Analisis Dan Simulasi Alat Penukar Kalor Tabung Sepusat Aliran Berlawanan Dengan Variasi Temperatur, Kapasitas Aliran Pada Fluida Panas (Air) dan Fluida Dingin (Metanol)

150 

Teks penuh

(1)

ANALISIS DAN SIMULASI KEEFEKTIFAN ALAT PENUKAR

KALOR TABUNG SEPUSAT ALIRAN BERLAWANAN PADA

FLUIDA PANAS (AIR) DAN FLUIDA DINGIN (METANOL)

SKRIPSI

Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi

Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Oleh :

David Oktavianus NIM : 110401100

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

M E D A N

2015

(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
(10)
(11)
(12)
(13)
(14)

i

ABSTRAK

Pemanfaatan alat penukar kalor sekarang ini semakin luas dan dapat dilihat sebagai cara untuk meningkatkan efektifitas dan kualitas produk dengan cara memanfaatkan panas. Alat penukar kalor tabung sepusat merupakan salah satu jenis alat penukar kalor (APK) yang dimanfaatkan untuk memanaskan metanol sebagai salah satu bahan baku dalam industri pembuatan formaldehid yang nantinya akan diolah lagi menjadi berbagai macam produk seperti plastik, cat, peledak dan tekstil. Pemanfaatan alat penukar kalor tabung sepusat ini mendorong untuk dilakukannya berbagai perancangan dan penelitian alat penukar kalor yang lebih efektif. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui efektifitas tertinggi dan faktor yang mempengaruhi efektifitas alat penukar kalor tabung sepusat. Penelitian yang telah dilakukan dari hasil perancangan alat penukar kalor tabung sepusat dengan menggunakan variasi kapasitas fluida panas (air) yaitu 180 L/jam, 240 L/jam, 300 L/ jam dan 360 L/jam pada temperatur masuk fluida panas 40°C, 45°C, 50°C dan 55°C dengan kapasitas aliran fluida dingin (metanol) yaitu 180 L/jam, 240 L/jam dan 360 L/jam. Efektifitas tertinggi alat penukar kalor tabung sepusat untuk aliran berlawanan dari hasil perancangan yang dilakukan diperoleh 20,787 % dengan ketidakpastian pengukuran flowmeter sebesar ±2,99%. .

(15)

ABSTRACT

Today, the utilization of heat exchanger increasing widespread and it can be see as a way to increase the effectiveness and product quality with using thermal. Concentric tube heat exchanger is one of type heat exchanger that can be used to heat methanol as a substance in industry formaldehyde to produce formaldehyde and processing into any product like plastic, water paint, detonator and textiles. These utilization of concentric tube heat exchanger push many researcher to make a design and research about heat exchanger that more effectiveness. The aim of this research is to know the highest effectiveness and the factor that can affect in effectiveness of concentric tube heat exchanger. The research that have be done from the result of designed concentric tube heat exchanger with using variation of capacity hot fluid (water) is 180 L/hour, 240 L/hour, 300 L/hour and 360 L/hour with the inlet temperature hot fluid is 40°C, 45°C, 50°C and 55°C and the capacity of cold fluid (methanol) are 180 L/hour, 240 L/hour and 360 L/hour. The highest effectiveness with counter flow from the result of designed concentric tube heat exchanger is 20,787 % with the the doubtly measurement from flowmeter is about ±2,99%..

(16)

iii

KATA PENGANTAR

Segala puji, syukur, dan hormat penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan penyertaanNya sehingga penulis bisa menyelesaikan skripsi ini sebagai syarat kelulusan tingkat Strata Satu di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Skripsi ini berjudul “Analisis Dan Simulasi Alat Penukar Kalor Tabung Sepusat Aliran Berlawanan Dengan Variasi Temperatur, Kapasitas Aliran Pada Fluida Panas (Air) dan Fluida Dingin (Metanol) ”. Dalam penulisan skripsi ini, banyak tantangan dan hambatan yang penulis hadapi, baik secara teknis maupun non teknis. Penulis telah berupaya keras dengan segala kemampuan dan penyajian, baik dengan disiplin ilmu yang diperoleh, serta bimbingan dan arahan dari Dosen Pembimbing.

Selama penulisan skripsi ini, penulis juga mendapatkan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis tidak lupa mengucapkan terima kasih kepada :

1. Ibunda Tiurlan Yuniwati yang melahirkan penulis ke dunia ini serta tidak henti memberikan kasih tanpa mengharap balas melalui doa, keringat, dan restu sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini .

2. Bapak Prof. Dr. Ir. Farel H. Napitupulu, D.E.A. selaku dosen pembimbing yang sudah membimbing dan memberikan solusi dalam berbagai permasalahan yang penulis hadapi dalam proses penyelesaian skripsi ini. 3. Bapak Ir. Syahrul Abda, M.Sc dan Bapak Ir. Syahril Gultom, MT selaku

dosen penguji dan pembanding yang turut serta membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.

4. Bapak Dr.Ing.Ir.Ikwansyah Isranuri, selaku Ketua Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik USU.

5. Bapak/Ibu Staff Pengajar dan Pegawai di Departemen Teknik Mesin USU. 6. Saudara - saudara penulis, Albertus Freddyanto, Antonius, Andreas dan

(17)

7. Hady Gunawan selaku rekan skripsi dalam menghadapi setiap masalah yang ada.

8. Keluarga Besar Teknik Mesin USU Stambuk 2011, juga rekan-rekan yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu yang telah memberi bantuan dan doa.

9. Daniel C Aritonang atas bantuan dan dukungan selama kuliah dan pengerjaan skripsi.

10. Christina Turnip atas dukungan, doa, dan semangat yang telah diberikan.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi penyempurnaan dimasa mendatang.

Akhirnya penulis berharap skripsi ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Terima kasih.

Medan, Juni 2015 Penulis

(18)

v

DAFTAR ISI

ABSTRAK ... i

KATA PENGANTAR ... iii

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR GAMBAR ... viii

DAFTAR TABEL ... xii

DAFTAR NOTASI ... xiii

BAB I PENDAHULUAN...1

1.1 Latarbelakang ... 1

1.2 Tujuan Penelitian ... 2

1.3 Batasan Masalah Penelitian ... 2

1.4 Manfaat Penelitian ... 2

1.5 Metodologi Penulisan ... 2

1.6 Sistematika Penulisan ... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA...5

2.1 Teori Dasar Alat Penukar Kalor ... 5

2.2 Jenis Alat Penukar Kalor ... 5

2.3 Klasifikasi Alat Penukar Kalor ... 9

2.3.1 Concentric Tube Heat Exchanger (Double Pipe) ... 11

2.3.2 Shell And Tube Heat Exchanger ... 15

2.3.3 Plate Type Heat Exchanger ... 17

2.3.4 Jacketed Vessel with coil and Stirrer ... 17

2.4 Jenis-Jenis Perpindahan Panas ... 18

2.4.1 Konduksi ... 18

2.4.2 Konveksi ... 19

2.4.3 Radiasi ... 20

2.5 Internal Flow (Aliran Dalam) ... 22

2.5.1 Aliran Di Dalam Pipa ... 22

(19)

2.6 Koefisien Perpindahan Panas Menyeluruh ... 25

2.7 Faktor Kotoran ... 27

2.8 Metanol ... 28

2.9 Analisis Alat Penukar Kalor Dengan Menggunakan Log Mean Temperature Difference (LMTD) ... 30

2.9.1 Aliran Paralel (Sejajar) ... 31

2.9.2 Aliran Berlawanan ... 34

2.10 Analisis Alat Penukar Kalor Dengan Menggunakan Metode keefektifan-NTU ... 37

2.11 Program Ansys 12.0 ... 43

2.11.1 Persamaan-persamaan konservasi ... 47

2.12 Visual Basic 6.0 ... 52

2.13 Persamaan yang digunakan dalam perhitungan ... 55

BAB III METODOLOGI PENELITIAN...58

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ... 58

3.1.1 Tempat Penelitan ... 58

3.1.2 Waktu Penelitian ... 58

3.2 Metode Penelitian ... 58

3.3 Populasi dan Sampel ... 59

3.3.1 Populasi Penelitian ... 59

3.3.2 Sampel Penelitian ... 59

3.3.3 Teknik Sampling ... 61

3.4 Teknik Pengumpulan Data ... 61

3.5 Instrumen Penelitian ... 62

3.5.1 Bahan Penelitian ... 63

3.5.2 Alat Peneitian ... 63

3.5.3 Skema Uji Penelitian ... 68

3.5.4 Diagram Alir Penelitian ... 69

3.5.5 Proses Percobaan ... 70

3.6 Instrumen Simulasi ... 70

(20)

vii

3.6.2 Alat Simulasi ... 70

3.6.3 Diagram alir perhitungan efektifitas menggunakan visual basic 6.0 ... 71

3.6.4 Diagram alir simulasi ... 74

BAB IV HASIL DAN ANALISA PENGUJIAN...75

4.1 Perhitungan Teoritis ... 75

4.2 Perhitungan Data Hasil Pengujian ... 79

4.3 Perhitungan Dengan Simulasi ... 82

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN...104

5.1 Kesimpulan ... 104

5.2 Saran ... 104

DAFTAR PUSTAKA ... xv

(21)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Chiller ... .…6

Gambar 2.2 Kondensor ... ....6

Gambar 2.3 Cooler ... .…7

Gambar 2.4 Evaporator ... ....7

Gambar 2.5 Thermosiphon Reboiler ... …8

Gambar 2.6 Konstruksi Heat Exchanger ... …8

Gambar 2.7 Aliran double pipe heat exchanger ... …11

Gambar 2.8 Hairpin heat exchanger ... …12

Gambar 2.9 Double pipe heat exchanger aliran cocurrent dan counter current ... …13

Gambar 2.10 Double-pipe heat exchangers in series ... …14

Gambar 2.11 Double-pipe heat exchangers in series–parallel ... …14

Gambar 2.12 Bentuk susunan tabung ... …15

Gambar 2.13 shell and tube heat exchanger ... …16

Gambar 2.14 Plate type heat exchanger dengan aliran countercurrent ... …17

Gambar 2.15 Jacketed Vessel With Coil And Stirrer ... …18

Gambar 2.16 Perpindahan Panas secara Konduksi ... …19

Gambar 2.17 Pendinginan sebuah balok yang panas dengan konveksi paksa ... …20

Gambar 2.18 Blackbody disebut sebagai pemancar dengan arah yang bebas ... …21

Gambar 2.19 Alat penukar kalor pipa ganda yang terdiri dari dua pipa sepusat ... …24

Gambar 2.20 Jaringan tahanan panas yang dihungkan dengan alat penukar kalor tabung sepusat ... …26

Gambar 2.21 Dua luasan area alat penukar kalor untuk dinding tabung yang tipis Di ≈Do dan Ai ≈Ao ... …26

Gambar 2.22 Kesetimbangan energi total untuk fluida panas dan fluida dingin pada sebuah alat penukar kalor ... …31

(22)
(23)

Gambar 4.13 Mengatur boundary condition ... ...87 Gambar 4.14 Mengatur solution method ... …88 Gambar 4.15 Mengatur solution initialization ... …88 Gambar 4.16 Melakukan run calculation ... …89 Gambar 4.17 Melihat hasil pada report ... …89 Gambar 4.18 Melihat distribusi temperatur awal masuk fluida ... …90 Gambar 4.19 Melihat distribusi temperatur sepanjang pipa ... …90 Gambar 4.20 Melihat distribusi temperatur keluaran fluida ... …91 Gambar 4.21 Grafik efektifitas perhitungan teori, eksperimen dan simulasi

pada suhu 40 °C dan 34 °C dengan kapasitas fluida dingin

180 l/jam ... … 94 Gambar 4.22 Grafik efektifitas perhitungan teori, eksperimen dan simulasi

pada suhu 45 °C dan 35 °C kapasitas fluida dingin

180 l/jam ... 94 Gambar 4.23 Grafik efektifitas perhitungan teori, eksperimen dan simulasi

pada suhu 50 °C dan 35 °C dengan kapasitas fluida dingin 180 l/jam………95 Gambar 4.24 Grafik efektifitas perhitungan teori, eksperimen dan simulasi

pada suhu 55 °C dan 34 °C dengan kapasitas fluida dingin

180 l/jam………96 Gambar 4.25 Grafik efektifitas perhitungan teori, eksperimen dan simulasi

pada suhu 40 °C dan 34 °C dengan kapasitas fluida dingin

240 l/jam……….………..96 Gambar 4.26 Grafik efektifitas perhitungan teori, eksperimen dan simulasi

pada suhu 45 °C dan 34 °C dengan kapasitas fluida dingin

240 l/jam……….………..97 Gambar 4.27 Grafik efektifitas perhitungan teori, eksperimen dan simulasi

pada suhu 50°C dan 36°C dengan kapasitas fluida dingin

240 l/jam……….………..97 Gambar 4.28 Grafik efektifitas perhitungan teori, eksperimen dan simulasi

pada suhu 55 °C dan 32 °C dengan kapasitas fluida dingin

(24)

xi Gambar 4.29 Grafik efektifitas perhitungan teori, eksperimen dan simulasi

pada suhu 40 °C dan 35 °C dengan kapasitas fluida dingin

360 l/jam………….………..98 Gambar 4.30 Grafik efektifitas perhitungan teori, eksperimen dan simulasi

pada suhu 45 °C dan 34 °C dengan kapasitas fluida dingin

360 l/jam……….………..99 Gambar 4.31 Grafik efektifitas perhitungan teori, eksperimen dan simulasi

pada suhu 50 °C dan 37 °C dengan kapasitas fluida dingin

360 l/jam.………..99 Gambar 4.32 Grafik efektifitas perhitungan teori, eksperimen dan simulasi

pada suhu 55 °C dan 35 °C dengan kapasitas fluida dingin

360l/jam……….………..100

(25)

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Double Pipe Exchanger fittings ... 12 Tabel 2.2 Bilangan Nusselt untuk aliran laminar berkembang penuh

didalam annulus dengan salah satu permukaan pipa isotermal

dan permukaan lainnya adiabatik ... 25 Tabel 2.3 Faktor kotoran untuk berbagai fluida ... 28 Tabel 2.4 Hubungan efektifitas dengan NTU dan c ... 42 Tabel 3.1 Variasi Parameter Sampel Penelitian keadaan I ... 59 Tabel 3.2 Variasi Parameter Sampel Penelitian keadaan II ... 60 Tabel 3.3 Variasi Parameter Sampel Peneletiain keadaan III ... 60 Tabel 4.1 Efektifitas APK Secara Teori (Metode NTU) 87 Tabel 4.2 Efektifitas APK di Lapangan ... 96 Tabel 4.3 Efektifitas APK dengan menggunakan Ansys Fluent 112 Tabel 4.4 Efektifitas APK dengan metode NTU, perhitungan di lapangan,

(26)

xiii

DAFTAR NOTASI

SIMBOL KETERANGAN

k Konduktifitas thermal W/m.K

SATUAN

A luas penampang tegak lurus bidang m2

ΔT Perbedaan Temperatur oC

q”x Fluks Panas W/m2

μ Viskositas Dinamis N.s/m2

ρ Massa Jenis kg/m3

cp Panas Jenis Fluida J/kg.K

V Kecepatan Fluida m/s

h Koefisien Perpindahan Panas Konveksi W/m2K As Area permukaan perpindahan panas m2

Ts Temperatur Permukaan Benda oC

T∞ Temperatur lingkungan sekitar benda oC

ε Efektifitas

σ konstanta Stefan-Boltzmann W/m2.K4

Laju aliran massa fluida kg/s

Re Bilangan Reynold

� Diameter Pipa m

Dh Diameter hidrolik m

p Keliling penempang pipa m

Nu Bilangan Nusselt Pr Bilangan Prandtl

Do Diameter Luar Tabung m

Di Diameter Dalam Tabung m

Nui Bilangan Nusselt tabung Bagian Dalam

Nuo Bilangan Nusselt tabung Bagian Luar

L Panjang tabung m

� Tahanan Termal m2. °C/W

(27)

Ao Luas area permukaan luar APK m2

U Koefisien Perpindahan Panas Menyeluruh W/m2°C

Q Laju Perpindahan Panas W

ṁc Laju aliran massa fluida dingin kg/s

ṁh Laju aliran massa fluida panas kg/s

cp,c Panas Jenis fluida dingin J/kg.K

cp,h Panas Jenis fluida panas J/kg.K

Th Suhu fluida panas °C

Tc Suhu fluida dingin °C

Th,i Temperatur fluida panas masuk °C

Th,o Temperatur fluida panas keluar °C

Tc,i Temperatur fluida dingin masuk °C

Tc,o Temperatur fluida dingin keluar °C

ΔTRL Beda Suhu rata-rata logaritma °C

Cc Kapasitas Fluida Dingin W/K

(28)

i

ABSTRAK

Pemanfaatan alat penukar kalor sekarang ini semakin luas dan dapat dilihat sebagai cara untuk meningkatkan efektifitas dan kualitas produk dengan cara memanfaatkan panas. Alat penukar kalor tabung sepusat merupakan salah satu jenis alat penukar kalor (APK) yang dimanfaatkan untuk memanaskan metanol sebagai salah satu bahan baku dalam industri pembuatan formaldehid yang nantinya akan diolah lagi menjadi berbagai macam produk seperti plastik, cat, peledak dan tekstil. Pemanfaatan alat penukar kalor tabung sepusat ini mendorong untuk dilakukannya berbagai perancangan dan penelitian alat penukar kalor yang lebih efektif. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui efektifitas tertinggi dan faktor yang mempengaruhi efektifitas alat penukar kalor tabung sepusat. Penelitian yang telah dilakukan dari hasil perancangan alat penukar kalor tabung sepusat dengan menggunakan variasi kapasitas fluida panas (air) yaitu 180 L/jam, 240 L/jam, 300 L/ jam dan 360 L/jam pada temperatur masuk fluida panas 40°C, 45°C, 50°C dan 55°C dengan kapasitas aliran fluida dingin (metanol) yaitu 180 L/jam, 240 L/jam dan 360 L/jam. Efektifitas tertinggi alat penukar kalor tabung sepusat untuk aliran berlawanan dari hasil perancangan yang dilakukan diperoleh 20,787 % dengan ketidakpastian pengukuran flowmeter sebesar ±2,99%. .

(29)

ABSTRACT

Today, the utilization of heat exchanger increasing widespread and it can be see as a way to increase the effectiveness and product quality with using thermal. Concentric tube heat exchanger is one of type heat exchanger that can be used to heat methanol as a substance in industry formaldehyde to produce formaldehyde and processing into any product like plastic, water paint, detonator and textiles. These utilization of concentric tube heat exchanger push many researcher to make a design and research about heat exchanger that more effectiveness. The aim of this research is to know the highest effectiveness and the factor that can affect in effectiveness of concentric tube heat exchanger. The research that have be done from the result of designed concentric tube heat exchanger with using variation of capacity hot fluid (water) is 180 L/hour, 240 L/hour, 300 L/hour and 360 L/hour with the inlet temperature hot fluid is 40°C, 45°C, 50°C and 55°C and the capacity of cold fluid (methanol) are 180 L/hour, 240 L/hour and 360 L/hour. The highest effectiveness with counter flow from the result of designed concentric tube heat exchanger is 20,787 % with the the doubtly measurement from flowmeter is about ±2,99%..

(30)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latarbelakang

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. Misalkan pada industri zat kimia yang menginginkan suhu tertentu untuk mencegah produk mereka membeku pada saat dialirkan, pada industri penghasil listrik seperti PT. PLN dalam mengkondensasikan kembali uap panas menjadi air agar dapat dipakai lagi untuk proses berikutnya ataupun untuk memanaskan produk kimia.

Pada Laboratorium Instalasi Uap di Departemen Teknik Mesin, USU (Universitas Sumatera Utara) terdapat alat penukar kalor tabung sepusat yang dirancang bangun oleh “Hendrico” rekan skripsi penulis. Pada alat penukar kalor tabung sepusat ini belum diketahui keefektifan dari benda tersebut dengan fluida yang berbeda.

Dalam industri pembuatan formalin salah satu bahan bakunya adalah metanol sehingga pada penelitian ini digunakan metanol sebagai salah satu fluida dalam percobaan dengan melewatkan air panas untuk memanaskan metanol tersebut dan untuk mengetahui efektifitas dari alat penukar kalor tersebut.

(31)

diaplikasikan nantinya untuk skala yang lebih besar seperti kondensor yang ada di pembangkit listrik yang ada maupun alat penukar kalor lainnya.

1.2 Tujuan Penelitian

1. Untuk mengetahui temperatur fluida panas dan fluida dingin yang keluar dari alat penukar kalor tabung sepusat dengan aliran berlawanan, yakni yang terjadi di lapangan, perhitungan teori, dan hasil simulasi.

2. Untuk mengetahui keefektifan alat penukar kalor tabung sepusat aliran berlawanan, yakni yang terjadi di lapangan, perhitungan teori dan hasil simulasi.

3. Untuk memperbandingkan keefektifan alat penukar kalor tabung sepusat aliran berlawanan yang diperoleh, yakni yang terjadi di lapangan, perhitungan teori, dan hasil simulasi.

1.3 Batasan Masalah Penelitian

1. Alat penukar kalor yang diteliti memiliki tebal yang tipis sehingga tebalnya dapat diabaikan.

2. Tidak ada kehilangan panas yang terjadi pada APK karena permukaan luarnya telah diisolasi.

3. Kapasitas aliran yang terjadi di lapangan dianggap konstan. 4. Perhitungan dilakukan pada tekanan yang konstan.

5. Metode perhitungan keefektifan dilakukan dengan metode NTU.

1.4 Manfaat Penelitian

1.Diperoleh efektifitas alat penukar kalor yang tertinggi dari pengaturan yang diberikan di lapangan.

(32)

3 1.5 Metodologi Penulisan

Metodologi penulisan yang digunakan pada penulisan skripsi ini adalah sebagai berikut :

a. Studi literatur, berupa studi kepustakaan, kajian dari buku-buku dan tulisan-tulisan yang terkait.

b. Browsing internet, berupa studi artikel-artikel, gambar-gambar dan buku elektronik (e-book) serta data-data lain yang berhubungan.

c. Metode studi lapangan, yaitu dengan mengambil data dari laboratorium foundry Departemen Teknik Mesin Sumatera Utara

d. Diskusi, berupa tanya jawab dengan dosen pembimbing yang ditunjuk oleh Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara.

1.6 Sistematika Penulisan

Skripsi ini dibagi dalam beberapa bab dengan garis besar tiap bab adalah sebagai berikut :

Bab I : Pendahuluan

Bab ini berisikan latar belakang, tujuan, manfaat, dan ruang lingkup penelitian.

Bab II : Tinjauan Pustaka

Bab ini berisikan landasan teori yang digunakan yaitu mengenai neraca energi, jenis-jenis alat penukar kalor, metode LMTD, metode NTU.

Bab III : Metodologi Penelitian

Bab ini memberikan informasi mengenai tempat pelaksanaan pengambilan data, alat-alat yang digunakan, dan cara melakukan penelitian.

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 NTU.

Bab V : Kesimpulan dan Saran

(33)

Daftar Pustaka

Daftar pustaka berisikan literatur yang digunakan untuk menyusun laporan.

Lampiran

(34)

5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Teori Dasar Alat Penukar Kalor

Alat penukar kalor adalah alat yang memungkinkan terjadinya perpindahan panas diantara dua fluida yang memiliki temperatur yang berbeda tanpa mencampurkan kedua fluida tersebut. Alat penukar kalor biasanya digunakan secara praktis didalam aplikasi yang luas, seperti dalam kasus pemanasan dan sistem pengkondisian udara, proses-proses kimia dan proses pembangkitan tenaga. Alat penukar kalor berbeda dengan ruangan pencampuran yakni alat penukar kalor tidak memperbolehkan kedua fluida bercampur. Sebagai contoh, pada radiator mobil, panas dipindahkan dari air panas yang mengalir melalui pipa yang terdapat pada radiator yang ditambahkan plat pada jarak yang kecil dengan melewatkan udara diantaranya.

Perpindahan panas pada alat penukar kalor biasanya terdiri dari konveksi di setiap fluida dan konduksi pada dinding yang memisahkan kedua fluida. Pada saat menganalisa alat penukar kalor, sangat diperlukan untuk menggunakan koefisien perpindahan panas menyeluruh U yang memungkinkan untuk menghitung seluruh efek dari perpindahan panas. Laju perpindahan panas diantara kedua fluida terletak pada alat penukar kalor yang bergantung pada perbedaan temperatur pada suatu titik, yang bervariasi sepanjang alat penukar kalor. Pada saat menganalisis alat penukar kalor, biasanya bekerja dengan menggunakan logarithmic mean temperature difference LMTD, yang sebanding dengan perbedaan temperatur rata-rata diantara kedua fluida sepanjang alat penukar kalor. Ketika dua temperatur tidak diketahui kita dapat menganalisisnya dengan metode keefektifan-NTU.

2.2 Jenis Alat Penukar Kalor

Secara umum, alat penukar kalor dapat dibagi berdasarkan fungsinya yakni :

(35)

di dalam chiller yang lebih rendah bila dibandingkan dengan fluida pendinginan yang dilakukan dengan pendingin air. Untuk chiller ini media pendingin biasanya digunakan amoniak atau Freon.

Gambar 2.1 Chiller

Sumber:

b. Kondensor, alat penukar kalor ini digunakan untuk mendinginkan uap atau campuran uap, sehingga berubah fasa menjadi cairan. Media pendingin yang dipakai biasanya air atau udara. Uap atau campuran uap akan melepaskan panas atent kepada pendingin, misalnya pada pembangkit listrik tenaga uap yang mempergunakan condensing turbin, maka uap bekas dari turbin akan dimasukkan kedalam kondensor, lalu diembunkan menjadi kondensat.

Gambar 2.2 Kondensor

(36)

7 c. Cooler, alat penukar kalor ini digunakan untuk mendinginkan cairan atau gas dengan mempergunakan air sebagai media pendingin. Disini tidak terjadi perubahan fasa, dengan perkembangan teknologi dewasa ini maka pendingin coler mempergunakan media pendingin berupa udara dengan bantuan fan (kipas).

Gambar 2.3 Cooler

Sumber:

d. Evaporator, alat penukar kalor ini digunakan untuk penguapan cairan menjadi uap. Dimana pada alat ini menjadi proses evaporasi (penguapan) suatu zat dari fasa cair menjadi uap. Yang dimanfaatkan alat ini adalah panas latent dan zat yang digunakan adalah air atau refrigerant cair.

Gambar 2.4 Evaporator

(37)

e. Reboiler, alat penukar kalor ini berfungsi mendidihkan kembali (reboil) serta menguapkan sebagian cairan yang diproses. Adapun media pemanas yang sering digunakan adalah uap atau zat panas yang sedang diproses itu sendiri.

Gambar 2.5 Thermosiphon Reboiler

Sumber

f. Heat Exchanger, alat penukar kalor ini bertujuan untuk memanfaatkan panas suatu aliran fluida yang lain. Maka akan terjadi dua fungsi sekaligus, yaitu: • Memanaskan fluida

• Mendinginkan fluida yang panas

Suhu yang masuk dan keluar kedua jenis fluida diatur sesuai dengan kebutuhannya. Pada gambar diperlihatkan sebuah heat exchanger, dimana fluida yang berada didalam tube adalah air, disebelah luar dari tube fluida yang mengalir adalah kerosene yang semuanya berada didalam shell.

Gambar 2.6 Konstruksi Heat Exchanger

(38)

9 2.3 Klasifikasi Alat Penukar Kalor

1. Klasifikasi berdasarkan proses perpindahan panas a. Tipe kontak tidak langsung

• Tipe dari satu fase

• Tipe dari banyak fase

• Tipe yang ditimbun (storage type) • Tipe fluidized bed

b. Tipe kontak langsung • Immiscible fluidsGas liquidLiquid vapor

2. Klasifikasi berdasarkan jumlah fluida yang mengalir a. Dua jenis fluida

b. Tiga jenis fluida

c. N – Jenis fluida (N lebih dari tiga)

3. Klasifikasi berdasarkan kompaknya permukaan

a. Tipe penukar kalor yang kompak, Density luas permukaan > 700 m b. Tipe penukar kalor yang tidak kompak, Density luas permukaan < 700 m 4. Klasifikasi berdasarkan mekanisme perpindahan panas

a. Dengan cara konveksi, satu fase pada kedua sisi alirannya

b. Dengan cara konveksi pada satu sisi aliran dan pada sisi yang lainnya terdapat cara konveksi 2 aliran

c. Dengan cara konveksi pada kedua sisi alirannya serta terdapat 2 pass aliran masingmasing

d. Kombinasi cara konveksi dan radiasi 5. Klasifikasi berdasarkan konstruksi

a. Konstruksi tubular (shell and tube) • Tube ganda (double tube)

• Konstruksi shell and tube, Sekat plat (plate baffle), Sekat batang (rod baffle)

(39)

• Tipe pelat • Tipe lamella • Tipe spiral • Tipe pelat koil

c. Konstruksi dengan luas permukaan diperluas (extended surface) • Sirip pelat (plate fin)

• Sirip tube (tube fin) • Heat pipe wall

Ordinary separating wall d. Regenerative

• Tipe rotary

• Tipe disk (piringan) • Tipe drum

• Tipe matrik tetap

6. Klasifikasi berdasarkan pengaturan aliran a. Aliran dengan satu pass

• Aliran Berlawanan • Aliran Paralel • Aliran Melintang • Aliran Split

• Aliran yang dibagi (divided) b. Aliran multipass

a. Permukaan yang diperbesar (extended surface) • Aliran counter menyilang

• Aliran paralel menyilang • Aliran compound

b. Multipass plat

(40)

11 untuk melindungi para pemakai dari bahaya kerusakan atau kegagalan alat, karena alat ini beroperasi pada temperature dan tekanan yang tinggi.

Didalam standar mekanik TEMA, terdapat dua macam kelas heat Exchanger, yaitu :

1. Kelas R, yaitu untuk peralatan yang bekerja dengan kondisi berat, misalnya untuk industri minyak dan kimia berat.

2. Kelas C, yaitu yang dibuat untuk general purpose, dengan didasarkan pada segi ekonomis dan ukuran kecil, digunakan untuk proses-proses umum industri.

Berikut ini akan dijelaskan beberapa alat penukar kalor yang umum digunakan dalam dunia industri :

2.3.1 Concentric Tube Heat Exchanger (Double Pipe)

Double pipe heat exchanger atau consentric tube heat exchanger yang ditunjukkan pada gambar 2.7c di mana suatu aliran fluida dalam pipa seperti pada gambar 2.7 mengalir dari titik A ke titik B, dengan space berbentuk U yang mengalir di dalam pipa. Cairan yang mengalir dapat berupa aliran cocurrent atau countercurrent. Alat pemanas ini dapat dibuat dari pipa yang panjang dan dihubungkan satu sama lain hingga membentuk U. Double pipe heat exchanger merupakan alat yang cocok dikondisikan untuk aliran dengan laju aliran yang kecil.

Gambar 2.7 : Aliran double pipe heat exchanger

Sumbe

A

A’ B

B’ Hot fluit out

Cold fluit in

(41)

Gambar 2.8 Hairpin heat exchanger

Sumber : http://suryamanikam.com/products/peerless-mfg-co/heat-exchangers-alco-and-bos-hatten/ Exchanger ini menyediakan true counter current flow dan cocok untuk extreme temperature crossing, tekanan tinggi dan rendah untuk kebutuhan surface area yang moderat (range surface area: 1 – 6000 ft2). Hairpin heat exchanger tersedia dalam :

- Single tube (double pipe) atau berbagai tabung dalam suatu hairpin shell (multitube),

- Bare tubes, finned tube, U-Tubes, - Straight tubes,

- Fixed tube sheets

Double pipe heat exchanger sangatlah berguna karena ini bisa digunakan dan dipasang pada pipe-fitting dari bagian standar dan menghasilkan luas permukaan panas yang besar. Ukuran standar dari tees dan return head diberikan pada tabel berikut :

Tabel 2.1 Double Pipe Exchanger fittings Outer Pipe, IPS Inner Pipe, IPS 3

2½ 3 4

1¼ 1¼ 2 3

(42)

13 Double pipe exchangers biasanya dipasang dalam 12-ft, 15-ft atau 20-ft panjang efektif, panjang efektif dapat membuat jarak dalam each leg over di mana terjadi perpindahan panas dan mengeluarkan inner pipe yang menonjol melewati the exchanger section.

Susunan dari concentric tube ditunjukan pada gambar di bawah ini. Aliran dalam type heat exchanger dapat bersifat cocurrent atau counter current dimana aliran fluida panas ada pada inner pipe dan fluida dingin pada annulus pipe.

(43)

Gambar 2.10 Double-pipe heat exchangers in series

Sumber

Gambar 2.11 Double-pipe heat exchangers in series–parallel

Sumber

Keuntungan dan kerugian penggunaan double pipe heat exchanger: a) Keuntungan

(44)

15 2. Counter current flow mengakibatkan penurunan kebutuhan surface area permukaan untuk service yang mempunyai suatu temperature cross.

3. Potensi kebutuhan untuk ekspansi joint adalah dihapuskan dalam kaitan dengan konstruksi pipa-U.

4. Konstruksi sederhana dalam penggantian tabung dan pembersihan.

b) Kerugian

1. Bagian hairpin adalah desain khusus yang mana secara normal tidak dibangun untuk industri standar dimanapun selain ASME code.

2. Bagian multiple hairpin tidaklah selisih secara ekonomis bersaing dengan single shell dan tube heat exchanger.

3. Desain penutup memerlukan gasket khusus.

2.3.2 Shell And Tube Heat Exchanger

Shell and tube heat exchanger biasanya digunakan dalam kondisi tekanan relatif tinggi, yang terdiri dari sebuah selongsong yang di dalamnya disusun suatu annulus dengan rangkaian tertentu (untuk mendapatkan luas permukaan yang optimal). Fluida mengalir di selongsong maupun di annulus sehingga terjadi perpindahan panas antara fluida dengan dinding annulus misalnya triangular pitch (Pola segitiga) dan square pitch (Pola segiempat).

Gambar 2.12 Bentuk susunan tabung [6]

(45)

Keuntungan square pitch adalah bagian dalam tube-nya mudah dibersihkan dan pressure drop-nya rendah ketika mengalir di dalamnya (fluida)

Gambar 2.13 shell and tube heat exchanger

Sumber: www.google.com/cheresources.com

Keuntungan dari shell and tube:

1. Konfigurasi yang dibuat akan memberikan luas permukaan yang besar dengan bentuk atau volume yang kecil.

2. Mempunyai lay-out mekanik yang baik, bentuknya cukup baik untuk operasi bertekanan.

3. Menggunakan teknik fabrikasi yang sudah mapan (well-astablished). 4. Dapat dibuat dengan berbagai jenis material, dimana dapat dipilih jenis

material yang digunakan sesuai dengan temperatur dan tekanan operasi. 5. Mudah membersihkannya.

6. Prosedur perencanaannya sudah mapan (well-astablished). 7. Konstruksinya sederhana, pemakaian ruangan relatif kecil.

8. Pengoperasiannya tidak berbelit-belit, sangat mudah dimengerti (diketahui oleh para operator yang berlatar belakang pendidikan rendah).

9. Konstruksinya dapat dipisah-pisah satu sama lain, tidak merupakan satu kesatuan yang utuh, sehingga pengangkutannya relatif gampang

(46)

17 2.3.3 Plate Type Heat Exchanger

Plate type heat exchanger terdiri dari bahan konduktif tinggi seperti stainless steel atau tembaga. Plate dibuat dengan design khusus dimana tekstur permukaan plate saling berpotongan satu sama lain dan membentuk ruang sempit antara dua plate yang berdekatan. Jika menggabungkan plate-plate menjadi seperti berlapis-lapis, susunan plate-plate tersebut tertekan dan bersama-sama membentuk saluran alir untuk fluida. Area total untuk perpindahan panas tergantung pada jumlah plate yang dipasang bersama-sama seperti gambar dibawah

Gambar 2.14 Plate type heat exchanger dengan aliran countercurrent Sumbe

2.3.4 Jacketed Vessel With Coil and Stirrer

(47)

Gambar 2.15 Jacketed Vessel With Coil And Stirrer

Sumber : http://www.mutiaranata.com/product/detail/wl-110-04-jacketed-vessel-with-stirrer-coil2.5 Jenis-Jenis Perpindahan Panas 2.4 Jenis-Jenis Perpindahan Panas

2.4.1. Konduksi

Sebuah batang silinder dengan material tertentu diisolasi pada sisi terluarnya dan pada kedua ujung permukaannya memiliki suhu yang berbeda yakni T1 > T2 . Perbedaan temperatur tersebut menyebabkan perpindahan panas

secara konduksi pada arah x positif. Kita dapat mengukur laju perpindahan panas qx, dan kita dapat menentukan qx bergantung pada variabel-variabel berikut : ΔT,

yakni perbedaan temperatur ; Δx, yakni panjang batang ; dan A, yakni luas penampang tegak lurus bidang.

Jika ΔT dan Δx adalah konstan dan hanya memvariasikan A, maka kita dapat melihat bahwa qx berbanding lurus dengan A. Dengan cara yang sama, jika

ΔT dan A adalah konstan, kita dapat melihat bahwa qx berbanding terbalik dengan

Δx. Apabila A dan Δx konstan, maka kita dapat melihat bahwa qx berbanding lurus

dengan ΔT. Sehingga kita dapat menyimpulkan bahwa qx A

Δ�

Δx (2.1)

(48)

19 Gambar 2.16 Perpindahan Panas secara Konduksi [2]

Sumber : Cengel Dengan memperhatikan material batang, sebagai contoh plastik, kita akan menemukan bahwa kesebandingan diatas adalah valid. Namun, kita juga menemukan bahwa untuk nilai A, Δx,dan ΔT yang sama, akan menghasilkan nilai qx yang lebih kecil untuk plastik daripada bermaterial logam. Sehingga

kesebandingan diatas dapat ditulis dalam bentuk persamaan dengan memasukkan koefisien yang dipengaruhi oleh material. Sehingga diperoleh,

qx = kA

Δ�

Δx (2.2)

k, adalah konduktivitas thermal (W/m.K), yang adalah merupakan sifat material yang penting. Dengan menggunakan limit Δx 0 kita mendapatkan persamaan untuk laju perpindahan panas,

qx = -kA

��

dx (2.3)

atau persamaan flux panas menjadi, q”x =

qx

A = -k ��

dx (2.4)

2.4.2. Konveksi

(49)

Penelitian menunjukkan bahwa perpindahan panas konveksi sangat bergantung pada sifat-sifat fluida seperti viskositas dinamis μ, konduktivitas termal k, massa jenis ρ, dan spesifik panas Cp, dan dipengaruhi oleh kecepatan fluida Ѵ. Konveksi

juga bergantung pada bentuk dan kekasaran permukaan, dan bahkan juga dipengaruhi oleh tipe aliran seperti laminar atau turbulen. Sehingga kita dapat menyimpulkan bahwa perpindahan panas secara konveksi adalah kompleks karena bergantung pada banyak variabel. Oleh karena itu, konveksi adalah mekanisme perpindahan panas yang paling kompleks.

Gambar 2.17 Pendinginan sebuah balok yang panas dengan konveksi paksa [2] Sumber : Cengel Meskipun konveksi adalah kompleks, setelah diamati bahwa laju perpindahan panas secara konveksi berbanding lururs dengan perbedaan temperatur dan dapat ditulis dengan Hukum Newton tentang pendinginan.

Qkonveksi = hAs(Ts - T∞) (2.5)

h merupakan koefisien perpindahan panas konduksi, As merupakan area

permukaan perpindahan panas, Ts merupakan temperatur permukaan benda, T∞

merupakan temperatur lingkungan sekitar benda.

2.4.3. Radiasi

(50)

21 Pada radiasi, perpindahan panas dapat terjadi pada 2 benda yang memiliki temperatur yang tinggi dan dipisahkan oleh benda yang memiliki temperatur yang lebih rendah.

Dengan menganggap permukaan benda yang kecil As, emisifitas ε, dan

kemampuan untuk menyerap α pada temperatur T yang terdiri dari keisotermalan yang besar dalam bentuk yang tertutup pada benda blackbody. Blackbody dapat didefenisikan sebagai pemancar dan penyerap radiasi yang sempurna. Pada temperatur dan panjang gelombang tertentu, tidak ada permukaan yang dapat memancarkan energi yang lebih banyak daripada blackbody.Blackbody menyerap semua radiasi tanpa memperhatikan panjang gelombang dan arahnya. Blackbody juga memancarkan energi radiasi yang merata dalam segala arah dalam setiap unit area searah dengan arah emisi,yang disebut sebagai pemancar diffuse. Diffuse dapat diartikan sebagai arah yang bebas untuk berdiri sendiri. Hal ini dapat kita lihat pada gambar berikut

Gambar 2.18 Blackbody disebut sebagai pemancar dengan arah yang bebas

Sumber : Cengel Energi radisi yang dipancarkan oleh sebuah blackbody tiap satuan waktu dan tiap satuan luasan area ditetapkan secara eksperimental oleh Joseph Stefan pada tahun 1879 dan dapat dituliskan

Eb (T)= σT 4 (w/m2) (2.6)

(51)

teori pada tahun 1884 oleh Ludwig Boltzman. Eb merupakan kekuatan emisifitas

blackbody. [2]

2.5 Internal Flow (Aliran Dalam)

2.5.1 Aliran Di Dalam Pipa

Cairan atau gas yang melewati pipa atau duct biasanya digunakan dalam proses pemanasan ataupun pendinginan. Fluida yang digunakan dalam banyak aplikasi tersebut dipaksa untuk mengalir dengan menggunakan kipas ataupun pompa melalui sebuah pipa yang panjang yang diharapkan terjadi perpindahan panas. Pada aliran dalam dibatasi oleh luas permukaan bagian dalam pipa, dan terdapat batasan seberapa besar lapisan batas dapat berkembang. Aliran dalam adalah bukan aliran yang bebas sehingga kita membutuhkan suatu alternatif. Kecepatan fluida didalam pipa berubah dari nol pada permukaan karena tidak ada slip yang terjadi, sampai kecepatan maksimum pada pusat pipa. Disisi lain, sangat nyaman untuk menghitung dengan menggunakan kecepatan rata-rata u dengan asumsi bahwa aliran adalah inkompresibel pada saat luas permukaan pipa konstan.

Kecepatan rata-rata aktual pada saat kondisi pemanasan dan pendinginan dapat berubah karena perubahan massa jenis dengan temperatur. Secara praktis, kita menghitung sifat-sifat fluida pada temperatur rata-rata dan menganggapnya konstan. Persamaan untuk menghitung kecepatan rata-rata berasal dari hukum kekekalan massa, yakni

ṁ = ρuAc = ∫ ρA u(r,x)dAc

c (2.7)

adalah laju aliran massa, ρ adalah rapat massa, Ac adalah luas permukaan, dan

u(r,x) adalah profil kecepatan. Sehingga kecepatan rata-rata untuk aliran inkompresibel pada sebuah pipa dengan radius R adalah

u =∫Ac ρu(r,x)dAc

(52)

23 Transisi dari aliran laminar ke aliran turbulen tidak terjadi dalam waktu yang singkat, namun itu terjadi melalui rentang kecepatan yang fluktuatif diantara laminar dan turbulen sebelum aliran tersebut menjadi aliran yang turbulen. Kebanyakan aliran yang masuk kedalam pipa adalah turbulen. Aliran laminar terjadi ketika fluida yang mengalir memiliki viskositas yang tinggi seperti minyak yang mengalir didalam pipa yang memiliki diameter yang kecil, ataupun pada jarak yang dekat. Untuk aliran didalam pipa yang memiliki penampang lingkaran, bilangan Reynold didefenisikan sebagai

Re = ���

µ =

��

v (2.9)

u adalah kecepatan rata-rata fluida, D adalah diameter pipa, dan v adalah viskositas kinematik fluida.

Untuk aliran yang mengalir pada pipa yang tidak memiliki penampang lingkaran, bilangan Reynold bergantung pada diameter hidraulik Dh yang didefenisikan

sebagai

Dh =

4Ac

p (2.10)

p adalah keliling penampang pipa. Dengan menghitung bilangan Reynold, dapat ditentukan jenis aliran yang terjadi

Re < 2300 aliran laminar 2300 ≤ Re ≤ 10000 aliran transisi

Re > 10000 aliran turbulen

Ketika perbedaan temperatur antara permukaan pipa dengan fluida kerja besar, sangat penting untuk menghitung variasi kekentalan dengan temperatur. Bilangan Nusselt rata-rata untuk aliran laminar yang berkembang pada sebuah pipa berpenampang lingkaran dapat ditentukan dengan persamaan Sieder dan Tate (1936) yakni Semua sifat fluida dihitung pada temperatur rata-rata fluida, kecuali μs dihitung

(53)

Untuk aliran turbulen berkembang penuh didalam pipa yang halus, sebuah persamaan sederhana untuk menghitung bilangan Nusselt dapat diperoleh yakni

Nu = 0,023 Re0,8 Pr1/3 (2.12)

dengan syarat bahwa : 0,7 ≤ Pr ≤ 160 Re > 10000

Persamaan diatas disebut Persamaan Colburn. Keakurasian persamaan diatas dapat ditingkatkan dengan memodifikasinya menjadi

Nu = 0,023 Re0,8 Pr n (2.13)

Untuk proses pemanasan digunakan n = 0,4 dan untuk proses pendinginan digunakan n = 0,3. Persamaan ini disebut Persamaan Dittus-Boelter (1930) dan persamaan ini lebih baik daripada persamaan Colburn.

Selain persamaan di atas untuk aliran turbulen dapat juga digunakan persamaan yang diajukan oleh Gnielinski yaitu :

�� = �

Dan untuk menghitung f digunakan persamaan berikut

�= (0,79 ln(��)−1,64)−2 (2.15)

Persamaan 2.14 dan 2.15 berlaku untuk rentang Re 2300 < Re < 5x106 dan bilangan prandalt 0,5 ≤ Pr ≤ 2000.

Adapun koreksi yang diajukan oleh Petukhov dan Roizen (1964) adalah sebagai berikut,

2.5.2 Aliran Di Dalam Annulus Pipa

(54)

25 fluida mengalir didalam pipa sedangkan fluida yang lainnya mengalir didalam ruang annulus. Persamaan pembentuk untuk kedua aliran adalah identik.

Gambar 2.19 Alat penukar kalor pipa ganda yang terdiri dari dua pipa sepusat [2]

Sumber : Cengel Dengan menganggap diameter dalam Di dan diameter luar Do, diameter

hidraulik annulus adalah Dh =

4Ac

p =

4(Do2 – Di2) (Do + Di)

= Do - Di (2.17)

Pada alat penukar kalor tabung sepusat ini terdapat dua bilangan Nusselt, yakni pada permukaan dalam pipa Nui dan pada permukaan dalam pipa Nuo.

Bilangan Nusselt untuk aliran laminar yang berkembang penuh dengan permukaan yang temperaturnya konstan dan permukaan luarnya diisolasi, dapat dilihat pada tabel berikut :

Tabel 2.2 : Bilangan Nusselt untuk aliran laminar berkembang penuh didalam annulus dengan salah satu permukaan pipa isotermal dan permukaan lainnya adiabatik

Di/Do Nui Nuo

0 - 3,66

0,05 17,46 4,06

0,10 11,56 4,11

0,25 7,37 4,23

0,50 5,74 4,43

1,00 4,86 4,86

(55)

Jika bilangan Nusselt diketahui, koefisien perpindahan panas untuk permukaan pipa bagian dalam dan bagian luar dapat dihitung dengan menggunakan persamaan

Nui = hi Dh

k

(2.18)

Nuo = ho Dh

k (2.19)

2.6 Koefisien Perpindahan Panas Menyeluruh

Sebuah alat penukar kalor terdiri dari 2 fluida yang mengalir yang dipisahkan oleh sebuah dinding yang solid. Pertama sekali panas dipindahkan dari fluida panas ke dinding melalui konveksi, kemudian melewati dinding melalui konduksi, dan dari dinding ke fluida dingin lagi melalui konveksi. Efek radiasi apapun biasanya termasuk didalam koefisien perpindahan panas konveksi. Jaringan tahanan panas dihubungkan dengan proses perpindahan panas ini yang terdiri dari dua tahanan panas konveksi dan satu tahanan panas konduksi seperti yang ditunjukkan oleh gambar berikut

Gambar 2.20 Jaringan tahanan panas yang dihungkan dengan alat penukar kalor tabung sepusat

(56)

27 Huruf kecil i dan o adalah permukaan dalam dan permukaan luar tabung. Untuk alat penukar kalor tabung sepusat, Ai = DiL dan Ao = DoL, sehingga tahanan

termal dinding tabung adalah Rdinding =

ln(Do/Di)

2kL

(

2.20)

Gambar 2.21 Dua luasan area alat penukar kalor untuk dinding tabung yang tipis Di ≈Do dan Ai ≈Ao

Sumber : Cengel k adalah konduktivitas termal dinding dan L adalah panjang tabung. Sehingga tahanan termal total menjadi

R = Rtotal = Ri + Rdinding + Ro = Dalam menganalisis alat penukar kalor, sangat diperlukan untuk menggabungkan semua tahanan panas yang terjadi pada fluida panas sampai fluida dingin menjadi sebuah tahanan panas R, dan laju perpindahan panas diantara kedua fluida adalah

Q = ΔT

R = UA ΔT = UiAiΔT = UoAo ΔT (2.22) U adalah koefisien perpindahan panas menyeluruh (W/m2°C).

Rumus diatas menjadi : 1

(57)

hambatan tambahan pada proses perpindahan panas dan mengakibatkan penurunan laju perpindahan panas pada alat penukar kalor. Penumpukan kotoran pada alat penukar kalor disebut faktor kotoran Rf yang menjadi ukuran dalam

tahanan termal.

Faktor kotoran adalah nol untuk alat penukar kalor yang baru dan meningkat dengan meningkatnya lama pemakaian sehingga kotoran menempel pada permukaan alat penukar kalor. Faktor kotoran bergantung pada temperatur operasi dan kecepatan fluida, dan sebanding dengan panjang alat penukar kalor. Kotoran akan meningkat dengan meningkatnya temperatur dan menurunnya kecepatan.

Persamaan koefisien perpindahan menyeluruh telah diberikan sebelumnya yang berlaku untuk permukaan alat penukar kalor yang bersih. Persamaan sebelumnya perlu dimodifikasi sebagai efek dari kotoran pada permukaan dalam dan luar tabung. Untuk alat penukar kalor tabung cangkang yang tidak memiliki sirip, persamaan sebelumnya menjadi :

1

Rf,i dan Rf,o adalah faktor kotoran permukaan dalam dan luar alat penukar kalor. [6]

Tabel 2.3 Faktor kotoran untuk berbagai fluida

Fluid Rf, m2.

°C/W Distiled water, sea water, river water, boiled

feedwater :

Steam (oil-free) 0.0001

Refrigerants (liquid) 0.0002

Refrigerants (vapor) 0.0004

(58)

29

Air 0.0004

Sumber : Incropera

2.8 Metanol

Metanol, juga dikenal sebagai metil alkohol, wood alcohol atau spiritus,

adalah Ia merupakan

bent yang ringan, mudah menguap, tidak berwarna, mudah terbakar, dan beracun dengan bau yang khas (berbau lebih ringan daripada sebagai bahan pendingin anti beku, pelarut, bahan bakar dan sebagai bahan additif bagi etanol industri.

Metanol diproduksi secara alami oleh metabolisme Hasil proses tersebut adalah uap metanol (dalam jumlah kecil) di udara. Setelah beberapa hari, uap metanol tersebut akan sinar

Reaksi kimia metanol yang terbakar di udara dan membentuk karbon dioksida dan air adalah sebagai berikut:

2 CH3OH + 3 O2→ 2 CO2 + 4 H2O

Api dari metanol biasanya tidak berwarna. Oleh karena itu, kita harus berhati-hati bila berada dekat metanol yang terbakar untuk mencegah cedera akibat api yang tak terlihat.

(59)

menghasilkan metanol. Tahap pembentukannya adalah sintesisnya adalah

Metanol digunakan secara terbatas dalam mesin pembakaran dalam, dikarenakan metanol tidak mudah terbakar dibandingkan dengan bensin. Metanol juga digunakan sebagai campuran utama untuk bahan bakar model radio kontrol, jalur kontrol, dan pesawat model.

Salah satu kelemahan metanol jika digunakan dalam konsentrasi tinggi adalah sifat korosif terhadap beberapa logam, termasuk aluminium. Metanol, meskipun merupakan asam lemah, menyerang lapisan oksida yang biasanya melindungi aluminium dari korosi:

6 CH3OH + Al2O3 → 2 Al(OCH3)3 + 3 H2O

Ketika diproduksi dari kayu atau bahan oganik lainnya, metanol organik tersebut merupakan bahan bakar terbaharui yang dapat menggantikan hidrokarbon. Namun mobil modern pun masih tidak bisa menggunakan BA100 (100% bioalkohol) sebagai bahan bakar tanpa modifikasi. Metanol juga digunakan sebagai pelarut dan sebagai antibeku, dan fluida pencuci kaca depan mobil.

Penggunaan metanol terbanyak adalah sebagai bahan pembuat bahan kimia lainnya. Sekitar 40% metanol yang ada diubah menjadi formaldehid, dan dari sana akan dihasilkan berbagai macam produk seperti plastik, plywood, cat, peledak, dan tekstil. Senyawa kimia lainnya yang merupakan turunan dari metanol adalah dimetil eter, yang telah menggantikan klorofluorokarbon sebagai bahan campuran pada aerosol, dan asam asetat. Dimetil eter juga dapat dicampur dengan gas alam terkompresi (LPG) untuk memanaskan masakan, dan juga bisa digunakan sebagai bahan bakar pengganti diesel. Dalam beberapa pabrik pengolahan air limbah, sejumlah kecil metanol digunakan ke air limbah sebagai bahan makanan karbon untuk denitrifikasi bakteri, yang mengubah nitrat menjadi nitrogen.

(60)

31 2.9 Analisis Alat Penukar Kalor Dengan Menggunakan Log Mean

Temperature Difference (LMTD)

Dalam merancang ataupun memprediksi performansi alat penukar kalor, sangatlah perlu untuk menghubungkan antara laju perpindahan panas total terhadap temperatur fluida yang masuk dan keluar, koefisien perpindahan panas menyeluruh, dan luas permukaan total untuk laju perpindahan panas. Persamaan perpindahan panas antara fluida panas dan fluida dingin adalah setimbang. Jika Q adalah laju perpindahan panas antara fluida panas dengan fluida dingin dan dengan mengabaikan perpindahan panas yang terjadi pada alat penukar kalor dengan lingkungan, mengabaikan perubahan energi potensial dan energi kinetik, dan dengan mengaplikasikan persamaan energi steady, diperoleh persamaan

Gambar 2.22 Kesetimbangan energi total untuk fluida panas dan fluida dingin pada sebuah alat penukar kalor

Sumber : Incropera

q = ṁc(ic,o – ic,i) = ṁh(ih,i – ih,o) (2.25)

(61)

Jika Th dan Tc adalah suhu kedua fluida yang berada di elemen dA dari

permukaan alat penukar kalor. Maka laju perpindahan panas yang terjadi diantara kedua fluida melaui elemen dA dapat dituliskan sebagai berikut

dQ = U dA (Th – Tc) (2.27)

2.9.1 Aliran Paralel (Sejajar)

Laju perpindahan panas = Laju perpindahan panas pada fluida panas pada fluida dingin

Gambar 2.23 Distribusi temperatur aliran sejajar

Sumber : Incropera

dQ = ṁhcp,h

(-

dTh) = ṁccp,c

(

dTc) (2.28)

atau

(62)

33 ṁh = Laju aliran massa fluida panas (kg/s)

ṁc

= Laju aliran massa fluida dingin (kg/s)

cp,h = Panas jenis fluida panas (J/kg.K)

cp,c = Panas jenis fluida dingin (J/kg.K)

Th,i = Temperatur fluida panas masuk (K)

Th,o = Temperatur fluida panas keluar (K)

Tc,i = Temperatur fluida dingin masuk (K)

Tc,o = Temperatur fluida dingin keluar (K)

Panas yang dilepas = Panas yang dilepas oleh fluida panas oleh fluida dingin dengan mengintegralkan kedua ruas, maka

(63)

ln

Th,o , Tc,o berdasarkan neraca entalpi bahwa laju perpindahan panas Q :

Q = ṁh cp,h (Th,i – Th,o) = ṁc cp,c(Tc,o – Tc,i)

(64)

35 Gambar 2.24 Distribusi temperatur aliran berlawanan

Sumber:Incropera dQ = ṁhcp,h

(-

dTh) = ṁccp,c

(-

dTc)

atau

dQ = -ṁhcp,h

(

dTh) = -ṁccp,c(dTc)

Panas yang dilepas = Panas yang dilepas oleh fluida panas oleh fluida dingin

(dTh < 0) (dTc < 0)

dTh = -

dQ

ṁh cp,h

dTc = -

dQ

ṁc cp,c

dTh – dTc = d (Th – Tc)

= - dQ

ṁh cp,h

+

dQ

ṁc cp,c

= -dQ

1

ṁh cp,h

- 1

ṁc cp,c

dTh – dTc = -U dA (Th – Tc)

1

ṁh cp,h

- 1

(65)

d (Th – Tc)

dengan mengintegralkan kedua ruas, maka

d (Th – Tc) berdasarkan neraca entalpi bahwa laju perpindahan panas Q :

(66)

37

2.10 Analisis Alat Penukar Kalor Dengan Menggunakan Metode

Keefektifan-NTU

Metode log mean temperature difference dapat digunakan dalam menganalisis alat penukar kalor jika temperatur fluida masuk diketahui dan temperatur fluida keluar adalah spesifik atau dapat diperoleh dari persamaan kesetimbangan energi. Namun, jika hanya temperatur fluida masuk diketahui, metode LMTD tidak dapat digunakan. Oleh karena itu dibutuhkan pendekatan alternatif yang lain yakni dengan menggunakan metode keefektifan-NTU (atau NTU).

Untuk menentukan keefektifan alat penukar kalor, pertama sekali kita harus menentukan laju perpindahan panas maksimum yang mungkin terjadi pada alat penukar kalor tersebut. Secara prinsip, laju perpindahan maksimum ini dapat dicapai pada alat penukar kalor dengan aliran yang berlawanan dengan panjang yang tidak terhingga.

Metode NTU adalah bergantung pada parameter yang tidak berdimensi yang disebut keefektifan laju perpindahan panas, ε yang didefenisikan sebagai berikut

ε = Q Qmaksimum

= Laju perpindahan panas aktual

Laju perpindahan panas maksimum yang mungkin terjadi

(2.55)

Laju perpindahan panas aktual yang terjadi pada sebuah alat penukar kalor dapat ditentukan dari persamaan kesetimbangan energi yang terjadi pada fluida panas dan fluida dingin yang dituliskan pada persamaan berikut

Q = Cc(Tc,o – Tc,i) = Ch(Th,i – Th,o)

dimana Cc = ṁccp,cdan Ch = ṁhcp,h

Cc dan Ch adalah kapasitas panas fluida dingin dan kapasitas panas fluida

(67)

perbedaan temperatur maksimum yang berada pada sebuah alat penukar kalor adalah perbedaan antara temperatur masuk pada fluida panas dan pada fluida dingin, yakni

ΔTmaks = Th,i – Tc,i

Perpindahan panas pada sebuah alat penukar kalor akan mendapatkan nilai maksimum pada saat

1. Fluida dingin dipanaskan hingga mencapai temperatur masuk fluida panas, atau 2. Fluida panas didinginkan hingga mencapai temperatur masuk fluida dingin Kondisi pembatas diatas tidak akan dicapai kecuali kapasitas panas fluida panas dan fluida dingin adalah sama (Cc = Ch). Pada saat Cc ≠ Ch, yang adalah

merupakan kasus yang biasanya terjadi, fluida yang memiliki kapasitas panas yang lebih kecil akan memiliki perubahan temperatur yang lebih besar, sehingga berdasarkan pengalaman akan mencapai temperatur maksimum, dimana pada kondisi tersebut perpindahan panas akan berhenti. Sehingga laju perpindahan panas maksimum yang mungkin terjadi adalah

Qmaksimum = Cmin(Th,i – Tc,i) (2.56) Keefektifan sebuah alat penukar kalor bergantung pada bentuk dan ukuran alat penukar kalor dan arah aliran yang terjadi. Oleh karena itu, perbedaan tipe pada alat penukar kalor akan menghasilkan persamaan keefektifan yang berbeda. Berikut ini akan dijabarkan persamaan keefektifan ε alat penukar kalor tipe double-pipe dengan aliran sejajar. {7]

(68)

39

Berdasarkan neraca entalpi bahwa dQ adalah : dQ = ṁhcp,h

(-

dTh) = ṁccp,c

(

dTc)

dengan mengintegralkan kedua ruas, maka

(69)

Th,o , Tc,o

Berdasarkan neraca entalpi :

(70)

41 Berdasarkan neraca entalpi :

Ch(Th,i – Th,o) = Cc (Tc,o – Tc,i)

Dapat disimpulkan bahwa rumus keefektifan alat penukar kalor tipe double-pipe dengan aliran sejajar adalah

ε =

1 - exp - NTU (1+C)�

1 + C

(2.65)

Sedangkan untuk aliran berlawanan rumus keefektifannya menjadi ε =

(71)

Tabel 2.4 Hubungan efektifitas dengan NTU dan c

Sumber : cengel Dengan melihat hubungan antara efektifitas sebagai fungsi dari NTU dan c, nilai dari efektifitas dapat ditentukan melalui grafik yang menunjukan hubungan tersebut. Adapun beberapa grafik efektifitas dari beberapa alat penukar kalor dpat dilihat dibawah ini.

Gambar 2.25 grafik efektifitas untuk aliran sejajar

(72)

43 Gambar 2.26 grafik efektifitas untuk aliran berlawanan

Sumber :cengel 2.11 Program Ansys 14.0

(73)

Didalam program ansys 14.0 terdapat program Fluent yang digunakan untuk melakukan perhitungan secara simulasi. simulasi dengan menggunakan Fluent atau yang lebih dikenal yaitu CFD (computal fluid dynamic).

CFD adalah metode penghitungan, memprediksi, dan pendekatan aliran fluida secara numerik dengan bantuan komputer. Aliran fluida dalam kehidupan nyata memiliki banyak sekali jenis dan karakteristik tertentu yang begitu kompleks, CFD melakukan pendekatan dengan metode numerasi serta menggunakan persamaan-persamaan fluida. Berikut ini beberapa contoh aliran fluida yang sring kita temui sehari-hari:

1. Bernafas, minum, pencernaan, mencuci, berenang merokok. 2. Laundry pakaian dan mengeringkannya.

3. Pemanas ruangan, ventilasi ruangan, memadamkan api dengan air. 4. Pembakaran bensin pada engine dan tentunya juga polusi.

5. Membuat sup, campuran minyak pada pembuatan plastik 6. Pesawat, parasut, berselancar, berlayar

7. Menyolder, pembuatan besi atau baja, elektrolisis air dll.

(74)

45 kimia, namun seiring dengan berkembangnya industri di tahun 90-an membuat CFD makin dibutuhkan pada berbagai aplikasi lain. Contohnya sekarang ini banyak sekali paket-paket software CAD menyertakan konsep CFD yang dipakai untuk menganalisa stress yang terjadi pada design yang dibuat. Pemakain CFD secara umum dipakai untuk memprediksi:

1. Aliran dan panas. 2. Transfer massa.

3. Perubahan fasa seperti pada proses melting, pengembunan dan pendidihan.

4. Reaksi kimia seperti pembakaran. 5. Gerakan mekanis seperti piston dan fan. 6. Tegangan dan tumpuan pada benda solid. 7. Gelombang elektromagnet

(75)

Gambar 2.27 Gambaran Umum Proses CFD

Sumber : https://fauzanahmad.wordpress.com/

Hasil yang didapat pada kontrol point terdekat dari penghitungan persamaan yang terlibat akan diteruskan ke kontrol point terdekat lainnya secara terus menerus hingga seluruh domain terpenuhi. Akhirnya, hasil yang didapat akan disajikan dalam bentuk warna, vektor dan nilai yang mudah untuk dilihat dengan konfigurasi jangkauan diambil dari nilai terbesar dan terkecil.

Secara umum proses penghitungan CFD terdiri atas 3 bagian utama:

1.Preposessor 2.Processor 3.Post processor

(76)

47 konvergen. Penghitungan dilakukan secara menyeluruh terhadap volume kontrol dengan proses integrasi persamaan diskrit. Tahap akhir merupakan tahap postprocessor dimana hasil perhitungan diinterpretasikan ke dalam gambar, grafik bahkan animasi dengan pola-pola warna tertentu.

Hal yang paling mendasar mengapa konsep CFD (software CFD) banyak sekali digunakan dalam dunia industri adalah dengan CFD dapat dilakukan analisa terhadap suatu sistem dengan mengurangi biaya eksperimen dan tentunya waktu yang panjang dalam melakukan eksperimen tersebut. Atau dalam proses design engineering tahap yang harus dilakukan menjadi lebih pendek. Hal lain yang mendasari pemakaian konsep CFD adalah pemahaman lebih dalam akan suatu masalah yang akan diselesaikan atau dalam hal ini pemahaman lebih dalam mengenai karakteristik aliran fluida dengan melihat hasil berupa grafik, vektor, kontur dan bahkan animasi.

2.11.1 Persamaan-persamaan Konservasi

Dalam membuat model CFD diperlukan definisi dari model itu sendiri, apakah model tersebut memepertimbangkan faktor reaksi kimia, mass transfer, heat transfer atau hanya berupa aliran fluida non kompressible dan laminar. Definisi dari model sebenarnya adalah memilih persamaan mana yang akan diaktifkan dalam suatu proses CFD. Banyak sekali persamaan yang digunakan dalam konsep CFD secara umum karena semua persamaan tersebut merupakan pendekatan dari karakteristik fluida yang akan mendekatkannya pada kondisi real. Kita kembali ke CFD, berikut ini salah satu contoh persamaan-persamaan dasar yang terlibat dalam suatu aliran laminar tanpa melibatkan perpindahan kalor maupun spesies.

1. Persamaan Konservasi Massa

Persamaan konservasi massa atau persamaan kontinuiti yang digunakan dalam CFD adalah:

(77)

x,y,z = koordinat kartesian

u,v,w = komponen kecepatan vector pada sumbu x, y, z Persamaan diatas merupakan persamaan umum dari konservasi massa dan valid untuk setiap aliran compressible dan incompressible.

2. Persamaan Konservasi Momentum

Persamaan konservasi momentum adalah persamaan yang mendefinisikan gerakan fluida ketika terjadi gaya-gaya pada partikel-partikelnya pada setiap elemen fluida yang didefiniskan di dalam model CFD. Untuk lebih jelasnya lihat gambar di bawah ini:

Gambar 2.28 Persamaan Konservasi Momentum

Sumbe

���������+ ������+ �����= � �����+ � ���� +�����+������ (2.70)

���������+ ������+ �����= � �����+ � ����+�����+������ (2.71)

���������+ ������+ �����= � ����� + � ���� +����� +����� � (2.72)

Dimana : gx,gy,gz = komponen dari percepatan gravitasi

(78)

49

�x,�y, �z = loses kekentalan

Persamaan diatas adalah persamaan diferensial umum dari gerakan fluida. Kenyataannya persamaan tersebut dapat diaplikasikan untuk setiap continuum (solid atau fluid) ketika bergerak ataupun diam.

3. Persamaan Energi

Persamaan energi adalah persamaan yang digunakan untuk menganalisa setiap unsur energy yang terdapat pada suatu aliran. Dalam persamaan energi terdapat dua jenis compressible dan incompressible. Persamaan compressible energy yaitu:

��

To = total temperature

K = konduktivitas termal

WV = kerja kekentalan

QV = sumber panas volumetrik

Φ = kekentalan panas yang terjadi

Ek = energi kinetik Persamaan incompressible energy yaitu:

(79)

4. Boundary Conditions

Dalam menganalisa suatu aliran fluida terdapat dua metode yang dapat digunakan, yang pertama adalah mencari pola aliran secara detail (x, y, z) pada setiap titik atau yang kedua, mencari pola aliran pada suatu daerah tertentu dengan keseimbangan antara aliran masuk dan keluar dan menentukan (secara kasar) efek-efek yang mempengaruhi aliran tersebut (seperti: gaya atau perubahan energi). Metode pertama adalah metode analisa diferensial sedangkan yang kedua adalah metode integral atau control volume. Boundary conditions adalah kondisi dari batasan sebuah kontrol volume tersebut. Dalam analisa menggunakan CFD seluruh titik dalam kontrol volume tersebut di cari nilainya secara detail, seperti yang telah di jelaskan di awal bab ini, dengan memanfaatkan nilai-nilai yang telah diketahui pada boundary conditions. Secara umum boundary conditions terdiri dari dua macam, inlet dan oulet. Inlet biasanya didefinisikan sebagai tempat dimana fluida memasuki domain (control volume) yang ditentukan. Berbagai macam kondisi didefinisikan pada inlet ini mulai dari kecepatan, komposisi, temperatur, tekanan, laju aliran. Sedangkan pada outlet biasanya didefinisikan sebagai kondisi dimana fluida tersebut keluar dari domain atau dalam suatu aplikasi CFD merupakan nilai yang didapat dari semua variabel yang didefinisikan dan diextrapolasi dari titik atau sel sebelumnya. Di bawah ini salah satu contoh penerapan boundary conditions.

Gambar 2.29 Penerapan Boundary Condition

(80)

51 5. Solusi dari persamaan

Setelah semua terdefinisi maka seluruh variabel yang diketahui dimasukkan kedalam persamaan dan diselesaikan menggunakan operasi numerik. Ketika iterasi dimulai maka seluruh persamaan konservasi yang didefinisikan diselesaikan secara bersamaan secara paralel. Disinilah peran komputer yang sebenarnya. Berikut ini flow charts dari salah satu aplikasi CFD (Fluent) dalam penyelesaian persamaan.

Gambar 2.30 Flowchart simulasi CFD

Figur

Gambar 2.2 Kondensor
Gambar 2 2 Kondensor . View in document p.35
Gambar 2.6 Konstruksi Heat Exchanger
Gambar 2 6 Konstruksi Heat Exchanger . View in document p.37
Tabel 2.1 Double Pipe Exchanger fittings
Tabel 2 1 Double Pipe Exchanger fittings . View in document p.41
Tabel 2.3 Faktor kotoran untuk berbagai fluida
Tabel 2 3 Faktor kotoran untuk berbagai fluida . View in document p.57
Gambar 2.23 Distribusi temperatur aliran sejajar
Gambar 2 23 Distribusi temperatur aliran sejajar . View in document p.61
Gambar 2.24 Distribusi temperatur aliran berlawanan
Gambar 2 24 Distribusi temperatur aliran berlawanan . View in document p.64
Tabel 2.4 Hubungan efektifitas dengan NTU dan c
Tabel 2 4 Hubungan efektifitas dengan NTU dan c . View in document p.71
Gambar 2.25 grafik efektifitas untuk aliran sejajar
Gambar 2 25 grafik efektifitas untuk aliran sejajar . View in document p.71
Gambar 2.26 grafik efektifitas untuk aliran berlawanan
Gambar 2 26 grafik efektifitas untuk aliran berlawanan . View in document p.72
Gambar 2.29 Penerapan Boundary Condition
Gambar 2 29 Penerapan Boundary Condition . View in document p.79
Gambar 2.30 Flowchart simulasi CFD
Gambar 2 30 Flowchart simulasi CFD . View in document p.80
Tabel 3.1 Variasi Parameter Sampel Penelitian keadaan I
Tabel 3 1 Variasi Parameter Sampel Penelitian keadaan I . View in document p.88
Tabel 3.2 Variasi Parameter Sampel Penelitian keadaan II
Tabel 3 2 Variasi Parameter Sampel Penelitian keadaan II . View in document p.89
Gambar 3.1 Metanol
Gambar 3 1 Metanol . View in document p.92
Gambar 3.3 Agilent
Gambar 3 3 Agilent . View in document p.93
Gambar 3.4 Heater
Gambar 3 4 Heater . View in document p.94
Gambar 3.6 Termostat
Gambar 3 6 Termostat . View in document p.95
Gambar 3.8 Tabung Sepusat
Gambar 3 8 Tabung Sepusat . View in document p.96
Gambar 3.11 Laptop
Gambar 3 11 Laptop . View in document p.100
Gambar 3.12 Diagram Alir Perhitungan Efektifitas menggunakan
Gambar 3 12 Diagram Alir Perhitungan Efektifitas menggunakan . View in document p.101
Gambar 3.13 Program untuk perhitungan efektifitas menggunakan
Gambar 3 13 Program untuk perhitungan efektifitas menggunakan . View in document p.102
Gambar 3.14 Diagram Alir Simulasi
Gambar 3 14 Diagram Alir Simulasi . View in document p.103
Gambar 4.1 Dimensi APK tabung sepusat
Gambar 4 1 Dimensi APK tabung sepusat . View in document p.105
Tabel 4.1 Efektifitas APK Secara Teori (Metode NTU)
Tabel 4 1 Efektifitas APK Secara Teori Metode NTU . View in document p.106
Gambar 4.9 Mengatur viscous
Gambar 4 9 Mengatur viscous. View in document p.114
Gambar 4.11 Mengatur  material  yang akan digunakan
Gambar 4 11 Mengatur material yang akan digunakan . View in document p.115
Gambar 4.10 Mengatur heat exchanger
Gambar 4 10 Mengatur heat exchanger . View in document p.115
Gambar 4.12 Mengatur  cell zone condition
Gambar 4 12 Mengatur cell zone condition . View in document p.116
Gambar 4.14 Mengatur  solution methods
Gambar 4 14 Mengatur solution methods. View in document p.117
Gambar 4.15 Mengatur  solution initialization
Gambar 4 15 Mengatur solution initialization . View in document p.117

Referensi

Memperbarui...