Analisa Perfomansi Alat Penukar Kalor Tiga Saluran Satu Laluan Dengan Aliran yang Terbagi Dalam Konfigurasi Aliran Berlawanan Arah dan Searah
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Era globalisasi dimulai dengan bermunculannya berbagai teknologi daya
guna yang mempermudah manusia melakukan berbagai kegiatan. Teknologi
diciptakan tidak hanya untuk mempermudah pekerjaan manusia, tetapi untuk
meningkatkan nilai ekonomis juga yang berdampak kepada tingkat kesejahteraan
manusia itu juga. Dewasa ini kebutuhan manusia semakin meningkat dan
bervariasi sehingga dibutuhkan suatu cara yang tepat untuk memenuhi kebutuhan
manusia itu sendiri. Tidak dapat dipungkiri bahwa perkembangan zaman
berakibat kepada kebutuhan manusia itu.
Perkembangan teknologi yang diciptakan pada masa kini merupakan
upaya dalam mempermudah manusia untuk melakukan berbagai kegiatan.
Teknologi diciptakan tidak hanya untuk mempermudah pekerjaan manusia, tetapi
untuk meningkatkan nilai ekonomis juga yang berdampak kepada tingkat
kesejahteraan manusia itu juga. Misalnya alat penukar kalor yang merupakan
salah satu alat yang digunakan untuk memindahkan kalor dari suatu fluida ke
fluida yang lain atau dengan kata lain panas yang dipindahkan dari fluida panas
akan sama dengan panas yang diterima oleh fluida dingin .
Dalam dunia industri alat penukar kalor ini sangat banyak digunakan.
Berbagai jenis alat penukar kalor digunakan untuk mencapai tujuan yang
diinginkan, seperti untuk memanaskan produk ataupun untuk mendinginkan
produk. Untuk mengembangkan teknologi khususnya alat penukar kalor maka
dari pada itu dalam hal perlu dilakukan rekayasa teknologi alat penukar kalor,
dalam hal ini dilakukkan pengembangan alat penukar kalor dengan tipe tiga lapis
tabung (three concentric heat exchanger), tipe ini memiliki keunggulan dalam hal
efektivitas dan efesiensi kinerja dari jenis alat penukar kalor, maka daripada itu
tipe alat penukar kalor ini perlu dikembangkan dan diteliti lebih lanjut.
1
Universitas Sumatera Utara
1.2 Tujuan Pengujian
Tujuan dari pengujian ini adalah:
1. Untuk mengetahui temperatur keluaran masing-masing saluran alat
penukar kalor yakni, yang terjadi secara eksperimen dan teoritis .
2. Untuk mengetahuiefektifitas maksimum yang terjadi secara ekperimen
dan teoritis.
3. Untuk mengetahui pengaruh laju perpindahan panas aktual dan laju
aliran massa fluida panas atau dingin terhadap efektifitas alat penukar
kalor tiga saluran yang terbagi.
4. Untuk mengetahui pengaruh distribusi aliran yang terbagi terhadap
desain optimum berdasarkan efektifitas maksimum alat penukar kalor.
1.3 Batasan Masalah
Hasil eksperimen yang dilakukan dibandingkan dengan analisa teori yang
diperoleh C.L.Ko dan G.L. Weedkind dengan beberapa variasi kecepatan dan
temperatur. Asumsi yang digunakan dalam perhitungan teori adalah koefisien
perpindahan panas sepanjang pipa dianggap konstan.
1.4 Metodologi Penulisan
Metodologi penulisan yang digunakan pada penulisan skripsi ini adalah
sebagai berikut:
1. Studi literature, berupa studi kepustakaan, kajian dari buku-buku dan
jurnal-jurnal yang terkait.
2. Mempersiapkan alat penelitian yang akan digunakan pada penelitian
3. Metode studi lapangan, yaitu dengan mengambil data dari hasil pengujian
yang dilakukan di laboratoriu proses produksi
4. Pengolahan data yang dihasilkan dan analisa
5. Diskusi, berupa tanya jawab dengan dosen pembimbing yang ditunjuk
oleh Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara.
1.5 Sistematika Penulisan
Skripsi ini dibagi dalam beberapa bab dengan garis besar tiap bab adalah
sebagai berikut :
2
Universitas Sumatera Utara
•
Bab I : Pendahuluan
Bab ini berisikan latar belakang, tujuan, manfaat, dan batasan masalah
penelitian, dan metodologi penulisan.
•
Bab II : Tinjauan Pustaka
Bab ini berisikan landasan teori yang digunakan yaitu mengenai prinsipperpindahan panas, jenis-jenis alat penukar kalor, metode LMTD, metode
ε -NTU, distribusi temperatur secara aksial dan hubungan metode ε –NTU
pada alat penukar kalor tiga saluran.
•
Bab III : Metode Penelitian
Bab ini memberikan informasi mengenai tempat pelaksanaan pengambilan
data, alat-alat yang digunakan, set up eksperimen dan metode pengolahan
data.
•
Bab IV : Hasil dan Analisa Penelitian
Bab ini membahas tentang hasil data yang diperoleh dari lapangan dan
dibandingkan
dengan
hasil
perhitungan
secara
teoritis
dengan
menggunakan metode efektifitas (ε) alat penukar kalor tiga saluran dan
menghitung desain optimum alat penukar kalor tiga saluran.
•
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 eksperimen dan
teoritis dalam bentuk tabel dan perhitungan secara teoritis.
3
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Era globalisasi dimulai dengan bermunculannya berbagai teknologi daya
guna yang mempermudah manusia melakukan berbagai kegiatan. Teknologi
diciptakan tidak hanya untuk mempermudah pekerjaan manusia, tetapi untuk
meningkatkan nilai ekonomis juga yang berdampak kepada tingkat kesejahteraan
manusia itu juga. Dewasa ini kebutuhan manusia semakin meningkat dan
bervariasi sehingga dibutuhkan suatu cara yang tepat untuk memenuhi kebutuhan
manusia itu sendiri. Tidak dapat dipungkiri bahwa perkembangan zaman
berakibat kepada kebutuhan manusia itu.
Perkembangan teknologi yang diciptakan pada masa kini merupakan
upaya dalam mempermudah manusia untuk melakukan berbagai kegiatan.
Teknologi diciptakan tidak hanya untuk mempermudah pekerjaan manusia, tetapi
untuk meningkatkan nilai ekonomis juga yang berdampak kepada tingkat
kesejahteraan manusia itu juga. Misalnya alat penukar kalor yang merupakan
salah satu alat yang digunakan untuk memindahkan kalor dari suatu fluida ke
fluida yang lain atau dengan kata lain panas yang dipindahkan dari fluida panas
akan sama dengan panas yang diterima oleh fluida dingin .
Dalam dunia industri alat penukar kalor ini sangat banyak digunakan.
Berbagai jenis alat penukar kalor digunakan untuk mencapai tujuan yang
diinginkan, seperti untuk memanaskan produk ataupun untuk mendinginkan
produk. Untuk mengembangkan teknologi khususnya alat penukar kalor maka
dari pada itu dalam hal perlu dilakukan rekayasa teknologi alat penukar kalor,
dalam hal ini dilakukkan pengembangan alat penukar kalor dengan tipe tiga lapis
tabung (three concentric heat exchanger), tipe ini memiliki keunggulan dalam hal
efektivitas dan efesiensi kinerja dari jenis alat penukar kalor, maka daripada itu
tipe alat penukar kalor ini perlu dikembangkan dan diteliti lebih lanjut.
1
Universitas Sumatera Utara
1.2 Tujuan Pengujian
Tujuan dari pengujian ini adalah:
1. Untuk mengetahui temperatur keluaran masing-masing saluran alat
penukar kalor yakni, yang terjadi secara eksperimen dan teoritis .
2. Untuk mengetahuiefektifitas maksimum yang terjadi secara ekperimen
dan teoritis.
3. Untuk mengetahui pengaruh laju perpindahan panas aktual dan laju
aliran massa fluida panas atau dingin terhadap efektifitas alat penukar
kalor tiga saluran yang terbagi.
4. Untuk mengetahui pengaruh distribusi aliran yang terbagi terhadap
desain optimum berdasarkan efektifitas maksimum alat penukar kalor.
1.3 Batasan Masalah
Hasil eksperimen yang dilakukan dibandingkan dengan analisa teori yang
diperoleh C.L.Ko dan G.L. Weedkind dengan beberapa variasi kecepatan dan
temperatur. Asumsi yang digunakan dalam perhitungan teori adalah koefisien
perpindahan panas sepanjang pipa dianggap konstan.
1.4 Metodologi Penulisan
Metodologi penulisan yang digunakan pada penulisan skripsi ini adalah
sebagai berikut:
1. Studi literature, berupa studi kepustakaan, kajian dari buku-buku dan
jurnal-jurnal yang terkait.
2. Mempersiapkan alat penelitian yang akan digunakan pada penelitian
3. Metode studi lapangan, yaitu dengan mengambil data dari hasil pengujian
yang dilakukan di laboratoriu proses produksi
4. Pengolahan data yang dihasilkan dan analisa
5. Diskusi, berupa tanya jawab dengan dosen pembimbing yang ditunjuk
oleh Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara.
1.5 Sistematika Penulisan
Skripsi ini dibagi dalam beberapa bab dengan garis besar tiap bab adalah
sebagai berikut :
2
Universitas Sumatera Utara
•
Bab I : Pendahuluan
Bab ini berisikan latar belakang, tujuan, manfaat, dan batasan masalah
penelitian, dan metodologi penulisan.
•
Bab II : Tinjauan Pustaka
Bab ini berisikan landasan teori yang digunakan yaitu mengenai prinsipperpindahan panas, jenis-jenis alat penukar kalor, metode LMTD, metode
ε -NTU, distribusi temperatur secara aksial dan hubungan metode ε –NTU
pada alat penukar kalor tiga saluran.
•
Bab III : Metode Penelitian
Bab ini memberikan informasi mengenai tempat pelaksanaan pengambilan
data, alat-alat yang digunakan, set up eksperimen dan metode pengolahan
data.
•
Bab IV : Hasil dan Analisa Penelitian
Bab ini membahas tentang hasil data yang diperoleh dari lapangan dan
dibandingkan
dengan
hasil
perhitungan
secara
teoritis
dengan
menggunakan metode efektifitas (ε) alat penukar kalor tiga saluran dan
menghitung desain optimum alat penukar kalor tiga saluran.
•
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 eksperimen dan
teoritis dalam bentuk tabel dan perhitungan secara teoritis.
3
Universitas Sumatera Utara