 Diameter 38 m
Susri Mizhar, Nasri Pilly
Perpindahan Panas Dan Kerugian Tekanan Pada Alat Penukar Kalor Double
Pipe Bersirip Helical Sebagai Pemanas Air Dengan Memanfaatkan Gas
Buang Mesin Diesel
Zainuddin, Jufrizal dan Eswanto
Perancangan Sistem Deteksi Dini Banjir Berbasis Web
Mahrizal Masri dan Beni Satria
Optimasi Rasio Palm Fatty Acid Desilate (PFAD) dan Sabun Logam pada
Pembuatan Pelumas Padat (Grease) Biodegradable
Sukmawati
Optimasi Aktivator Trichoderma sp. Dengan EM4 dalam Pembuatan
Kompos Organik dari Biomassa Limbah Sayur Pasar
Nyimas Yanqoritha, Lilik Haribowo, Jefry Sitorus, Uly Artha
Pembuatan dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Polymeric Foam Diperkuat
Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) Akibat Beban Tekan Statik
Mahyunis, M Yani dan Zainal Arif
Upaya Peningkatan Pelayanan Bank Dengan Menggunakan Metode Serqual
Gap Pada Bank Aceh
Muhammad Fazri Pasaribu dan Riana Puspita
Karakteristik Mekanik Komposit Rendah Bising yang Terbuat dari Bahan
Polyester dengan Pengisi Serat Rockwool Akibat Beban Tarik
Tony Siagian, M.Kamil dan Nurdiana
Pengembangan Perangkat Lunak untuk Memperkirakan Intensitas Radiasi
Matahari yang Dapat Dimanfaatkan oleh Kolektor Surya Plat Datar
Jufrizal,Zulkifli dan Himsar Ambarita
Kapasitas dan Rendemen Beberapa Tipologi Prosesing Nilam di Kabupaten
Aceh Barat
Ramayana
INSTITUT TEKNOLOGI MEDAN
Volume: 27
Nomor. 2
Medan, Juli - Desember 2013
ISSN 0854.4468
Hal: 1 s.d 82
Dari Meja Redaksi
Jurnal Ilmiah Sain dan Teknologi (SAINTEK) merupakan jurnal ilmiah yang diterbitkan
berkala setiap enam bulan, yaitu periode Januari-Juni dan Juli-Desember. Jurnal ilmiah SAINTEK
diterbitkan pertama kalinya pada tahun 1995 dengan membawa misi sebagai pelopor dalam
penerbitan media informasi perkembangan Sain dan Teknologi di Sumatera Utara. Sebagai media
Nasional, Jurnal ilmiah SAINTEK diharapkan mampu mengakomodir kebutuhan sebuah media
untuk menyebarluaskan informasi dan perkembangan terbaru bagi para peneliti dan praktisi
teknologi di Indonesia.
Dalam penerbitan periode Juli-Desember 2013, SAINTEK masih terus disempurnakan dan
diharapkan dapat membawa motivasi dan inovasi dalam bidang Sain dan Teknologi bagi
perkembangan dunia pendidikan, sekaligus membawa perkembangan IPTEKS.
Pengelola
Penasehat
:
Drs.H.Syamsuddin Djamin, MM
Prof. Dr. Ir. Ilmi Abdullah, M.Sc
Penanggung Jawab
:
Dr.Eng, Supriatno, ST., MT
Ketua Dewan Editor
:
Ir. Mustafa, MT
Sekretaris Dewan Editor
:
Pardamean Sinurat, ST., MT
Dewan Editor
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
-
Staf IT
:
Ir. Sedarta Sebayang, MT
Publikasi
:
H.M.Vivahmi, SH., M.Si.CN
Desainer
:
Mahyunis , ST., MT
Sekretariat
:
Hasan Basri Tamba, S.Pdi
Redaksi
Telp/Fax
E-mail
:
Jl.gedung Arca No.52 Medan – 20217
061-7363771; 061-7347954
Ir. Surya Murni Yunus, MT
Ir.Suwarno, MT
Ir. Riana Puspita, MT
Aja Avriana Said, ST., MT
Abdullah Muhajir., ST.,MT
Aazoki Waruwu, ST., MT
Ir. Indra Kesuma Hadi, MT
Ir. Tunggul Ganie, M,si
Ir. Syafriadi, MT
Eswanto.,ST.,M.Eng
saintek@itm.ac.id.
i
JURNAL
SAINTEK
Diterbitkan oleh:
Lembaga Penelitian Institut Teknologi Medan
DAFTAR ISI
Analisa Kekerasan Terhadap Perbedaan Laju Pendinginan (Cool Rate) pada
Proses Quench dari Baja Karbon Menengah Tipe AISI 4140 Diameter 38 m
Susri Mizhar, Nasri Pilly ...................................................................................... 1-9
Perpindahan Panas Dan Kerugian Tekanan Pada Alat Penukar Kalor Double
Pipe Bersirip Helical Sebagai Pemanas Air Dengan Memanfaatkan Gas
Buang Mesin Diesel
Zainuddin, Jufrizal dan Eswanto ....................................................................... 10-17
Perancangan Sistem Deteksi Dini Banjir Berbasis Web
Mahrizal Masri dan Beni Satria ........................................................................ 18-22
Optimasi Rasio Palm Fatty Acid Desilate (PFAD) dan Sabun Logam pada
Pembuatan Pelumas Padat (Grease) Biodegradable
Sukmawati dan Tri Hadi Jatmiko ..................................................................... 23-29
Optimasi Aktivator Trichoderma sp. Dengan EM4 dalam Pembuatan
Kompos Organik dari Biomassa Limbah Sayur Pasar
Nyimas Yanqoritha, Lilik Haribowo, Jefry Sitorus, Uly Artha ........................ 30-38
Pembuatan dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Polymeric Foam Diperkuat
Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) Akibat Beban Tekan Statik
Mahyunis, M Yani dan Zainal Arif ................................................................... 39-45
Upaya Peningkatan Pelayanan Bank Dengan Menggunakan Metode Serqual
Gap Pada Bank Aceh
Muhammad Fazri Pasaribu dan Riana Puspita .................................................. 46-54
Karakteristik Mekanik Komposit Rendah Bising yang Terbuat dari Bahan
Polyester dengan Pengisi Serat Rockwool Akibat Beban Tarik
Tony Siagian, M.Kamil dan Nurdiana .............................................................. 55-64
Pengembangan Perangkat Lunak untuk Memperkirakan Intensitas Radiasi
Matahari yang Dapat Dimanfaatkan oleh Kolektor Surya Plat Datar
Jufrizal,Zulkifli dan Himsar Ambarita .............................................................. 65-73
Kapasitas dan Rendemen Beberapa Tipologi Prosesing Nilam di Kabupaten
Aceh Barat
Ramayana ......................................................................................................... 74-82
ii
INSTITUT TEKNOLOGI MEDAN
Volume: 27
Nomor. 2
Medan, Juli - Desember 2013
ISSN 0854.4468
Hal: 1 s.d 82
Volume 27 Nomor 2
Juli - Desember 2013
PERPINDAHAN PANAS DAN KERUGIAN TEKANAN
PADA ALAT PENUKAR KALOR DOUBLE PIPE BERSIRIP HELICAL
SEBAGAI PEMANAS AIR DENGAN MEMANFAATKAN
GAS BUANG MESIN DIESEL
Zainuddin, Jufrizal, Eswanto
Staf Pengajar Jurusan Teknik Mesin - Fakultas Teknik
Institut Teknologi Medan, Jl. Gedung Arca No. 52 Medan
Telp. 061-7363771 Fax. 061-7347954
Email: zainuddin57@ymail.com
Abstrak
Kenaikan harga minyak dunia yang berdampak pada kenaikan subsidi yang harus dikeluarkan pemerintah
membuat pemerintah terpaksa menaikkan harga bahan bakar minyak (BBM). Kenaikan BBM ini menyebabkan
makin mahalnya biaya operasi yang harus dikeluarkan oleh industri yang berskala kecil maupun besar di Indonesia.
Salah satu cara untuk bisa melakukan penghematan adalah dengan teknik pemanfaatan kembali limbah panas (heat
recovery) dari mesin-mesin penggerak khususnya gas buang pada mesin-mesin diesel yang banyak digunakan di
dunia usaha. Peralatan yang gunakan dalam eksperimen ini adalah alat penukar kalor double pipe bersirip helical.
Peralatan ini terbuat dari bahan stainless steel, dalam penelitian ini dibuat beberapa variasi putaran mesin Diesel
yaitu 2500 rpm, 2750 rpm, 3000 rpm, 3250 rpm dan 3500 rpm. Sedangkan debit air juga divariasikan dari 10 l/m,
15 l/m, 20 l/m , 25 l/m dan 30 l/m. Fluida air mengalir disisi annulus dan gas buang mengalir di dalam tube.
Eksperimen ini bertujuan untuk mengetahui perpindahan panas dan penurunan tekanan pada alat penukar kalor
yang memanfaatkan gas buang mesin diesel, sehingga diperoleh besar laju perpindahan panas dan penurunan
tekanan akibat gesekan fluida pada dinding tube dan annulus.
Dari hasil penelitian yang sudah dilakukan diperoleh bahwa laju perpindahan panas dipengaruhi oleh
besarnya perpindahan kalor yang keluar dari gas buang dan debit aliran, dimana laju perpindahan panas terbesar
adalah Q= 62.356 kW dengan debit aliran 30 l/m pada putara motor diesel 3500 rpm, sedangkan penurunan
tekanan dipengaruhi oleh besarnya laju aliran massa fluida, dimana penurunan tekanan terbesar untuk setiap
masing-masing tube dan anulus adalah ∆Ptube = 0,35 Psi dan pada ∆Panulus = 8,74 Psi dengan debit aliran 30 l/m
Kata Kunci : double pipe bersirip helical, Gas buang mesin diesel, laju perpindahan panas, penurunan tekanan.
Abstract
Oil increase of price a world of affecting atm increase of subsidy which must be released government make
perforced to increase price oil fuel. Increase of this fuel cause costly of operating expenses him which must released
and also small scale industry in Indonesia. One of the way to be able with exploiting technique return hot waste (
recovery heat) of activator machines specially gas throw away at diesel engines which used many corporate world.
Equipments which use in this experiment is appliance heat exchangers of double pipe fin of helical. This equipments
made from materials of stainless steel, in this research made [some Diesel engine rotation variation that is 2500
rpm, 2750 rpm, 3000 rpm, 3250 rpm and 3500 rpm. While the flow irrigate also variation of from 10 l / m, 15 l / m,
20 l / m , 25 l / m and 30 l / m. Water fluid emit a stream of beside gas and annulus throw away to emit a stream of in
tube. This experiment aim to to know transfer of heat and degradation of pressure at appliance heat exchangers
exploiting gas throw away diesel engine, so that obtained big accelerate transfer of heat and degradation of
pressure effect of fluid friction at wall of tube and of annulus.
From result of research which have to be obtained that accelerateing transfer of heat influenced by level of
transfer of secretory heat of gas throw away and flow stream, where accelerateing transfer of biggest heat is Q=
62.356 kW, with flow stream 30 l / m at diesel rotation motor 3500 rpm, while degradation of pressure influenced by
level of accelerateing fluid mass flow, where degradation of biggest pressure to each every each annulus and tube
∆P tube = 0,35 Psi and at ∆P anulus= 8,74 with flow stream 30 l/m
Keyword : double pipe fin of helical, Gas throw away diesel engine, Rate of heat transfer, degradation of pressure
ISSN : 0854-4468
10
Volume 27 Nomor 2
Juli - Desember 2013
biaya pada proses pemanasan yang dipakai,
PENDAHULUAN
Kebutuhan akan energi setiap hari terjadi
juga dapat menurunkan temperatur gas buang
peningkatan terutama kebutuhan akan bahan
sehingga memperkecil pencemaran thermal
bakar minyak (BBM). Energi ini termasuk
udara lingkungan sangat membantu apabila
energi yang tidak dapat diperbaharui
yang
kita bisa memanfaatkan energi gas buang
mana pada suatu saat nanti energi ini akan
sebelum dilepas ke atmosfer secara sia-sia
habis. Dalam hal ini sudah banyak ilmuwan
dimanfaatkan
yang
memanaskan air.
berusaha
dahulu
untuk
mencari
solusi
tersebut.
Pada
Dalam hal ini akan diteliti suatu Alat
hakikatnya kita semua bertanggung jawab atas
Penukar Kalor jenis pipa ganda bersirip
ketersediaan bahan bakar minyak ini ada
helical yang memanfaatkan gas buang mesin
dipermukaan bumi ini.
diesel untuk memanaskan air.
memecahkan
untuk
terlebih
masalah
Setiap orang bisa mencari solusi dalam
Dalam pemasangan sirip helical pada
pemecahan masalah kelangkaan bahan bakar
saluran annulus dari suatu alat penukar kalor
minyak tersebut, diantaranya dengan cara
akan memperbesar aliran fluida yang mengalir
penghematan pemakaian bahan bakar minyak
didalammya dan juga membentuk aliran
pada pribadi setiap orang. Penghematan
berpusar (vortex) pada salurannya, dengan
pemakaian bahan bakar sangat membantu
adanya vortex tersebut akan menyebabkan
untuk menjaga kelangsungan ketersediaan
pencampuran partikel fluida yang lebih baik
bahan bakar minyak untuk seterusnya. Salah
sehingga laju perpindahan kalor akan semakin
satu cara penghematan bahan bakar adalah
meningkat. Pemasangan sirip helical juga
dengan membuat alat yang menggunakan atau
akan meningkatkan koefisien gesek pada
yang memakai bahan bakar lebih hemat dari
saluran, yang akan memperbesar penurunan
alat-alat yang sebelumnya.
tekanan (presure drop ) pada air, sehingga
Gas buang yang dihasilkan mesin diesel
menyebabkan penyerapan kalor lebih besar,
masih mengandung potensi energi thermal
oleh karena itu perlu dilakukan penelitian
yang dapat dimanfaatkan, temperatur gas
mengenai variasi debit aliran air, putaran
buang dari mesin diesel ialah bekisar antara
mesin dan tekanan gas buang terhadap
300 oC sampai dengan 600 oC. Menurut Smith
besarnya laju perpindahan kalor yang terjadi.
A.J dan King G.H, di Inggris pada tahun 1980
sebesar 259 MJ/tahun energi thermal dari gas
buang yang terbuang ke alam. Jackson R,
menyampaikan bahwa pemanfaatan gas buang
akan mempunyai keuntungan memperkecil
ISSN : 0854-4468
11
Volume 27 Nomor 2
Juli - Desember 2013
Log Mean Temperatur Difference
TINJAUAN PUSTAKA
menurut William. S yaitu :
Perpindahan panas secara termodinamika.
Besarnya kalor yang diserap fluida dingin
Th ,i
LMTD
menurut William S yaitu :
Tc ,o Th ,o Tc ,i
Th ,i Tc ,o
In
Th ,o Tc ,i
….(2.5)
.
qc = m x Cpa ir x Tc
qc = mc x Cpair (Tc,o – Tc,i)
dimana :
LMTD = Beda suhu rata-rata log (0C)
……. (2.1)
dimana :
Th,i
= Temperatur gas masuk tube (0C)
qc
Th,o
= Temperatur gas keluar tube (0C)
Tc,i
Tc,o
= Temperatur air masuk annulus (0C)
= Temperatur air keluar annulus (0C)
= Kalor yang diserap fluida dingin (kW)
.
mc = Laju aliran massa air (kg/s)
Cpair= Panas jenis air (kJ/kg 0C)
Menentukan
Tc,i= Temperatur air masuk annulus (0C)
Tc,o= Temperatur air keluar annulus (0C)
m c = Q ∙ ρair
Alat
Penukar
Kalor
Laju aliran massa fluida air :
Efektivitas
Menentukan efektivitas alat penukar
………..
(2.2)
kalor (ε) menurut William. S yaitu :
q
dimana
3
Q
= debit air (m /s)
Ρair
= density air (kg/m3)
..(2.6)
q max
dimana :
q= Kalor yang berpindah secara perpindahan
Besar kalor yang dilepaskan fluida panas
menurut William.S yaitu :
panas (kW)
qmax= Kalor maxsimum yang berpindah secara
.
qh = m h x Cp ga s x Th
perpindahan panas (kW)
.
qh = mh x Cp ga s x (Th ,i Th ,o )
….(2.3)
dimana :
qh = Kalor yang dilepas fluida panas (kW)
.
mh = Laju aliran massa gas (kg/s)
Cpgas = Panas jenis gas (kJ/kg 0C)
Th,i = Temperatur gas masuk tube (0C)
Th,o = Temperatur gas keluar tube (0C)
mc cp a ir Tc ,o Tc ,i
cp ga s Th ,i
Th ,o
qmax = Cmin x (Th,i – Tc,i)
….(2.7)
dimana :
C= Kalor sepesifik (kJ/kg.0C)
Penelitian
mengetahui
ini
bertujuan
perpindahan
panas
untuk
dan
penurunan tekanan pada alat penukar kalor
Laju aliran massa fluida Panas :
mh
Kapasitas panas maxsimum (qmax) menurut
William. S yaitu :
…..(2.4)
yang
memanfaatkan
gas
buang
mesin
diesel,dengan variasi putaran dan debit aliran
sehingga diperoleh besar laju perpindahan
Log Mean Temperatur Difference (LMTD)
ISSN : 0854-4468
12
Volume 27 Nomor 2
Juli - Desember 2013
panas dan penurunan tekanan akibat gesekan
fluida pada dinding tube dan annulus.
METODOLOGI PENELITIAN
Bahan yang digunakan dalam pengujian
ialah satu unit APK jenis double pipe bersirip
helical dengan bahan dan dimensi sebagai
berikut.
Gambar 2. Instalasi Percobaan Alat Penukar
Kalor Double Pipe Bersirip Helical
Tahap
pengambilan
data
dapat
dilaksanakan setelah seluruh tahap perakitan
Gambar 1. APK jenis double pipe bersirip
helical
Alat – alat yang dipergunakan dalam
selesai. Pengambilan data diawali dengan
menghidupkan mesin diesel pada putaran
yang di rencanakan. Gas buang dialirkan
melalui tube dan kemudian aliran air diatur
penilitian
dengan membuka keran, bukaan keran diatur
1.
2.
Mesin Diesel Isuzu Panther
Thermokopel type K
3.
Tachometer digital
dialirkan ke annulus guna dipanaskan melalui
4.
Pressure Gage
transfer panas dari gas buang dan selanjutnya
5.
Flow meter
diakhiri ketangki penyimpanan air panas
6.
Digital Thermometer
7.
Pompa Sentrifugal
sesuai besar aliran air yang di inginkan. Air
Pengukuran
dilakukan
dengan
melakukan variasi putaran mesin sepeda
motor dan laju aliran fluida air guna
mendapatkan tekanan, temperatur dan laju
aliran
pada
ukur,pengambilan
masing-masing
data
dilakukan
alat
ketika
temperatur telah stabil (steady).
Adapun data yang dibutuhkan dalam
setiap variasi putaran mesin diesel dan debit
aliran air adalah sebagai berikut:
1. Putaran mesin diesel
ISSN : 0854-4468
13
Volume 27 Nomor 2
Juli - Desember 2013
2. Debit aliran fluida air masuk pada sisi
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Penelitian
Data hasil pengukuran dalam penelitian
annulus
3. Data temperatur gas panas masuk dan
ini diperoleh dengan melakuakan pengamatan
keluar sisi tube
untuk tiap variasi debit air dan putaran mesin
4. Data temperatur fluida air masuk dan
diesel. Pencatatan data dilakukan apabila
keluar sisi annulus
temperatur
5. Perubahan tekanan pada sisi tube
telah
stabil
(steady).
Hasil
pengamatan untuk variasi debit air dan
6. Perubahan tekanan pada sisi annulus
putaran mesin diesel dapat dilihat pada tabel 1
sampai dengan tabel 5 berikut:
Tabel 1 Hasil pengamatan putaran 2500 rpm
Debit air
L/m
10
15
20
25
30
Th,i
o
C
92.7
92.7
92.7
92.7
92.7
Th,o
o
C
52.3
60.3
65.2
70.9
72.5
Tc,i
Tc,o
o
o
C
31.1
31.1
31.1
31.1
31.1
C
35.9
41.2
41.5
43.6
44.5
Q
Qmax
(kW)
3.321
10.471
14.375
21.590
27.769
(kW)
40.197
40.240
40.476
40.656
40.707
∆Pair
psi
6.05
6.19
6.34
6.63
6.92
∆Pgas
psi
0.24
0.26
0.27
0.28
0.29
Tabel 2 Hasil pengamatan 2750 rpm
Debit air
L/m
10
15
20
25
30
Th,i
o
C
95.3
95.3
95.3
95.3
95.3
Th,o
o
C
75.9
76.6
77.1
78.3
78.8
Tc,i
o
C
31.5
31.5
31.5
31.5
31.5
Tc,o
o
C
42.4
51.0
55.8
56.9
57.6
Q
(kW)
7.523
20.175
33.348
43.747
53.937
Qmax
(kW)
116.826
116.864
116.891
116.957
116.985
∆Pair
psi
6.55
6.71
6.84
6.99
7.13
Tabel 3 Hasil pengamatan 3000rpm
Debit air
L/m
10
15
20
25
30
Th,i
o
C
97.8
97.8
97.8
97.8
97.8
Th,o
o
C
79.1
79.4
79.8
80.3
83.1
Tc,i
o
C
31.9
31.9
31.9
31.9
31.9
Tc,o
o
C
56.2
58.3
58.5
60.2
60.4
Q
(kW)
16.742
27.274
36.639
48.712
62.565
Qmax
(kW)
150.803
150.825
150.855
150.892
151.101
∆Pgas
psi
0.24
0.25
0.26
0.27
0.28
∆Pair
psi
6.84
6.95
6.99
7.34
7.73
∆Pgas
psi
0.24
0.27
0.28
0.31
0.34
∆Pair
psi
6.84
6.99
7.13
7.54
7.87
∆Pgas
psi
0.24
0.28
0.30
0.33
0.35
Tabel 4 Hasil pengamatan 3250 rpm
Debit air
L/m
10
15
20
25
30
Th,i
o
C
99.8
99.8
99.8
99.8
99.8
Th,o
o
C
80.6
81.2
82.4
83.9
85.1
Tc,i
o
C
32.1
32.1
32.1
32.1
32.1
Tc,o
o
C
57.1
58.6
59.2
60.6
60.9
Q
(kW)
17.221
27.375
37.322
49.052
59.478
ISSN : 0854-4468
Qmax
(kW)
157.747
157.793
157.887
158.003
158.097
14
Volume 27 Nomor 2
Juli - Desember 2013
Tabel 5 Hasil pengamatan 3500 rpm
Debit air
L/m
10
15
20
25
30
Th,i
o
C
100.2
100.2
100.2
100.2
100.2
Th,o
o
C
81.4
82.5
82.9
84.1
85.8
Tc,i
o
C
32.1
32.1
32.1
32.1
32.1
Tc,o
o
C
59.3
60.1
60.6
61.3
62.3
Q
(kW)
18.729
28.917
39.242
50.251
62.356
∆Pair
psi
7.21
7.33
7.59
8.02
8.74
Qmax
(kW)
167.744
167.835
167.868
167.968
168.108
∆Pgas
psi
0.24
0.25
0.26
0.27
0.28
0.36
yang
telah
diperoleh, dan hasil perhitungan maka dapat
dilakukan
beberapa
analisa
berupa
ΔPtube (psi)
0.34
Pembahasan Hasil Penelitian
Dari data-data pengujian
0.32
0.30
0.28
0.26
0.24
grafik,yaitu :
0.22
0
10
20
2500 rpm
3250 rpm
180030
30
40
Debit Air, Q (l/m)
2750 rpm
3500 rpm
3000rpm
160030
Grafik 3. hubungan debit air dengan
penurunan tekanan pada tube (ΔPtube)
Qmax (watt)
140030
120030
100030
80030
60030
8.9
40030
20030
8.1
40.00
50.00
60.00
70.00
ΔPanulus (psi)
30.00
Temperatur air keluar (°C)
2500 rpm
2750 rpm
3000 rpm
3250 rpm
3500 rpm
Laju perpindahan pamns, Q (watt)
Grafik 1. hubungan Temperatur air keluar
(Tc,o) dengan kapasitas panas (Qmax)
7.3
6.5
5.7
5
15
25
Debit air, Q (l/m)
2500 rpm
3250 rpm
70030.00
2750 rpm
3500 rpm
35
3000rpm
60030.00
Grafik 4. hubungan debit air dengan
penurunan tekanan pada Anulus (ΔPanulus)
50030.00
40030.00
30030.00
20030.00
Dari
10030.00
30.00
0.10
10.10
20.10
30.10
40.10
Debit air, Q (l/m)
2500 rpm
2750 rpm
3000 rpm
3250 rpm
gambar
grafik
1
hubungan
Temperatur air keluar terhadap kapasitas
panas dengan variasi putaran mesin 2500 rpm
3500 rpm
sampai 3500 rpm dengan interval 250 rpm
Grafik 2. hubungan debit air dengan laju
perpindahan panas
terlihat bahwa temperatur tertinggi diperoleh
pada putaran 3500 rpm yaitu sebesar 62.3 oC,
ISSN : 0854-4468
15
Volume 27 Nomor 2
Juli - Desember 2013
kondisi ini terjadi seiring dengan naiknya
kondisi dingin pada temperatur normal yaitu
kapasitas panas pada alat penukar kalor
berkisar 27 oC dengan air yang keluar pada
double pipe bersirip helical, dengan kapasitas
kondisi panas dengan temperatur berkisar
panas Qmax = 158.097 kW, pada debit 30 l/m.
sampai dengan 62oC. Dari hasil penelitian dan
Pada grafik 2 yang juga adalah hasil
pengamatan yang telah dilakukan diperoleh
pengamatan atau pengukuran yang kemudian
tekanan tertinggi pada anulus yaitu 8,74 Psi
di olah datanya didapatkan bahwa hubungan
pada debit aliran 30 l/m. dengan putaran
antara debit aliran dengan laju perpindahan
motor
panas. Dari gambar grafik 2 tersebut terlihat
sesungguhnya dapat dipahami karena semakin
bahwa debit aliran fluida sangat berpengaruh
besar debit yang diberikan maka tekanannya
secara siknifikan terhadap laju perpindahan
juga akan semakin besar.
panas, dimana laju perpindahan panas terbaik
diperoleh pada putara motor diesel 3500 rpm
diesel
3500
rpm,
kondisi
ini
KESIMPULAN
Dari
yaitu sebesar 62.356 kW dengan debit aliran
hasil
penelitian
yang
sudah
dilakukan dapat disimpulkan bahwa laju
30 l/m.
Grafik 3. Adalah hubungan antara debit air
perpindahan panas dipengaruhi oleh besarnya
dengan penurunan tekanan pada tube (ΔPtube)
perpindahan kalor yang keluar dari gas buang
dimana pada tube tersebut fluida yang bekerja
dan debit aliran, dimana laju perpindahan
adalah fluida gas, yaitu gas buang yang masuk
panas terbesar adalah Q= 62.356 kW dengan
pada tube dan gas buang yang keluar tube.
debit aliran 30 l/m pada putara motor diesel
Dari hasil pengamatan yang sudah dilakukan
3500 rpm, sedangkan penurunan tekanan
di
Institut
dipengaruhi oleh besarnya laju aliran massa
Teknologi Medan dan kemudian dituangkan
fluida, dimana penurunan tekanan terbesar
dalam bentuk grafik (grafik 3) terlihat bahwa
untuk setiap masing-masing tube dan anulus
semakin bertambahnya debit aliran maka
adalah ∆Ptube = 0,35 Psi dan pada ∆Panulus =
tekanan gas yang dihasilkan juga semakin
8,74 Psi dengan debit aliran 30 l/m
laboratorium
prestasi
mesin
bertambah, dimana Tekanan tertinggi
pada
tube diperoleh pada putaran motor diesel 3250
rpm yaitu 0,35 Psi dengan debit aliran 30 l/m
o
dan temperatur 60.9 C. Sedangkan Gambar 4
merupakan grafik hubungan antara debit
aliran terhadap perbedaan tekanan pada
annulus, perbedaan tekanan yang dimaksud
disini yaitu tekanan air masuk pada annulus
DAFTAR PUSTAKA
1. Holman,J.P.dan
Jasti,
E,
(penerjemah),”Perpindahan Kalor”, Edisi
kelima , Erlangga : Jakarta, 1984
2. Kern, D. Q, “Process Heat Transfer ”,
International Student Edition, Mc. GrawHill : Japan 1950.
ISSN : 0854-4468
16
Volume 27 Nomor 2
Juli - Desember 2013
3. David P. Dewitt, Frank P. Incrorera
“ Fundamentals Of Heat and Mass
Transfer ” 3rd : Edition New York.
4. Ernest E. Ludwing, “Applied Process
Design”, For Chemical and Ptrochemical
Planst, Volume 3nd Edition.
5. John Wiley and sons, “Principles Of
Enhanced Heat Transfer ” New York.
6. Obert, Edward F, “ Internal Combution
Engines, and Air Polutan”, International
Tex
Book
Company,
Seraton
pensylvania,1968.
7. Saunders E. A. D, “Selection Design and
Construktion” New York,1924.
8. Zainuddin, Ir, (2006) “(Pengaruh Laju
Aliran Massa Gas Buang Mesin Diesel
dan Laju Aliran Massa Air terhadap
Efektifitas Alat Penukar Kalor Shell and
Tube sebagai Pemanas Air” vol. 22, No. 1,
Saintek ITM.
ISSN : 0854-4468
17
Indeks Mitra Bebestari
JURNAL ILMU SAIN DAN TEKNOLOGI (SAINTEK)
Volume 27 No. 2 Tahun 2013
Semua penerbitan volume 26 No 1 tahun 2012, semua naskah yang disumbangkan kepada
jurnal SAINTEK telah ditelaah oleh mitra bestari ( peer reviewers) berikut ini :
1. Ir.Sumargo. , Ph.D (Politeknik Negeri Bandung)
2. Prof. Dr. Ir. Ilmi Abdullah, M.Sc (Institut Teknologi Medan)
3. Dr. Zeffitni, MT (Universitas Tadolako )
4. Dr.Ir.Azhari, M.Sc (Universitas Malikul Saleh )
5. Dr. Muhammad Irwanto, ST., MT (Institut Teknologi Medan)
6. Ir. Refdinal Nazir, Ph.D (Universitas Andalas)
7. Dr.Eng.Supriatno, ST.MT (Institut Teknologi Medan)
Petunjuk bagi (Calon) Penulis
JURNAL ILMU SAIN DAN TEKNOLOGI (SAINTEK)
1. Artikel yang ditulis untuk SAINTEK adalah hasil penelitian di bidang Ilmu
Pengetahuan dan Teknologi. Naskah diketik dengan program Microsoft Word, huruf
Times New Roman, ukuran 12 point, dengan spasi ganda, dicetak pada kertas A4
dengan panjang maksimum 10 halaman, dan diserahkan dalam bentuk print-out
sebanyak 3 eksemplar beserta soft-copy-nya. Pengiriman naskah juga dapat dilakukan
sebagai attachment e-mail ke alamat: saintek@itm.ac.id.
2. Artikel ditulis dalam bahasa Indonesia atau Inggris, dengan sistematika artikel
adalah judul, nama penulis, abstrak disertai kata kunci, pendahuluan, metode, hasil
dan pembahasan, kesimpulan, serta daftar rujukan.
3. Judul artikel dalam bahasa Indonesia tidak boleh lebih dari 14 kata, sedangkan judul
dalam bahasa Inggris tidak boleh lebih dari 12 kata. Judul dicetak dengan huruf
kapital ditengah-tengah dengan ukuran huruf 14 point.
4. Nama penulis artikel dicantumkan tanpa gelar akademik, disertai lembaga asal, dan
ditempatkan dibawah judul artikel. Dalam hal naskah ditulis oleh tim, penyunting
hanya berhubungan dengan penulis utama atau penulis yang namanya tercantum pada
urutan pertama. Penulis utama harus mencantumkan alamat korespondensi atau email.
5. Abstrak dan kata kunci ditulis dalam bahasa Indonesia dan Inggris. Panjang masingmasing abstrak 100-150 kata, sedangkan jumlah kata kunci 3-5 kata. Abstrak minimal
berisi judul, tujuan, metode, dan hasil penelitian.
6. Pendahuluan berisi latar belakang, konteks penelitian, hasil kajian pustaka, dan tujuan
penelitian. Seluruh bagian pendahuluan dipaparkan secara terintegrasi dalam bentuk
paraghraf-paraghraf, dengan panjang 20-25% dari total panjang artikel.
7. Metode berisi paparan dalam bentuk paraghraf tentang rancangan penelitian, sumber
data, teknik pengambilan data, dan analisis data yang secara nyata dilakukan peneliti,
dengan panjang 10-15% dari total panjang artikel.
8. Hasil penelitian berisi uraian hasil analisis yang berkaitan dengan pertanyaan
penelitian. Setiap hasil penelitian harus dibahas. Pembahasan berisi pemaknaan hasil
dan pembandingan dengan teori dan/atau hasil penelitian sejenis. Panjang uraian hasil
dan pembahasan 40-60% dari panjang artikel.
9. Kesimpulan berisi temuan penelitian yang berupa jawaban atas pertanyaan penelitian
atau berupa intisari hasil pembahasan, disajikan dalam bentuk peragraf.
10. Daftar rujukan hanya memuat sumber-sumber yang dirujuk, dan semua sumber yang
dirujuk harus tercantum dalam daftar rujukan. Sumber rujukan minimal 80% berupa
pustaka terbitan 10 tahun terakhir. Rujukan yang digunakan adalah sumber-sumber
primer berupa artikel-artikel penelitian dalam jurnal atau laporan penelitian (termasuk
skripsi, tesis, disertasi). Artikel yang dimuat di SAINTEK disarankan untuk
digunakan sebagai rujukan.
11. Perujukan dan pengutipan menggunakan teknik rujukan berkurung (nama akhir,
tahun). Pencantuman sumber pada kutipan langsung hendaknya disertai keterangan
tentang nomor halaman tempat asal kutipan. Contoh: untuk satu orang (Bacon, 2003:
47).; untuk dua orang (Leder dan Brono, 2005: 89); untuk lebih dua orang (Basuki,
dkk., 2006: 123)
12. Daftar rujukan disusun dengan tata cara seperti contoh berikut ini dan diurut secara
alfabetis atau abjad.
Jurnal Ilmiah, Majalah, Prosiding:
Garside, J. dan John, M.R., 2001, “Velocity Voidage Relationships for Fluidization in
Solid-Liquid Systems”, Ind. Eng. Chem. Process, hal. 206-213.
Buku:
Anderson,R.V.; Molerus, O.; dan Dickson,V.D.,1999, Principle of Flowin Disperse
Systems, Edisi 1, Chapman Hall, London.
Handbook:
Hovmand, S., 2005, “Fluidized Bed Drying”, in A.S. Mujumdar Ed. Handbook of
Industrial Drying, Edisi ke-2, Macel Dekker, New York, hal. 195-234.
Disertasi, Tesis, Skripsi, Laporan Penelitian:
Setiawan, B., 2002, “Flow Patterns of Coal Water Moxture in an Agitated Tank”,
Master Thesis, Tokyo Institute of Technology, Tokyo.
Buku terjemahan:
Bacon, D.; Jacky, H.G., dan Rudof, N.P., 1998., Pengantar Termodinamika .
Terjemahan oleh Arief Santoso, 1997. Usaha Nasional, Medan.
Paten:
Primarck, H.S., 1992, “Method of Stabilizing Polyvalent Metal Solutions”, U.S.,
Patent No. 4,373,104.
Dokumen resmi:
Pusat Pembinaan dan pengembangan Bahasa, 1978. Pedoman Penulisan Laporan
Penelitian, Jakarta.
13. Semua naskah ditelaah oleh mitra bebestari (reviewers) yang ditunjuk oleh
penyunting menurut bidang kepakarannya. Penulis diberi kesempatan untuk
melakukan perbaikan (revisi) naskah atas dasar rekomendasi dari mitra bebestari atau
penyunting.
SAINTEK
Diterbitkan oleh:
Lembaga Penelitian Institut Teknologi Medan
Analisa Kekerasan Terhadap Perbedaan Laju Pendinginan (Cool Rate) pada
Proses Quench dari Baja Karbon Menengah Tipe AISI 4140 Diameter 38 m
Susri Mizhar, Nasri Pilly
Perpindahan Panas Dan Kerugian Tekanan Pada Alat Penukar Kalor Double
Pipe Bersirip Helical Sebagai Pemanas Air Dengan Memanfaatkan Gas
Buang Mesin Diesel
Zainuddin, Jufrizal dan Eswanto
Perancangan Sistem Deteksi Dini Banjir Berbasis Web
Mahrizal Masri dan Beni Satria
Optimasi Rasio Palm Fatty Acid Desilate (PFAD) dan Sabun Logam pada
Pembuatan Pelumas Padat (Grease) Biodegradable
Sukmawati
Optimasi Aktivator Trichoderma sp. Dengan EM4 dalam Pembuatan
Kompos Organik dari Biomassa Limbah Sayur Pasar
Nyimas Yanqoritha, Lilik Haribowo, Jefry Sitorus, Uly Artha
Pembuatan dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Polymeric Foam Diperkuat
Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) Akibat Beban Tekan Statik
Mahyunis, M Yani dan Zainal Arif
Upaya Peningkatan Pelayanan Bank Dengan Menggunakan Metode Serqual
Gap Pada Bank Aceh
Muhammad Fazri Pasaribu dan Riana Puspita
Karakteristik Mekanik Komposit Rendah Bising yang Terbuat dari Bahan
Polyester dengan Pengisi Serat Rockwool Akibat Beban Tarik
Tony Siagian, M.Kamil dan Nurdiana
Pengembangan Perangkat Lunak untuk Memperkirakan Intensitas Radiasi
Matahari yang Dapat Dimanfaatkan oleh Kolektor Surya Plat Datar
Jufrizal,Zulkifli dan Himsar Ambarita
Kapasitas dan Rendemen Beberapa Tipologi Prosesing Nilam di Kabupaten
Aceh Barat
Ramayana
INSTITUT TEKNOLOGI MEDAN
Volume: 27
Nomor. 2
Medan, Juli - Desember 2013
ISSN 0854.4468
Hal: 1 s.d 82
Dari Meja Redaksi
Jurnal Ilmiah Sain dan Teknologi (SAINTEK) merupakan jurnal ilmiah yang diterbitkan
berkala setiap enam bulan, yaitu periode Januari-Juni dan Juli-Desember. Jurnal ilmiah SAINTEK
diterbitkan pertama kalinya pada tahun 1995 dengan membawa misi sebagai pelopor dalam
penerbitan media informasi perkembangan Sain dan Teknologi di Sumatera Utara. Sebagai media
Nasional, Jurnal ilmiah SAINTEK diharapkan mampu mengakomodir kebutuhan sebuah media
untuk menyebarluaskan informasi dan perkembangan terbaru bagi para peneliti dan praktisi
teknologi di Indonesia.
Dalam penerbitan periode Juli-Desember 2013, SAINTEK masih terus disempurnakan dan
diharapkan dapat membawa motivasi dan inovasi dalam bidang Sain dan Teknologi bagi
perkembangan dunia pendidikan, sekaligus membawa perkembangan IPTEKS.
Pengelola
Penasehat
:
Drs.H.Syamsuddin Djamin, MM
Prof. Dr. Ir. Ilmi Abdullah, M.Sc
Penanggung Jawab
:
Dr.Eng, Supriatno, ST., MT
Ketua Dewan Editor
:
Ir. Mustafa, MT
Sekretaris Dewan Editor
:
Pardamean Sinurat, ST., MT
Dewan Editor
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
-
Staf IT
:
Ir. Sedarta Sebayang, MT
Publikasi
:
H.M.Vivahmi, SH., M.Si.CN
Desainer
:
Mahyunis , ST., MT
Sekretariat
:
Hasan Basri Tamba, S.Pdi
Redaksi
Telp/Fax
:
Jl.gedung Arca No.52 Medan – 20217
061-7363771; 061-7347954
Ir. Surya Murni Yunus, MT
Ir.Suwarno, MT
Ir. Riana Puspita, MT
Aja Avriana Said, ST., MT
Abdullah Muhajir., ST.,MT
Aazoki Waruwu, ST., MT
Ir. Indra Kesuma Hadi, MT
Ir. Tunggul Ganie, M,si
Ir. Syafriadi, MT
Eswanto.,ST.,M.Eng
saintek@itm.ac.id.
i
JURNAL
SAINTEK
Diterbitkan oleh:
Lembaga Penelitian Institut Teknologi Medan
DAFTAR ISI
Analisa Kekerasan Terhadap Perbedaan Laju Pendinginan (Cool Rate) pada
Proses Quench dari Baja Karbon Menengah Tipe AISI 4140 Diameter 38 m
Susri Mizhar, Nasri Pilly ...................................................................................... 1-9
Perpindahan Panas Dan Kerugian Tekanan Pada Alat Penukar Kalor Double
Pipe Bersirip Helical Sebagai Pemanas Air Dengan Memanfaatkan Gas
Buang Mesin Diesel
Zainuddin, Jufrizal dan Eswanto ....................................................................... 10-17
Perancangan Sistem Deteksi Dini Banjir Berbasis Web
Mahrizal Masri dan Beni Satria ........................................................................ 18-22
Optimasi Rasio Palm Fatty Acid Desilate (PFAD) dan Sabun Logam pada
Pembuatan Pelumas Padat (Grease) Biodegradable
Sukmawati dan Tri Hadi Jatmiko ..................................................................... 23-29
Optimasi Aktivator Trichoderma sp. Dengan EM4 dalam Pembuatan
Kompos Organik dari Biomassa Limbah Sayur Pasar
Nyimas Yanqoritha, Lilik Haribowo, Jefry Sitorus, Uly Artha ........................ 30-38
Pembuatan dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Polymeric Foam Diperkuat
Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) Akibat Beban Tekan Statik
Mahyunis, M Yani dan Zainal Arif ................................................................... 39-45
Upaya Peningkatan Pelayanan Bank Dengan Menggunakan Metode Serqual
Gap Pada Bank Aceh
Muhammad Fazri Pasaribu dan Riana Puspita .................................................. 46-54
Karakteristik Mekanik Komposit Rendah Bising yang Terbuat dari Bahan
Polyester dengan Pengisi Serat Rockwool Akibat Beban Tarik
Tony Siagian, M.Kamil dan Nurdiana .............................................................. 55-64
Pengembangan Perangkat Lunak untuk Memperkirakan Intensitas Radiasi
Matahari yang Dapat Dimanfaatkan oleh Kolektor Surya Plat Datar
Jufrizal,Zulkifli dan Himsar Ambarita .............................................................. 65-73
Kapasitas dan Rendemen Beberapa Tipologi Prosesing Nilam di Kabupaten
Aceh Barat
Ramayana ......................................................................................................... 74-82
ii
INSTITUT TEKNOLOGI MEDAN
Volume: 27
Nomor. 2
Medan, Juli - Desember 2013
ISSN 0854.4468
Hal: 1 s.d 82
Volume 27 Nomor 2
Juli - Desember 2013
PERPINDAHAN PANAS DAN KERUGIAN TEKANAN
PADA ALAT PENUKAR KALOR DOUBLE PIPE BERSIRIP HELICAL
SEBAGAI PEMANAS AIR DENGAN MEMANFAATKAN
GAS BUANG MESIN DIESEL
Zainuddin, Jufrizal, Eswanto
Staf Pengajar Jurusan Teknik Mesin - Fakultas Teknik
Institut Teknologi Medan, Jl. Gedung Arca No. 52 Medan
Telp. 061-7363771 Fax. 061-7347954
Email: zainuddin57@ymail.com
Abstrak
Kenaikan harga minyak dunia yang berdampak pada kenaikan subsidi yang harus dikeluarkan pemerintah
membuat pemerintah terpaksa menaikkan harga bahan bakar minyak (BBM). Kenaikan BBM ini menyebabkan
makin mahalnya biaya operasi yang harus dikeluarkan oleh industri yang berskala kecil maupun besar di Indonesia.
Salah satu cara untuk bisa melakukan penghematan adalah dengan teknik pemanfaatan kembali limbah panas (heat
recovery) dari mesin-mesin penggerak khususnya gas buang pada mesin-mesin diesel yang banyak digunakan di
dunia usaha. Peralatan yang gunakan dalam eksperimen ini adalah alat penukar kalor double pipe bersirip helical.
Peralatan ini terbuat dari bahan stainless steel, dalam penelitian ini dibuat beberapa variasi putaran mesin Diesel
yaitu 2500 rpm, 2750 rpm, 3000 rpm, 3250 rpm dan 3500 rpm. Sedangkan debit air juga divariasikan dari 10 l/m,
15 l/m, 20 l/m , 25 l/m dan 30 l/m. Fluida air mengalir disisi annulus dan gas buang mengalir di dalam tube.
Eksperimen ini bertujuan untuk mengetahui perpindahan panas dan penurunan tekanan pada alat penukar kalor
yang memanfaatkan gas buang mesin diesel, sehingga diperoleh besar laju perpindahan panas dan penurunan
tekanan akibat gesekan fluida pada dinding tube dan annulus.
Dari hasil penelitian yang sudah dilakukan diperoleh bahwa laju perpindahan panas dipengaruhi oleh
besarnya perpindahan kalor yang keluar dari gas buang dan debit aliran, dimana laju perpindahan panas terbesar
adalah Q= 62.356 kW dengan debit aliran 30 l/m pada putara motor diesel 3500 rpm, sedangkan penurunan
tekanan dipengaruhi oleh besarnya laju aliran massa fluida, dimana penurunan tekanan terbesar untuk setiap
masing-masing tube dan anulus adalah ∆Ptube = 0,35 Psi dan pada ∆Panulus = 8,74 Psi dengan debit aliran 30 l/m
Kata Kunci : double pipe bersirip helical, Gas buang mesin diesel, laju perpindahan panas, penurunan tekanan.
Abstract
Oil increase of price a world of affecting atm increase of subsidy which must be released government make
perforced to increase price oil fuel. Increase of this fuel cause costly of operating expenses him which must released
and also small scale industry in Indonesia. One of the way to be able with exploiting technique return hot waste (
recovery heat) of activator machines specially gas throw away at diesel engines which used many corporate world.
Equipments which use in this experiment is appliance heat exchangers of double pipe fin of helical. This equipments
made from materials of stainless steel, in this research made [some Diesel engine rotation variation that is 2500
rpm, 2750 rpm, 3000 rpm, 3250 rpm and 3500 rpm. While the flow irrigate also variation of from 10 l / m, 15 l / m,
20 l / m , 25 l / m and 30 l / m. Water fluid emit a stream of beside gas and annulus throw away to emit a stream of in
tube. This experiment aim to to know transfer of heat and degradation of pressure at appliance heat exchangers
exploiting gas throw away diesel engine, so that obtained big accelerate transfer of heat and degradation of
pressure effect of fluid friction at wall of tube and of annulus.
From result of research which have to be obtained that accelerateing transfer of heat influenced by level of
transfer of secretory heat of gas throw away and flow stream, where accelerateing transfer of biggest heat is Q=
62.356 kW, with flow stream 30 l / m at diesel rotation motor 3500 rpm, while degradation of pressure influenced by
level of accelerateing fluid mass flow, where degradation of biggest pressure to each every each annulus and tube
∆P tube = 0,35 Psi and at ∆P anulus= 8,74 with flow stream 30 l/m
Keyword : double pipe fin of helical, Gas throw away diesel engine, Rate of heat transfer, degradation of pressure
ISSN : 0854-4468
10
Volume 27 Nomor 2
Juli - Desember 2013
biaya pada proses pemanasan yang dipakai,
PENDAHULUAN
Kebutuhan akan energi setiap hari terjadi
juga dapat menurunkan temperatur gas buang
peningkatan terutama kebutuhan akan bahan
sehingga memperkecil pencemaran thermal
bakar minyak (BBM). Energi ini termasuk
udara lingkungan sangat membantu apabila
energi yang tidak dapat diperbaharui
yang
kita bisa memanfaatkan energi gas buang
mana pada suatu saat nanti energi ini akan
sebelum dilepas ke atmosfer secara sia-sia
habis. Dalam hal ini sudah banyak ilmuwan
dimanfaatkan
yang
memanaskan air.
berusaha
dahulu
untuk
mencari
solusi
tersebut.
Pada
Dalam hal ini akan diteliti suatu Alat
hakikatnya kita semua bertanggung jawab atas
Penukar Kalor jenis pipa ganda bersirip
ketersediaan bahan bakar minyak ini ada
helical yang memanfaatkan gas buang mesin
dipermukaan bumi ini.
diesel untuk memanaskan air.
memecahkan
untuk
terlebih
masalah
Setiap orang bisa mencari solusi dalam
Dalam pemasangan sirip helical pada
pemecahan masalah kelangkaan bahan bakar
saluran annulus dari suatu alat penukar kalor
minyak tersebut, diantaranya dengan cara
akan memperbesar aliran fluida yang mengalir
penghematan pemakaian bahan bakar minyak
didalammya dan juga membentuk aliran
pada pribadi setiap orang. Penghematan
berpusar (vortex) pada salurannya, dengan
pemakaian bahan bakar sangat membantu
adanya vortex tersebut akan menyebabkan
untuk menjaga kelangsungan ketersediaan
pencampuran partikel fluida yang lebih baik
bahan bakar minyak untuk seterusnya. Salah
sehingga laju perpindahan kalor akan semakin
satu cara penghematan bahan bakar adalah
meningkat. Pemasangan sirip helical juga
dengan membuat alat yang menggunakan atau
akan meningkatkan koefisien gesek pada
yang memakai bahan bakar lebih hemat dari
saluran, yang akan memperbesar penurunan
alat-alat yang sebelumnya.
tekanan (presure drop ) pada air, sehingga
Gas buang yang dihasilkan mesin diesel
menyebabkan penyerapan kalor lebih besar,
masih mengandung potensi energi thermal
oleh karena itu perlu dilakukan penelitian
yang dapat dimanfaatkan, temperatur gas
mengenai variasi debit aliran air, putaran
buang dari mesin diesel ialah bekisar antara
mesin dan tekanan gas buang terhadap
300 oC sampai dengan 600 oC. Menurut Smith
besarnya laju perpindahan kalor yang terjadi.
A.J dan King G.H, di Inggris pada tahun 1980
sebesar 259 MJ/tahun energi thermal dari gas
buang yang terbuang ke alam. Jackson R,
menyampaikan bahwa pemanfaatan gas buang
akan mempunyai keuntungan memperkecil
ISSN : 0854-4468
11
Volume 27 Nomor 2
Juli - Desember 2013
Log Mean Temperatur Difference
TINJAUAN PUSTAKA
menurut William. S yaitu :
Perpindahan panas secara termodinamika.
Besarnya kalor yang diserap fluida dingin
Th ,i
LMTD
menurut William S yaitu :
Tc ,o Th ,o Tc ,i
Th ,i Tc ,o
In
Th ,o Tc ,i
….(2.5)
.
qc = m x Cpa ir x Tc
qc = mc x Cpair (Tc,o – Tc,i)
dimana :
LMTD = Beda suhu rata-rata log (0C)
……. (2.1)
dimana :
Th,i
= Temperatur gas masuk tube (0C)
qc
Th,o
= Temperatur gas keluar tube (0C)
Tc,i
Tc,o
= Temperatur air masuk annulus (0C)
= Temperatur air keluar annulus (0C)
= Kalor yang diserap fluida dingin (kW)
.
mc = Laju aliran massa air (kg/s)
Cpair= Panas jenis air (kJ/kg 0C)
Menentukan
Tc,i= Temperatur air masuk annulus (0C)
Tc,o= Temperatur air keluar annulus (0C)
m c = Q ∙ ρair
Alat
Penukar
Kalor
Laju aliran massa fluida air :
Efektivitas
Menentukan efektivitas alat penukar
………..
(2.2)
kalor (ε) menurut William. S yaitu :
q
dimana
3
Q
= debit air (m /s)
Ρair
= density air (kg/m3)
..(2.6)
q max
dimana :
q= Kalor yang berpindah secara perpindahan
Besar kalor yang dilepaskan fluida panas
menurut William.S yaitu :
panas (kW)
qmax= Kalor maxsimum yang berpindah secara
.
qh = m h x Cp ga s x Th
perpindahan panas (kW)
.
qh = mh x Cp ga s x (Th ,i Th ,o )
….(2.3)
dimana :
qh = Kalor yang dilepas fluida panas (kW)
.
mh = Laju aliran massa gas (kg/s)
Cpgas = Panas jenis gas (kJ/kg 0C)
Th,i = Temperatur gas masuk tube (0C)
Th,o = Temperatur gas keluar tube (0C)
mc cp a ir Tc ,o Tc ,i
cp ga s Th ,i
Th ,o
qmax = Cmin x (Th,i – Tc,i)
….(2.7)
dimana :
C= Kalor sepesifik (kJ/kg.0C)
Penelitian
mengetahui
ini
bertujuan
perpindahan
panas
untuk
dan
penurunan tekanan pada alat penukar kalor
Laju aliran massa fluida Panas :
mh
Kapasitas panas maxsimum (qmax) menurut
William. S yaitu :
…..(2.4)
yang
memanfaatkan
gas
buang
mesin
diesel,dengan variasi putaran dan debit aliran
sehingga diperoleh besar laju perpindahan
Log Mean Temperatur Difference (LMTD)
ISSN : 0854-4468
12
Volume 27 Nomor 2
Juli - Desember 2013
panas dan penurunan tekanan akibat gesekan
fluida pada dinding tube dan annulus.
METODOLOGI PENELITIAN
Bahan yang digunakan dalam pengujian
ialah satu unit APK jenis double pipe bersirip
helical dengan bahan dan dimensi sebagai
berikut.
Gambar 2. Instalasi Percobaan Alat Penukar
Kalor Double Pipe Bersirip Helical
Tahap
pengambilan
data
dapat
dilaksanakan setelah seluruh tahap perakitan
Gambar 1. APK jenis double pipe bersirip
helical
Alat – alat yang dipergunakan dalam
selesai. Pengambilan data diawali dengan
menghidupkan mesin diesel pada putaran
yang di rencanakan. Gas buang dialirkan
melalui tube dan kemudian aliran air diatur
penilitian
dengan membuka keran, bukaan keran diatur
1.
2.
Mesin Diesel Isuzu Panther
Thermokopel type K
3.
Tachometer digital
dialirkan ke annulus guna dipanaskan melalui
4.
Pressure Gage
transfer panas dari gas buang dan selanjutnya
5.
Flow meter
diakhiri ketangki penyimpanan air panas
6.
Digital Thermometer
7.
Pompa Sentrifugal
sesuai besar aliran air yang di inginkan. Air
Pengukuran
dilakukan
dengan
melakukan variasi putaran mesin sepeda
motor dan laju aliran fluida air guna
mendapatkan tekanan, temperatur dan laju
aliran
pada
ukur,pengambilan
masing-masing
data
dilakukan
alat
ketika
temperatur telah stabil (steady).
Adapun data yang dibutuhkan dalam
setiap variasi putaran mesin diesel dan debit
aliran air adalah sebagai berikut:
1. Putaran mesin diesel
ISSN : 0854-4468
13
Volume 27 Nomor 2
Juli - Desember 2013
2. Debit aliran fluida air masuk pada sisi
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Penelitian
Data hasil pengukuran dalam penelitian
annulus
3. Data temperatur gas panas masuk dan
ini diperoleh dengan melakuakan pengamatan
keluar sisi tube
untuk tiap variasi debit air dan putaran mesin
4. Data temperatur fluida air masuk dan
diesel. Pencatatan data dilakukan apabila
keluar sisi annulus
temperatur
5. Perubahan tekanan pada sisi tube
telah
stabil
(steady).
Hasil
pengamatan untuk variasi debit air dan
6. Perubahan tekanan pada sisi annulus
putaran mesin diesel dapat dilihat pada tabel 1
sampai dengan tabel 5 berikut:
Tabel 1 Hasil pengamatan putaran 2500 rpm
Debit air
L/m
10
15
20
25
30
Th,i
o
C
92.7
92.7
92.7
92.7
92.7
Th,o
o
C
52.3
60.3
65.2
70.9
72.5
Tc,i
Tc,o
o
o
C
31.1
31.1
31.1
31.1
31.1
C
35.9
41.2
41.5
43.6
44.5
Q
Qmax
(kW)
3.321
10.471
14.375
21.590
27.769
(kW)
40.197
40.240
40.476
40.656
40.707
∆Pair
psi
6.05
6.19
6.34
6.63
6.92
∆Pgas
psi
0.24
0.26
0.27
0.28
0.29
Tabel 2 Hasil pengamatan 2750 rpm
Debit air
L/m
10
15
20
25
30
Th,i
o
C
95.3
95.3
95.3
95.3
95.3
Th,o
o
C
75.9
76.6
77.1
78.3
78.8
Tc,i
o
C
31.5
31.5
31.5
31.5
31.5
Tc,o
o
C
42.4
51.0
55.8
56.9
57.6
Q
(kW)
7.523
20.175
33.348
43.747
53.937
Qmax
(kW)
116.826
116.864
116.891
116.957
116.985
∆Pair
psi
6.55
6.71
6.84
6.99
7.13
Tabel 3 Hasil pengamatan 3000rpm
Debit air
L/m
10
15
20
25
30
Th,i
o
C
97.8
97.8
97.8
97.8
97.8
Th,o
o
C
79.1
79.4
79.8
80.3
83.1
Tc,i
o
C
31.9
31.9
31.9
31.9
31.9
Tc,o
o
C
56.2
58.3
58.5
60.2
60.4
Q
(kW)
16.742
27.274
36.639
48.712
62.565
Qmax
(kW)
150.803
150.825
150.855
150.892
151.101
∆Pgas
psi
0.24
0.25
0.26
0.27
0.28
∆Pair
psi
6.84
6.95
6.99
7.34
7.73
∆Pgas
psi
0.24
0.27
0.28
0.31
0.34
∆Pair
psi
6.84
6.99
7.13
7.54
7.87
∆Pgas
psi
0.24
0.28
0.30
0.33
0.35
Tabel 4 Hasil pengamatan 3250 rpm
Debit air
L/m
10
15
20
25
30
Th,i
o
C
99.8
99.8
99.8
99.8
99.8
Th,o
o
C
80.6
81.2
82.4
83.9
85.1
Tc,i
o
C
32.1
32.1
32.1
32.1
32.1
Tc,o
o
C
57.1
58.6
59.2
60.6
60.9
Q
(kW)
17.221
27.375
37.322
49.052
59.478
ISSN : 0854-4468
Qmax
(kW)
157.747
157.793
157.887
158.003
158.097
14
Volume 27 Nomor 2
Juli - Desember 2013
Tabel 5 Hasil pengamatan 3500 rpm
Debit air
L/m
10
15
20
25
30
Th,i
o
C
100.2
100.2
100.2
100.2
100.2
Th,o
o
C
81.4
82.5
82.9
84.1
85.8
Tc,i
o
C
32.1
32.1
32.1
32.1
32.1
Tc,o
o
C
59.3
60.1
60.6
61.3
62.3
Q
(kW)
18.729
28.917
39.242
50.251
62.356
∆Pair
psi
7.21
7.33
7.59
8.02
8.74
Qmax
(kW)
167.744
167.835
167.868
167.968
168.108
∆Pgas
psi
0.24
0.25
0.26
0.27
0.28
0.36
yang
telah
diperoleh, dan hasil perhitungan maka dapat
dilakukan
beberapa
analisa
berupa
ΔPtube (psi)
0.34
Pembahasan Hasil Penelitian
Dari data-data pengujian
0.32
0.30
0.28
0.26
0.24
grafik,yaitu :
0.22
0
10
20
2500 rpm
3250 rpm
180030
30
40
Debit Air, Q (l/m)
2750 rpm
3500 rpm
3000rpm
160030
Grafik 3. hubungan debit air dengan
penurunan tekanan pada tube (ΔPtube)
Qmax (watt)
140030
120030
100030
80030
60030
8.9
40030
20030
8.1
40.00
50.00
60.00
70.00
ΔPanulus (psi)
30.00
Temperatur air keluar (°C)
2500 rpm
2750 rpm
3000 rpm
3250 rpm
3500 rpm
Laju perpindahan pamns, Q (watt)
Grafik 1. hubungan Temperatur air keluar
(Tc,o) dengan kapasitas panas (Qmax)
7.3
6.5
5.7
5
15
25
Debit air, Q (l/m)
2500 rpm
3250 rpm
70030.00
2750 rpm
3500 rpm
35
3000rpm
60030.00
Grafik 4. hubungan debit air dengan
penurunan tekanan pada Anulus (ΔPanulus)
50030.00
40030.00
30030.00
20030.00
Dari
10030.00
30.00
0.10
10.10
20.10
30.10
40.10
Debit air, Q (l/m)
2500 rpm
2750 rpm
3000 rpm
3250 rpm
gambar
grafik
1
hubungan
Temperatur air keluar terhadap kapasitas
panas dengan variasi putaran mesin 2500 rpm
3500 rpm
sampai 3500 rpm dengan interval 250 rpm
Grafik 2. hubungan debit air dengan laju
perpindahan panas
terlihat bahwa temperatur tertinggi diperoleh
pada putaran 3500 rpm yaitu sebesar 62.3 oC,
ISSN : 0854-4468
15
Volume 27 Nomor 2
Juli - Desember 2013
kondisi ini terjadi seiring dengan naiknya
kondisi dingin pada temperatur normal yaitu
kapasitas panas pada alat penukar kalor
berkisar 27 oC dengan air yang keluar pada
double pipe bersirip helical, dengan kapasitas
kondisi panas dengan temperatur berkisar
panas Qmax = 158.097 kW, pada debit 30 l/m.
sampai dengan 62oC. Dari hasil penelitian dan
Pada grafik 2 yang juga adalah hasil
pengamatan yang telah dilakukan diperoleh
pengamatan atau pengukuran yang kemudian
tekanan tertinggi pada anulus yaitu 8,74 Psi
di olah datanya didapatkan bahwa hubungan
pada debit aliran 30 l/m. dengan putaran
antara debit aliran dengan laju perpindahan
motor
panas. Dari gambar grafik 2 tersebut terlihat
sesungguhnya dapat dipahami karena semakin
bahwa debit aliran fluida sangat berpengaruh
besar debit yang diberikan maka tekanannya
secara siknifikan terhadap laju perpindahan
juga akan semakin besar.
panas, dimana laju perpindahan panas terbaik
diperoleh pada putara motor diesel 3500 rpm
diesel
3500
rpm,
kondisi
ini
KESIMPULAN
Dari
yaitu sebesar 62.356 kW dengan debit aliran
hasil
penelitian
yang
sudah
dilakukan dapat disimpulkan bahwa laju
30 l/m.
Grafik 3. Adalah hubungan antara debit air
perpindahan panas dipengaruhi oleh besarnya
dengan penurunan tekanan pada tube (ΔPtube)
perpindahan kalor yang keluar dari gas buang
dimana pada tube tersebut fluida yang bekerja
dan debit aliran, dimana laju perpindahan
adalah fluida gas, yaitu gas buang yang masuk
panas terbesar adalah Q= 62.356 kW dengan
pada tube dan gas buang yang keluar tube.
debit aliran 30 l/m pada putara motor diesel
Dari hasil pengamatan yang sudah dilakukan
3500 rpm, sedangkan penurunan tekanan
di
Institut
dipengaruhi oleh besarnya laju aliran massa
Teknologi Medan dan kemudian dituangkan
fluida, dimana penurunan tekanan terbesar
dalam bentuk grafik (grafik 3) terlihat bahwa
untuk setiap masing-masing tube dan anulus
semakin bertambahnya debit aliran maka
adalah ∆Ptube = 0,35 Psi dan pada ∆Panulus =
tekanan gas yang dihasilkan juga semakin
8,74 Psi dengan debit aliran 30 l/m
laboratorium
prestasi
mesin
bertambah, dimana Tekanan tertinggi
pada
tube diperoleh pada putaran motor diesel 3250
rpm yaitu 0,35 Psi dengan debit aliran 30 l/m
o
dan temperatur 60.9 C. Sedangkan Gambar 4
merupakan grafik hubungan antara debit
aliran terhadap perbedaan tekanan pada
annulus, perbedaan tekanan yang dimaksud
disini yaitu tekanan air masuk pada annulus
DAFTAR PUSTAKA
1. Holman,J.P.dan
Jasti,
E,
(penerjemah),”Perpindahan Kalor”, Edisi
kelima , Erlangga : Jakarta, 1984
2. Kern, D. Q, “Process Heat Transfer ”,
International Student Edition, Mc. GrawHill : Japan 1950.
ISSN : 0854-4468
16
Volume 27 Nomor 2
Juli - Desember 2013
3. David P. Dewitt, Frank P. Incrorera
“ Fundamentals Of Heat and Mass
Transfer ” 3rd : Edition New York.
4. Ernest E. Ludwing, “Applied Process
Design”, For Chemical and Ptrochemical
Planst, Volume 3nd Edition.
5. John Wiley and sons, “Principles Of
Enhanced Heat Transfer ” New York.
6. Obert, Edward F, “ Internal Combution
Engines, and Air Polutan”, International
Tex
Book
Company,
Seraton
pensylvania,1968.
7. Saunders E. A. D, “Selection Design and
Construktion” New York,1924.
8. Zainuddin, Ir, (2006) “(Pengaruh Laju
Aliran Massa Gas Buang Mesin Diesel
dan Laju Aliran Massa Air terhadap
Efektifitas Alat Penukar Kalor Shell and
Tube sebagai Pemanas Air” vol. 22, No. 1,
Saintek ITM.
ISSN : 0854-4468
17
Indeks Mitra Bebestari
JURNAL ILMU SAIN DAN TEKNOLOGI (SAINTEK)
Volume 27 No. 2 Tahun 2013
Semua penerbitan volume 26 No 1 tahun 2012, semua naskah yang disumbangkan kepada
jurnal SAINTEK telah ditelaah oleh mitra bestari ( peer reviewers) berikut ini :
1. Ir.Sumargo. , Ph.D (Politeknik Negeri Bandung)
2. Prof. Dr. Ir. Ilmi Abdullah, M.Sc (Institut Teknologi Medan)
3. Dr. Zeffitni, MT (Universitas Tadolako )
4. Dr.Ir.Azhari, M.Sc (Universitas Malikul Saleh )
5. Dr. Muhammad Irwanto, ST., MT (Institut Teknologi Medan)
6. Ir. Refdinal Nazir, Ph.D (Universitas Andalas)
7. Dr.Eng.Supriatno, ST.MT (Institut Teknologi Medan)
Petunjuk bagi (Calon) Penulis
JURNAL ILMU SAIN DAN TEKNOLOGI (SAINTEK)
1. Artikel yang ditulis untuk SAINTEK adalah hasil penelitian di bidang Ilmu
Pengetahuan dan Teknologi. Naskah diketik dengan program Microsoft Word, huruf
Times New Roman, ukuran 12 point, dengan spasi ganda, dicetak pada kertas A4
dengan panjang maksimum 10 halaman, dan diserahkan dalam bentuk print-out
sebanyak 3 eksemplar beserta soft-copy-nya. Pengiriman naskah juga dapat dilakukan
sebagai attachment e-mail ke alamat: saintek@itm.ac.id.
2. Artikel ditulis dalam bahasa Indonesia atau Inggris, dengan sistematika artikel
adalah judul, nama penulis, abstrak disertai kata kunci, pendahuluan, metode, hasil
dan pembahasan, kesimpulan, serta daftar rujukan.
3. Judul artikel dalam bahasa Indonesia tidak boleh lebih dari 14 kata, sedangkan judul
dalam bahasa Inggris tidak boleh lebih dari 12 kata. Judul dicetak dengan huruf
kapital ditengah-tengah dengan ukuran huruf 14 point.
4. Nama penulis artikel dicantumkan tanpa gelar akademik, disertai lembaga asal, dan
ditempatkan dibawah judul artikel. Dalam hal naskah ditulis oleh tim, penyunting
hanya berhubungan dengan penulis utama atau penulis yang namanya tercantum pada
urutan pertama. Penulis utama harus mencantumkan alamat korespondensi atau email.
5. Abstrak dan kata kunci ditulis dalam bahasa Indonesia dan Inggris. Panjang masingmasing abstrak 100-150 kata, sedangkan jumlah kata kunci 3-5 kata. Abstrak minimal
berisi judul, tujuan, metode, dan hasil penelitian.
6. Pendahuluan berisi latar belakang, konteks penelitian, hasil kajian pustaka, dan tujuan
penelitian. Seluruh bagian pendahuluan dipaparkan secara terintegrasi dalam bentuk
paraghraf-paraghraf, dengan panjang 20-25% dari total panjang artikel.
7. Metode berisi paparan dalam bentuk paraghraf tentang rancangan penelitian, sumber
data, teknik pengambilan data, dan analisis data yang secara nyata dilakukan peneliti,
dengan panjang 10-15% dari total panjang artikel.
8. Hasil penelitian berisi uraian hasil analisis yang berkaitan dengan pertanyaan
penelitian. Setiap hasil penelitian harus dibahas. Pembahasan berisi pemaknaan hasil
dan pembandingan dengan teori dan/atau hasil penelitian sejenis. Panjang uraian hasil
dan pembahasan 40-60% dari panjang artikel.
9. Kesimpulan berisi temuan penelitian yang berupa jawaban atas pertanyaan penelitian
atau berupa intisari hasil pembahasan, disajikan dalam bentuk peragraf.
10. Daftar rujukan hanya memuat sumber-sumber yang dirujuk, dan semua sumber yang
dirujuk harus tercantum dalam daftar rujukan. Sumber rujukan minimal 80% berupa
pustaka terbitan 10 tahun terakhir. Rujukan yang digunakan adalah sumber-sumber
primer berupa artikel-artikel penelitian dalam jurnal atau laporan penelitian (termasuk
skripsi, tesis, disertasi). Artikel yang dimuat di SAINTEK disarankan untuk
digunakan sebagai rujukan.
11. Perujukan dan pengutipan menggunakan teknik rujukan berkurung (nama akhir,
tahun). Pencantuman sumber pada kutipan langsung hendaknya disertai keterangan
tentang nomor halaman tempat asal kutipan. Contoh: untuk satu orang (Bacon, 2003:
47).; untuk dua orang (Leder dan Brono, 2005: 89); untuk lebih dua orang (Basuki,
dkk., 2006: 123)
12. Daftar rujukan disusun dengan tata cara seperti contoh berikut ini dan diurut secara
alfabetis atau abjad.
Jurnal Ilmiah, Majalah, Prosiding:
Garside, J. dan John, M.R., 2001, “Velocity Voidage Relationships for Fluidization in
Solid-Liquid Systems”, Ind. Eng. Chem. Process, hal. 206-213.
Buku:
Anderson,R.V.; Molerus, O.; dan Dickson,V.D.,1999, Principle of Flowin Disperse
Systems, Edisi 1, Chapman Hall, London.
Handbook:
Hovmand, S., 2005, “Fluidized Bed Drying”, in A.S. Mujumdar Ed. Handbook of
Industrial Drying, Edisi ke-2, Macel Dekker, New York, hal. 195-234.
Disertasi, Tesis, Skripsi, Laporan Penelitian:
Setiawan, B., 2002, “Flow Patterns of Coal Water Moxture in an Agitated Tank”,
Master Thesis, Tokyo Institute of Technology, Tokyo.
Buku terjemahan:
Bacon, D.; Jacky, H.G., dan Rudof, N.P., 1998., Pengantar Termodinamika .
Terjemahan oleh Arief Santoso, 1997. Usaha Nasional, Medan.
Paten:
Primarck, H.S., 1992, “Method of Stabilizing Polyvalent Metal Solutions”, U.S.,
Patent No. 4,373,104.
Dokumen resmi:
Pusat Pembinaan dan pengembangan Bahasa, 1978. Pedoman Penulisan Laporan
Penelitian, Jakarta.
13. Semua naskah ditelaah oleh mitra bebestari (reviewers) yang ditunjuk oleh
penyunting menurut bidang kepakarannya. Penulis diberi kesempatan untuk
melakukan perbaikan (revisi) naskah atas dasar rekomendasi dari mitra bebestari atau
penyunting.