• Tidak ada hasil yang ditemukan

Analisa Perfomansi Alat Penukar Kalor Tiga Saluran Satu Laluan Dengan Aliran yang Terbagi Dalam Konfigurasi Aliran Berlawanan Arah dan Searah

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2017

Membagikan "Analisa Perfomansi Alat Penukar Kalor Tiga Saluran Satu Laluan Dengan Aliran yang Terbagi Dalam Konfigurasi Aliran Berlawanan Arah dan Searah"

Copied!
39
0
0

Teks penuh

(1)

LAMPIRAN I

ANALISA PERHITUNGAN DATA EKSPERIMEN DAN TEORITIS

UNTUK ALAT PENUKAR KALOR TIGA SALURAN SATU LALUAN

ALIRAN TERBAGI DENGAN KONFIGURASI ALIRAN YANG

(2)

1.1 Menentukan Koefisien Perpindahan Panas Konveksi Pada Pipa

Dengan memeperhatikan asumsi-asumsi pada bab IV dan menginterpolasi pada tabel 2.2 dan grafik pada gambar 2.23, maka diperoleh

r* = r3/r4 = 0,329 maka, Nuoo= 4,933, θo = 0,16

r* = r1/r2 = 0,872 maka, Nuii = 5,7, Ɵi = 0,71

Dengan memperhatikan asumsi-asumsi pada point 1 dan 2 maka dengan persamaan 2.3a dan 2.3b diperoleh

 Nui = Nuᵢᵢ

Sehingga koefisien perpindahan panas konveksi rata-rata pada pipa dalam (Ch3)

dan luar (Ch3), dengan persamaan 2.2a dan 2.2b

hi

=

Bilangan nusselt pada sisi dalam Nuiidan sisi luar Nu00 pada pipa tembaga

yang berada di tengah (channel 1) diasumsikan masing-masing dinding dalam (Ch3) dan luar dipanaskan atau didinginkan secara terpisah adalah

D1i = 0,00806 m

(3)

Maka perbandingan D1i

/

D1o = 0,87, kemudian kita peroleh nilai Nuii dan

Nuoo dengan cara menginterpolasi pada tabel 2.2 atau grafik pada gambar 2.23

maka kita peroleh, hasil interpolasi sebagai berikut : Nuii = 5,7 dan Ɵ*i = 0,3

Nuoo = 5,2 dan Ɵ*o = 0, 4

Perbandingan antara fluks panas pada sisi luar dengan sisi dalam maupun sebaliknya, dapat diperoleh denggan persamaan 2.1a dan 2.1b, maka diperoleh qo”/ qi” dan qi”/ qo”, yaitu :

Bilangan Nusselt untuk masing-masing sisi diperoleh dari persamaan 2.3a

dan 2.3b, sebagai berikut :

 Nui = Nuᵢᵢ

Untuk bilangan nusselt di dalam (Nui) diperoleh negatif hanya karena

perhitungan matematis dimana (qo”/ qi”) Ɵ*i lebih besar dari pada 1, sedangkan

pada implementasinya dalam penetuaan koefisien perpindahan panas konveksi dianggap sama.

Koefisien perpindahan panas konveksi rata-rata pada sisi dalam dan luar sebagai berikut :

(4)

Kemudian hasil perhitungan koefisien perhitungan panas konveksi diatas digunakan dalam penentuan nilai koefisien perpindahan panas menyeluruh pada masing-masing sisi saluran.

Koefisien perpindahan panas menyeluruh, U ditentukan dari persamaan 4.1 berikut :

1.2 Analisa Perhitungan Data Eksperimen Alat Penukar Kalor Tiga Saluran

Satu Laluan Aliran Terbagi

(5)

 T1in = 67,7 °C  Tsin = 8,4 °C  Q1 = 1,02 lpm  Q2 = 0,51 lpm  Q3= 0,52 lpm  T1o = 36,8 °C  T2o = 46,1 °C  T3o = 30,7 °C

 D1o = 0,00935 m; D1in = 0,008006 m  D2o = 0,0127 m ; D2in = 0,010922 m  D3o = 0,00635 m ; D3in = 0,004826 m

Ditanya :

• ε ...?

• NTU

Penyelesaian

Properties Fluida Air Pada Tabel Incropera

Saat :

T1in = 67,7 °C

ρ = 979,0292 kg/m3

Cp1 = 4,19556 Kj/Kg. K

μ = 0,000416 N.s/m2

Tsin = 8,4 °C

ρ = 1000 kg/m3

Cp2 = 4,19408 Kj/Kg. K

μ = 0,001367 N.s/m2

(6)

Dalam menentukan efektifitas terdapat beberapa parameter dan sesuai kasus atau keadaan tertentu, sesuai pembahasan pada bab II, berikut cara perhitungan menentukan efektifitas.

Kecepatan fluida mengalir untuk menentukan bilangan Reynold

V = � �

=

4.�

�.�²

• Kecepatan fluida di saluran 1

v1 = 4.Q

π.D²

=

4. 0,000017 m ³/s

3,14 . ((0,008062)−(0,006352)) = 0,910931 m/s • Kecepatan fluida di saluran 2

v2 = 4.Q π.D² =

4. 0,0000085 m ³/s

3,14 . ((0,0109922)−(0,009352))= 0,339782 m/s • Kecepatan fluida di saluran 3

v3 = 4.Q

π.D²

=

4. 0,0000086667 m ³/s

3,14 . ((0,0048262)) = 0,474032 m/s

(7)

Re = ρ.V.D

Menentukan laju kapasitas aliran :

 C1 = ṁ1 . cp1 = 0,016643 kg/s . 4,19408 Kj/Kg. K = 0,069829 kW/K  C2 = ṁ2. cp2 = 0,0085 kg/s . 4,19408 Kj/Kg. K = 0,03565 kW/K  C3 = ṁ3. cp3 = 0,008667 kg.s . 4,19408 Kj/Kg. K = 0,03649 kW/K

Maka laju total kapasitas aliran shell flow, sebagai berikut :

Cs = C2 + C3

= 0,03565 kW/K + 0,03649 kW/K = 0,071998

Diantara Cs dan C1 kita tentukan Cmin yang mana bernilai lebih kecil maka nilai

tersebut sebagai rasio minimum kapasitas aliran, Cmin,

Maka, Cmin = C1 = 0,069829 kW/K .

Dengan menggunakan persamaan 4.2 dan 4.3 kita tentukan nilai efektifitas (ε) hasil ekperimen, yaitu :

ε

o =

(8)

B. Menentukan NTU Pada Alat Penukar Panas

Dalam menentukan NTU pada alat penukar kalor tiga saluran kita menggunakan persamaan 2.69 atau 2.70. Untuk kasus α₁.α₄ ≠ α₂.α₃ kita menggunakan parameter pada persamaan 2.67a, 2.67b , sedangkan untuk kasus α₁.α₄= α₂. α₃ menggunakan parameter pada persamaan 2.68a dan 2.68b.

Pada kasus ini α₁.α₄ = α₂. α₃, sehingga

Sehingga sesuai persamaan 2.70, maka NTU,

NTU =

Ntu₁ϴ +Ntu₂Ø

λϴ + (1 – λ)Ø

= 0,741894

*Lakukan hal yang sama untuk kasus α₁.α₄ ≠ α₂.α₃, baik aliran berlawanan

(counter flow) dan searah ( paralel flow).

1.3 Analisa Perhitungan Secara Teoritis Alat Penukar Kalor Tiga Saluran

Satu Laluan Aliran Terbagi dengan Konnfigurasi Aliran Berlawanan

Arah

Diketahui :

(9)

 Tsin = 8,4 °C

Properties Fluida Air Pada Tabel Incropera

(10)

ṁ1 = 979,0292 kg/m3 . 0,000017 m3/s

Kecepatan fluida mengalir untuk menentukan bilangan Reynold

V = � �

=

4.�

�.�²

• Kecepatan fluida di saluran 1

v1 = 4.Q

π.D²

=

4. 0,000017 m ³/s

3,14 . ((0,008062)−(0,006352)) = 0,910931 m/s

• Kecepatan fluida di saluran 2

v2 = 4.Q π.D² =

4. 0,0000085 m ³/s

3,14 . ((0,0109922)−(0,009352))= 0,339782 m/s • Kecepatan fluida di saluran 3

v3 = 4.Q

π.D²

=

4. 0,0000086667 m ³/s

3,14 . ((0,0048262)) = 0,474032 m/s

Menentukan laju kapasitas aliran :

 C1 = ṁ1 . cp1 = 0,016643 kg/s . 4,19408 Kj/Kg. K = 0,069829 kW/°K  C2 = ṁ2. cp2 = 0,0085 kg/s . 4,19408 Kj/Kg. K = 0,03565 kW/°K  C3 = ṁ3. cp3 = 0,008667 kg.s . 4,19408 Kj/Kg. K = 0,03649 kW/°K

Maka laju total kapasitas aliran shell flow, sebagai berikut :

Cs = C2 + C3

= 0,03565 kW/K + 0,03649 kW/K = 0,071998 kW/K

Diantara Cs dan C1 kita tentukan Cmin yang mana bernilai lebih kecil maka nilai

tersebut sebagai rasio minimum kapasitas aliran, Cmin,

(11)

Rasio kapasitas aliran seperti pad persamaan 2.32

 S1 = C1/C2 = (0,069829 kW/°K) / ( 0,03565 kW/°K) = 1,95875  S2 = C1/C3 = (0,069829 kW/°K) / (0,03649 kW/°K) = 1,9210811  C1/Cs = (0,069829 kW/°K) / (0,071998 kW/°K) = 0,969886 = 1

Berdasarkan perhitungan koefisien perpindahan panas konveksi menyeluruh pada alat penukar kalor pada Bab IV persamaan 4.1 maka diperoleh :

U12P12L = 39,8 W/o K

U13P13L = 15,264 W/o K

Pada persamaan 2.31 maka parameter penentu efektifitas aliran berlawanan arah, sebagai berikut :

�₂ =U₁₃ P₁₃ L C₁

=

40,053 �°�

0,069829 ��°� .1000 � 1 ��

=

0,21892

�₃ =U₁₂ P₁₂ L C₁

=

15,264 �°�

0,069829 �°�1000 � 1 ��

=

0,573589

Lalu, koefisien a1 dan a4 dapat dinyatakan dalam a2 dan a3 pada persamaaan

2.34 untuk konfigurasi aliran berlawanan sebagai berikut :

a1 = a3 ( I- s1 ) = 0,573589 (1-1,95875) = -0,54993

a4 = a2 ( I - s2 ) = 0,218592 (1 – 1,9210811) = -0,20134

α1.α4 = 0,110723

α2.α3 = 0,12538

Pada persamaan 2.44 kita menentukan nilai α dan β sebagai parameter pennetu temperatur keluaran,

α = (a1 + a4)/2

= (-0,54993 + -0,20134)/2

= -0,3756

β = �([(�₁ − �₂)²/4] +�₁�₂).

(12)

Dalam menentukan temperatur keluaran pada masing-masing saluran, perlu mengetahui keadaan apakah α1.α4 sama dengan α2.α3 atau tidak dan apakah

nilai C1/Cs sama dengan (mendekati) satu atau tidak.

Dalam kasus ini α1.α4 = α2.α3 dan C1/Cs = 1, maka menggunakan

pendekatan formula untuk parameter tersebut, sebagai berikut :

b1 = b2.b6 – b3.b5

= 2.(-0,3756) {(67,7 – 8,4°C)(1- (1/1,9587))- ((1/1,9210811)*(67,7 – 8,4°C))} = 1,3842

Maka, parameter ua dan va dapat ditentukan,berdasarkan persamaan 2.59 dan 4.6

(13)

= - (

22,1725) (−2,00926

1,22146 ) = 36,47288

Untuk menentukan temperatur keluaran untuk masing-masing saluran berdasarkan persamaan 2.61, 2.62 dan 2.63, yaitu :

 T1o = T1i + 1

s₁(T2i + uA – T1i) + 1

s₂ (T3i + vA – T1i)

= 67,7 °C + ((1/1,958749).(8,4 °C +22,1725-67,7°C)) + ((1/1,9211).(8,4°C +36,47288-67,7°C))

= 36,86 °C

 T2o = T1i - uA

= 67,7°C – 22,1725 = 45,527 °C

 T3o = T1i - vA

= 67,7°C – 36,47288 = 31,22712 °C

Setelah diperoleh temperatur keluaran maka dapat dicari efektifitas dari alat penukar kalor dari persamaan 4.2, yaitu :

ε

o =

�1 (�1�� −�1���)

���� (�1�� −����)

=

ε

o =

0,069829 ��/°� (67,7°C − 36,86 °C) 0,069829 ��/°� (67,7 °C −8,4 °C)

ε

o = 0,520017 = 52 %

* Lakukan hal yang sama untuk menentukan temperatur keluaran dan efektifitas pada konfigurasi aliran berlawanan pada kasus yang sama seperti diatas.

* Jika pada kasus dimana α1.α4 ≠ α2.α3 maka gunakan parameter yang berbeda

pada kasus diatas sesuai persamaan pada bab II.

* Jika pada kasus dimana α1.α4 ≠ α2.α3 dan C1/Cs ≠ 1 (tidak mendekati 1) maka

(14)
(15)
(16)

Q1

(liter/min

Q2

(liter/min)

Q3

(liter/min)

T1in (°C)

Tsin (°C)

T1o

(°C)

T2o

(°C)

T3o

(°C) Re1 Re2 Re3

q1

(Watt)

q2

(Watt)

q3

(Watt) NTU

0,72

0,74 0,6 54,1 29,7 36,0 37,2 36,9 1963,64 954,63 3359,72 854,53 384,94 309,62 1,131

0,22 0,53 49,6 3,7 26,7 36,0 19,0 1960,73 146,40 1481,56 1167,93 498,20 568,52 0,787

0,15 0,57 49,4 28,9 39,9 42,5 36,6 1821,92 190,31 3037,81 451,80 141,52 304,48 0,785

0,48 0,62 49,1 28,8 41,9 37,2 29,4 1812,51 607,80 3297,79 680,14 379,65 275,30 1,067

0,61 0,22 0,53 49,6 3,7 28,2 35,0 18,9 1960,73 146,48 1482,31 1091,43 482,78 564,80 0,833

0,59 0,11 0,54 49,6 3,9 26,9 36,6 19,9 1642,78 73,63 1518,39 969,99 252,15 605,67 0,832

0,54 0,78 0,56 53,8 29,7 35,7 36,3 35,8 1674,16 1006,23 3034,58 734,82 357,06 236,93 1,337

0,5 0,11 0,49 49,6 3,2 26,1 44,5 18,5 1563,29 72,15 1350,01 955,59 318,61 525,77 0,877

(17)

Eksperimen

Teoritis

(18)
(19)

Eksperimen Teori

Re1 Re2 Re3 C1/Cs

λ

T1in

(°C)

Tsin (°C)

T1o

(°C)

T2o

(°C)

T3o

(°C)

ε

o

ε

s

T1o (°C)

T2o (°C)

T3o

(°C)

ε

2112,37 331,26 3050,58 0,96 0,31 49,4 29,1 37,7 41,8 37,8 0,576 0,512 36,7 46,3 39,0 0,627

2090,66 778,80 3003,25 0,68 0,52 48,8 29,2 40,56 37,1 30,8 0,420 0,367 41,0 36,9 31,8 0,398

1963,64 954,63 3359,72 0,50 0,54 54,1 29,7 36,0 37,2 36,9 0,740 0,602 38,4 39,5 35,2 0,641

1960,73 146,40 1481,56 0,97 0,29 49,6 3,7 26,7 36,0 19,0 0,536 0,489 29,4 41,5 16,6 0,487

1821,92 190,31 3037,81 0,95 0,21 49,4 28,9 39,9 42,5 36,6 0,441 0,436 41,0 47,5 34,6 0,410

1812,51 607,80 3297,79 0,62 0,44 49,1 28,8 41,9 37,2 29,4 0,354 0,316 42,3 37,4 29,7 0,335

1960,73 146,48 1482,31 0,97 0,29 49,6 3,7 28,2 35,0 18,9 0,466 0,448 29,4 41,5 16,6 0,454

1642,78 73,63 1518,39 0,94 0,17 49,6 3,9 26,9 36,6 19,9 0,497 0,439 31,2 46,9 17,3 0,403

1674,16 1006,23 3034,58 0,44 0,58 53,8 29,7 35,7 36,3 35,8 0,751 0,607 35,7 38,9 35,8 0,751

1563,29 72,15 1350,01 0,97 0,18 49,6 3,2 26,1 44,5 18,5 0,506 0,448 30,0 46,6 17,5 0,437

(20)

Tabel 1.3 Data Hasil Eksperimen dan Perhitungan Teoritis Alat Penukar Kalor Aliran Berlawanan Arah

Eksperimen Teori Persentase Perbedaan

T1o (°C) T2o (°C) T3o (°C) T1o (°C) T2o (°C) T3o (°C) DT1o (%) DT2o (%) DT3o (%)

39,6 43,1 40,9 38,9 48,9 45,1 1,9 11,9 9,4

27,7 37,5 30,8 25,5 39,1 32,5 8,0 4,0 5,2

27,7 35,7 30,6 25,9 40,4 32,3 6,6 11,7 5,3

30,1 45,2 40,2 28,5 47,1 44,8 5,3 4,1 10,3

28,8 28,0 23,8 32,4 29,6 20,1 11,1 5,4 15,7

26,4 36,1 32,3 24,0 40,8 32,6 8,9 11,6 0,9

31,7 33,2 30,0 38,2 34,5 20,8 17,0 3,7 30,6

36,5 45,9 45,2 37,5 48,9 46,3 2,7 6,2 2,4

41,1 40,7 39,8 43,9 40,8 35,7 6,4 0,4 10,4

39,6 45,7 42,3 37,5 49,3 46,3 5,3 7,3 8,6

40,5 39,6 39,1 41,9 41,3 37,1 3,4 4,2 5,0

31,3 32,4 25,4 28,5 38,4 31,6 8,9 15,6 19,5

26,6 28,9 22,7 27,0 30,5 21,3 1,5 5,5 6,2

27,8 30,6 23,4 28,3 33,2 23,8 1,7 7,7 1,6

28,9 35,9 24,4 28,3 36,6 26,7 2,0 1,8 8,7

30,2 31,4 24,7 32,8 34,1 22,2 7,9 7,9 10,0

31,4 38,4 35,4 31,1 42,0 37,6 0,8 8,6 5,8

30,6 31,3 24,8 31,8 35,0 21,6 3,9 10,6 12,7

41,6 50,1 44,1 41,1 51,9 46,1 1,2 3,4 4,3

37,6 40,2 38,2 41,2 43,0 36,7 8,7 6,5 3,9

40,9 42,2 38,5 41,3 44,0 36,4 0,9 4,1 5,5

(21)

Eksperimen Teori Persentase Perbedaan

T1o (°C) T2o (°C) T3o (°C) T1o (°C) T2o (°C) T3o (°C) DT1o (%) DT2o (%) DT3o (%)

35,7 37,7 34,7 37,2 37,9 33,4 4,1 0,5 3,6

37,5 39,1 35,7 39,8 38,5 31,9 5,8 1,4 10,7

32,4 36,5 29,5 37,9 42,4 28,6 14,5 14,0 2,9

39,2 40,2 39,0 42,1 41,4 36,7 6,9 2,8 5,8

39,4 42,8 39,0 41,2 46,0 35,6 4,4 7,0 8,6

27,8 30,6 21,0 26,7 33,4 22,7 4,1 8,4 7,6

25,8 30,0 22,7 25,8 32,8 22,4 0,2 8,6 1,5

36,8 46,1 30,7 36,9 45,5 31,2 0,2 1,2 1,7

31,1 37,6 28,1 31,6 41,3 25,6 1,5 9,0 8,8

24,7 35,3 20,5 25,4 37,4 20,9 2,6 5,7 2,1

23,1 30,8 18,6 23,3 33,1 20,8 0,7 6,8 10,7

25,8 30,4 18,8 28,0 32,8 14,2 7,9 7,2 24,6

30,1 40,1 36,8 31,8 40,1 37,5 5,4 0,0 1,9

25,8 42,6 22,9 24,2 45,8 26,6 6,0 6,9 13,9

37,2 38,1 35,5 37,3 39,0 34,6 0,2 2,3 2,4

37,2 42,9 37,6 38,8 44,8 36,5 4,2 4,2 2,8

26,5 41,0 22,3 26,6 41,1 23,8 0,4 0,2 6,1

30,0 40,1 29,5 30,4 42,0 28,3 1,2 4,5 4,2

26,3 40,5 25,7 23,0 46,8 29,4 12,4 13,5 12,6

37,3 39,2 37,7 42,4 39,5 34,4 12,1 0,7 8,8

(22)

Eksperimen Teori Persentase Perbedaan

T1o (°C) T2o (°C) T3o (°C) T1o (°C) T2o (°C) T3o (°C) DT1o (%) DT2o (%) DT3o (%)

38,9 37,9 36,5 43,5 37,6 30,9 10,5 0,6 15,3

26,1 37,6 19,4 29,2 38,3 16,5 10,5 2,0 14,9

37,7 41,8 37,8 36,7 46,3 39,0 2,7 9,7 3,1

35,9 38,1 36,0 36,4 39,6 35,4 1,5 3,7 1,6

36,0 37,2 36,9 38,4 39,5 35,2 6,3 5,7 4,5

26,7 36,0 19,0 29,4 41,5 16,6 9,1 13,3 12,6

39,9 42,5 36,6 41,0 47,5 34,6 2,7 10,5 5,4

34,8 40,2 35,2 35,1 40,9 35,0 0,8 1,7 0,7

28,2 35,0 18,9 29,4 41,5 16,6 4,0 15,7 12,1

26,9 36,6 19,9 31,2 46,9 17,3 13,7 21,9 12,9

35,7 36,3 35,8 35,7 38,9 35,8 0,0 6,8 0,1

26,1 44,5 18,5 30,0 46,6 17,5 13,0 4,4 5,6

(23)

LAMPIRAN II

ANALISA PERHITUNGAN DATA EKSPERIMEN DAN TEORITIS

UNTUK ALAT PENUKAR KALOR TIGA SALURAN SATU LALUAN

ALIRAN TERBAGI DENGAN KONFIGURASI ALIRAN YANG

(24)

2.1. Analisa Perhitungan Teoritis Alat Penukar Kalor Tiga Saluran Satu

Laluan Aliran Terbagi dengan Konfigurasi Aliran Searah

Diketahui :

Properties Fluida Air Pada Tabel Incropera

(25)

ρ = � , sehingga ṁ= ρ.Q, maka massa untuk masing-masing fluida :

Kecepatan fluida mengalir untuk menentukan bilangan Reynold

V = � �

=

4.�

�.�²

• Kecepatan fluida di saluran 1

v1 = 4.Q

π.D²

=

4. 0,0000115 m ³/s

3,14 . ((0,008062)−(0,006352)) = 0,616218 m/s

• Kecepatan fluida di saluran 2

v2 = 4.Q π.D² =

4. 0,0000108 m ³/s

3,14 . ((0,0109922)−(0,009352))= 0,43305 m/s • Kecepatan fluida di saluran 3

v3 = 4.Q

π.D²

=

4. 0,0000102 m ³/s

3,14 . ((0,0048262)) = 0,556076 m/s

Menentukan laju kapasitas aliran :

 C1 = ṁ1 . cp1 = 0,011417 kg/s. 4,18028 Kj/Kg. K = 0,047726 kW/°K  C2 = ṁ2. cp2 = 0,0108 kg/s. 4,17804 Kj/Kg. K = 0,045123 kW/°K  C3 = ṁ3. cp3 = 0,010135 kg.s . 4,17804 Kj/Kg. K = 0,042346 kW/°K

Maka laju total kapasitas aliran shell flow, sebagai berikut :

Cs = C2 + C3

= 0,045123 kW/°K + 0,042346 kW/°K

(26)

Diantara Cs dan C1 kita tentukan Cmin yang mana bernilai lebih kecil maka nilai

tersebut sebagai rasio minimum kapasitas aliran, Cmin,

Maka, Cmin = C1 = 0,047726 kW/K .

Rasio kapasitas aliran seperti pad persamaan 2.32

 S1 = C1/C2 = (0,047726 kW/°K) / (0,045123 kW/°K) = 1,057679  S2 = C1/C3 = (0,069829 kW/°K) / (0,042346 kW/°K) = 1,127035  C1/Cs = ((0,047726 kW/°K) / (0,087469 kW/°K) = 0,545628

Berdasarkan perhitungan koefisien perpindahan panas konveksi menyeluruh pada alat penukar kalor pada Bab IV persamaan 4.1 maka diperoleh :

U12P12L = 39,8 W/o K

U13P13L = 15,264 W/o K

Pada persamaan 2.31 maka parameter penentu efektifitas aliran berlawanan arah, sebagai berikut :

�₂ =U₁₃ P₁₃ L C₁

=

40,053 �°�

0,047726 ��°�1000 1 � ��

=

0,319827

�₃ =U₁₂ P₁₂ L C₁

=

15,264 �°�

0,047726 ��°�1000 � 1 ��

=

0,839232

Lalu, koefisien a1 dan a4 dapat dinyatakan dalam a2 dan a3 pada persamaaan 2.33

untuk konfigurasi aliran searah sebagai berikut :

a1 = a3 ( I+s1 ) = 0,839232 (1+ 1,057679)

a4 = a2 ( I + s2 ) = 0,319827 (1 + 1,127035)

α1.α4 = 1,174761

α2.α3 = 0,268409

Pada persamaan 2.44 kita menentukan nilai α dan β sebagai parameter pennetu temperatur keluaran,

α = (a1 + a4)/2 = (1,72687 + 0,680281)/2 = 1,203577

(27)

= �([(1,72687−0,31987)²/4] + (1,72687 . 0,319827).

= 0,8737

Panjang Alat penukar kalor (L) = 1,22 m

ϒ = (a4 - a1)/2 = (0,680281 - 1,72687)/2 = 0,52329

Untuk menentukan temperatur keluaran masing-masing saluran dibutuhkan

beberapa parameter penentu hal tersebut seperti pada persamaan 2.54, 2.55, 2.53 dan 2.52 diantaranya yaitu :

 uA = T1i – T2i = 37,7 °C – 27,2 °C = 10,5 °C  vA = T1i – T3i = 37,7 °C – 27,2 °C = 10,5 °C  uL = e-αL [ uA cosh βL +

1

β (ϒ uA – α2 vA) sinh βL]

= e-1,203577 . 1,22 { 10,5 °C . (cosh 0,8737. 1,22 m +

((1/0,8737)(0,52329 . 10,5°C - 0,319827).sinh 0,8737. 1,22 m)) = 0,941145

 vL = e-αL [vA cosh βL - 1

β (ϒ vA – α3 uA) sinh βL]

= e-1,203577 . 1,22 ((10,5 °C . cosh 0,8737. 1,22 m) – (((1/0,8737)(0,52329 . 10,5°C - 0,839232).sinh 0,8737. 1,22 m))

= 2,80812

Maka, untuk menentukan temperatur keluar sesuai persamaan 2.56, 2.57 dan 2.58

T1o =

C₁ T₁ᵢ + C₂(UL + T₂ᵢ) + C₃ (vL + T₃ᵢ)

C₁ + C₂ + C₃

=

0,047726kW

°K. 37,7 °C + 0,045123 kW/°K (0,941145 + 27,2 ) + 0,042346 kW/°K (2,80812 + 27,2) (0,047726 + 0,045123 + 0,042346 )kW/°K

= 32,15919 °C T2o = T1o - uL

= 32,15919 °C - 0,941145

= 31,15919 °C

T3o = T1o - vL

(28)

Setelah diperoleh temperatur keluaran maka dapat dicari efektifitas dari alat pe nukar kalor dari persamaan 4.2, yaitu :

ε

= �1 (�1�� −�1���)

���� (�1�� −����)

=

ε

o =

0,047726 ��/°� (37,7°C − 32,15919 °C) 0,047726 ��/°� (37,7 °C −8,4 °C)

ε

= 0,533299 = 53 %

(29)
(30)
(31)

Q1

(liter/min)

Q2

(liter/min)

Q3

(liter/min)

T1in (°C)

Tsin (°C)

T1o

(°C)

T2o

(°C)

T3o

(°C) Re1 Re2 Re3

q1

(Watt)

q2

(Watt)

q3

(Watt) NTU

0,74 0,59 0,59 40,90 27,10 33,10 32,30 31,60 1682,14 721,98 3032,73 399,81 212,99 184,32 0,595

0,80 0,63 49,80 31,50 39,30 37,50 36,30 1867,80 1072,35 3547,29 549,96 332,71 209,61 0,818

0,69 0,65 0,61 37,70 27,20 32,60 30,00 29,80 1476,71 796,98 3141,74 243,40 126,34 110,10 0,779

0,35 0,60 43,50 27,00 34,70 33,10 32,60 1644,04 427,45 3078,05 419,25 148,22 233,27 0,461

0,67 0,35 0,60 43,60 27,00 35,70 33,10 31,60 1599,13 427,45 3078,05 365,46 148,22 191,61 0,456

0,65 0,67 0,57 46,40 27,70 36,20 33,70 32,20 1616,14 829,71 2965,09 457,38 279,02 178,03 0,876

0,09 0,52 45,60 26,80 38,60 37,90 33,20 1606,21 109,35 2653,99 313,89 69,34 230,99 0,377

(32)
(33)

Eksperimen Teori

Re1 Re2 Re3 C1/Cs

λ

T1in

(°C)

Tsin (°C)

T1o

(°C)

T2o

(°C)

T3o

(°C)

ε

o

ε

s

T1o (°C)

T2o (°C)

T3o (°C)

ε

2955,58 422,19 2633,28 1,10 0,40 62,90 29,30 47,50 43,80 43,80 0,503 0,432 50,83 49,13 38,11 0,394

2740,27 826,53 3031,03 0,76 0,53 57,80 30,50 42,90 40,20 40,50 0,546 0,472 45,65 42,19 37,02 0,445

2736,30 561,75 2853,58 0,95 0,45 57,80 30,50 42,90 40,20 38,80 0,485 0,421 46,86 44,73 37,15 0,395

2748,25 198,19 3496,64 1,16 0,19 58,00 30,30 47,70 46,40 40,80 0,430 0,418 50,38 50,42 36,41 0,318

2712,73 394,42 3037,48 1,06 0,06 57,10 30,60 45,60 43,20 40,20 0,460 0,402 47,81 46,83 36,97 0,372

2655,86 382,99 1330,33 0,94 0,55 55,70 7,10 32,50 30,00 25,10 0,477 0,452 35,60 30,16 21,02 0,414

2628,21 571,46 1666,99 0,73 0,59 55,00 9,60 32,70 26,00 23,80 0,491 0,465 34,22 27,40 21,20 0,458

2453,82 1032,09 3723,99 0,62 0,54 50,60 30,90 39,80 37,40 36,50 0,548 0,495 41,24 38,30 34,92 0,475

2229,51 879,32 2975,45 0,70 0,06 45,10 27,00 35,80 35,10 31,80 0,514 0,421 36,75 34,15 31,14 0,461

2943,97 991,74 3364,76 0,63 0,55 63,40 29,00 43,80 41,20 38,60 0,452 0,404 46,96 41,83 36,33 0,379

2593,59 469,21 1376,53 0,82 0,59 55,60 7,40 33,30 27,20 22,70 0,463 0,456 34,19 27,72 20,87 0,444

2599,42 481,94 1868,71 0,71 0,52 51,70 30,70 40,90 38,40 36,90 0,515 0,471 42,09 39,48 35,35 0,458

2362,28 840,66 3070,64 0,68 0,53 49,70 26,90 38,70 35,50 33,00 0,482 0,476 39,11 36,07 31,94 0,464

2558,35 523,52 1527,14 0,70 0,59 56,20 6,60 30,60 23,90 20,80 0,516 0,461 32,82 25,69 19,06 0,471

2549,33 436,27 1557,68 0,77 0,54 55,10 6,60 29,60 24,40 22,50 0,526 0,453 33,25 27,52 18,63 0,451

2384,82 198,65 1412,14 1,12 0,37 57,10 8,30 36,80 33,80 25,80 0,416 0,374 39,66 38,31 21,73 0,357

2377,75 279,48 1396,09 0,97 0,46 56,90 7,90 33,50 28,10 25,30 0,478 0,393 37,04 34,22 21,25 0,405

2356,08 360,52 1325,10 0,87 0,53 56,30 7,70 33,10 27,80 23,50 0,477 0,426 34,99 30,69 21,32 0,438

2352,51 439,42 1345,24 0,77 0,58 56,20 7,40 32,30 25,60 23,50 0,490 0,460 33,45 27,96 20,78 0,466

(34)

Eksperimen Teori

Re1 Re2 Re3 C1/Cs

λ

T1in

(°C)

Tsin (°C)

T1o

(°C)

T2o

(°C)

T3o

(°C)

ε

o

ε

s

T1o (°C)

T2o (°C)

T3o (°C)

ε

1682,14 721,98 3032,73 0,63 0,50 40,90 27,10 33,10 32,30 31,60 0,485 0,481 34,02 32,79 30,01 0,427

1867,80 1072,35 3547,29 0,53 0,56 49,80 31,50 39,30 37,50 36,30 0,559 0,551 40,09 37,78 35,17 0,517

1476,71 796,98 3141,74 0,55 0,52 37,70 27,20 32,60 30,00 29,80 0,49 0,47 32,10 31,16 29,29 0,533

1644,04 427,45 3078,05 0,72 0,37 43,50 27,00 34,70 33,10 32,60 0,533 0,485 36,10 35,63 30,43 0,448

1599,13 427,45 3078,05 0,70 0,37 43,60 27,00 35,70 33,10 31,60 0,462 0,430 36,02 35,58 30,42 0,444

1616,14 829,71 2965,09 0,52 0,54 46,40 27,70 36,20 33,70 32,20 0,545 0,545 36,06 34,42 31,53 0,553

1606,21 109,35 2653,99 1,06 0,15 45,60 26,80 38,60 37,90 33,20 0,394 0,377 39,97 40,09 31,50 0,317

(35)

Tabel 2.3 Data Hasil Eksperimen dan Perhitungan Teoritis Alat Penukar Kalor Aliran Searah

Eksperimen Teori Persentase Perbedaan

T1o (°C) T2o (°C) T3o (°C) T1o (°C) T2o (°C) T3o (°C) DT1o (%) DT2o (%) DT3o (%)

42,80 37,60 36,60 43,32 38,33 34,89 1,2 1,9 4,7

48,50 42,60 37,70 48,47 43,72 37,06 0,1 2,6 1,7

46,40 42,40 39,90 48,21 42,46 37,61 3,8 0,1 5,7

47,50 45,10 43,00 51,98 50,33 38,48 8,6 10,4 10,5

33,70 28,10 25,40 37,01 30,18 21,38 8,9 6,9 15,8

33,70 28,10 25,40 37,68 31,43 22,33 10,6 10,6 12,1

44,60 41,20 36,00 46,44 42,28 35,88 4,0 2,5 0,3

46,40 43,30 36,60 47,60 45,35 35,31 2,5 4,5 3,5

38,50 36,50 25,80 41,37 39,88 20,77 6,9 8,5 19,5

34,00 30,20 24,90 39,90 37,66 19,94 14,8 19,8 19,9

42,20 40,60 24,70 44,27 43,99 20,55 4,7 7,7 16,8

34,10 29,70 24,20 36,61 31,12 21,27 6,8 4,6 12,1

35,50 27,70 23,30 36,34 31,08 20,26 2,3 10,9 13,0

35,50 30,70 24,20 37,53 33,60 20,17 5,4 8,6 16,7

33,50 27,70 22,70 35,15 28,38 20,33 4,7 2,4 10,4

41,20 40,10 36,70 42,69 40,72 34,77 3,5 1,5 5,3

40,70 37,20 36,40 42,25 39,99 34,46 3,7 7,0 5,3

33,20 25,90 23,70 35,65 29,70 20,66 6,9 12,8 12,8

42,90 41,70 36,10 44,03 43,40 34,64 2,6 3,9 4,0

31,30 29,80 29,50 32,22 30,62 29,07 2,8 2,7 1,5

47,50 43,80 43,80 50,83 49,13 38,11 6,6 10,9 13,0

(36)

Eksperimen Teori Persentase Perbedaan

T1o (°C) T2o (°C) T3o (°C) T1o (°C) T2o (°C) T3o (°C) DT1o (%) DT2o (%) DT3o (%)

42,90 40,20 38,80 46,86 44,73 37,15 8,5 10,1 4,3

47,70 46,40 40,80 50,38 50,42 36,41 5,3 8,0 10,8

45,60 43,20 40,20 47,81 46,83 36,97 4,6 7,8 8,0

32,50 30,00 25,10 35,60 30,16 21,02 8,7 0,5 16,3

32,70 26,00 23,80 34,22 27,40 21,20 4,4 5,1 10,9

39,80 37,40 36,50 41,24 38,30 34,92 3,5 2,3 4,3

35,80 35,10 31,80 36,75 34,15 31,14 2,6 2,7 2,1

43,80 41,20 38,60 46,96 41,83 36,33 6,7 1,5 5,9

33,30 27,20 22,70 34,19 27,72 20,87 2,6 1,9 8,1

40,90 38,40 36,90 42,09 39,48 35,35 2,8 2,7 4,2

38,70 35,50 33,00 39,11 36,07 31,94 1,0 1,6 3,2

30,60 23,90 20,80 32,82 25,69 19,06 6,8 7,0 8,4

29,60 24,40 22,50 33,25 27,52 18,63 11,0 11,3 17,2

36,80 33,80 25,80 39,66 38,31 21,73 7,2 11,8 15,8

33,50 28,10 25,30 37,04 34,22 21,25 9,6 17,9 16,0

33,10 27,80 23,50 34,99 30,69 21,32 5,4 9,4 9,3

32,30 25,60 23,50 33,45 27,96 20,78 3,4 8,4 11,6

30,10 23,70 22,90 32,86 27,34 19,94 8,4 13,3 12,9

33,10 32,30 31,60 34,02 32,79 30,01 2,7 1,5 5,0

39,30 37,50 36,30 40,09 37,78 35,17 2,0 0,8 3,1

32,60 30,00 29,80 32,10 31,16 29,29 1,5 3,7 1,7

(37)

Eksperimen Teori Persentase Perbedaan

T1o (°C) T2o (°C) T3o (°C) T1o (°C) T2o (°C) T3o (°C) DT1o (%) DT2o (%) DT3o (%)

35,70 33,10 31,60 36,02 35,58 30,42 0,9 7,0 3,7

36,20 33,70 32,20 36,06 34,42 31,53 0,4 2,1 2,1

38,60 37,90 33,20 39,97 40,09 31,50 3,4 5,5 5,1

(38)

LAMPIRAN III

(39)

Gambar

Tabel 1.1 Pengujian Hasil Pengukuran Sesuai Kriteria Neraca Energi
Tabel 1.2 Hasil Perhitungan Eksperimen dan Teoritis Alat Penukar Panas Aliran Berlawanan
Tabel 1.3 Data Hasil Eksperimen dan Perhitungan Teoritis Alat Penukar Kalor Aliran Berlawanan Arah
Tabel 2.1 Pengujian Hasil Pengukuran Sesuai Kriteria Neraca Energi
+4

Referensi

Dokumen terkait

Mendeskripsikan macam-macam campur kode dan faktor penyebabnya pada tuturan guru dan siswa dalam kegiatan belajar mengajar pada mata pelajaran Tata Guna Lahan

Sehingga dapat diketahui bahwa persentase indikator keorisinalitasan antara mahasiswa kelas pagi dan kelas sore berada pada kategori yang berbeda yaitu mahasiswa memiliki sifat

(NFAT) seperti Wireshark dan Autopsy akan mempermudah proses akuisisi dan analisa data terutama pada komunikasi jaringan yang menjadi fokus pada penelitian ini. Penelitian

there will be profound consequences for criminal prosecutions utilizing FISA evidence. Most pressing for terrorism prosecution is that while the significant purpose test makes

Identification , pada tahap pertama mencari tahu kemungkinan sumber yang dijadikan barang bukti dan diselidiki, seperti komputer server. Selanjutnya menganalisa

Hasil observasi dan hasil wawancara kepada siswa kelas X.A sebagai kelas eksperimen dan X.C sebagai kelas kontrol menunjukkan bahwa pemanfaatan teknologi informasi dan

Menguasai materi, struktur, konsep dan pola pikir merancang layanan pendidikan bagi peserta didik menentukan model pembelajaran yang tepat untuk. keilmuan yang mendukung

Dormansi benih adalah ketidakmampuan benih hidup untuk berkecambah pada lingkungan yang optimum.Dormansi dapat disebabkan oleh keadaan fisik dari kulit benih, keadaan fisiologis