Study eksperimental geometri sirip kondensor Terhadap unjuk kerja refrigerator.

iii

DAFTAR ISI

Kata Pengantar

ii

Daftar Isi

iii

Makalah KNEP IV - 2013

iii

Grup Engineering Perhotelan

EP02

Studi perencanaan atap panel surya di hotel The Royale Krakatau Cilegon -

Zawahar Islamy, Agung

Sudrajad, Ni Ketut Caturwati

1

EP04

Aplikasi teknologi radio frequency identification (RFID) pada sistem monitoring kehadiran

karyawan terintegrasi dengan teknologi informasi (TI) -

N.M.A.E.D. Wirastuti, IGAK Diafari Djuni

5

Grup konversi energi

KE01

Kaji eksperimental penurunan tekanan air dalam filter pasir aktif -

Toto Supriyono, Herry

Sonawan, Rizal A. P.

13

KE02

Koefisien Perpindahan Panas dan Kerugian Jatuh Tekanan Aliran di dalam Pipa

- Rr. Sri Poernomo

Sari dan Teuku Aswinsyah Hassan

21

KE03

Pengaruh variasi pembebanan terhadap efisiensi ideal dan aktual trubin gas unit Y.Z pada PLTGU

X -

Yusvardi Yusuf, Santoso Budi, dan Ian Hardiyanto

27

KE04

Metoda pengukuran performansi pengujian turbin angin di terowongan angin -

Subagyo dan

Yanto Daryanto

33

KE05

Studi Eksperimental Medan Aliran Hilir Dibelakang Internal Flow Double Skewed Wall Cyclone

(IFC2SW) -

Gede Widayana, Herman Sasongko

37

KE06

analisa performa mesin dengan biodiesel terbuat dari virgin coconut oil pada mesin diesel -

Annisa Bhikuning

43

KE07

Pengaruh bentuk mur pengunci impeller terhadap karakteristik pompa sentrifugal tipe aliran

radial -

Allo Sarira Pongsapan, Syamsul Arifin, Syukri Himran, Hafrison Salamba

49

KE08

Studi eksperimental pemanfaatan temperatur gas buang dari kendaran bermotor roda dua untuk

pemanas kotak makanan pada layanan pesan antar (delivery service box)

- Ismail Thamrin, Surya

Hadi

59

KE09

Analisa karakteristik kebisingan yang ditimbulkan oleh rem drum kendaraan bermotor -

Zulkarnain

iv

KE11

Frekuensi pola aliran Vortex disekitar geometri dek jembatan -

Subagyo

71

KE12

Peningkatan Kinerja Sepeda Motor 4 Tak Dengan Menambahkan Bubble Water Injection Pada

Ruang Bakar Motor -

NK. Caturwati, Erny Listijorini, Reza Aldirama

79

KE13

Studi karakteristik bahan bakar solar emulsi air -

Agung Sudrajad, Ahmad Gofur, Hernandes

85

KE14

Studi kemampuan tanaman rumah dalam penyerapan panas matahari untuk mengatasi panas

local -

Ahmad Syuhada dan Darma Dawood

89

KE15

Waktu Ekstraksi Polutan Formaldehyde oleh Ventilasi Mekanik Aliran Sederhana, Bagian Kamar

Tidur 1 untuk Rumah Tinggal dengan Menggunakan Simulasi untuk Kondisi Cuaca Perancis dan

Indonesia -

Dwinanto, Erni Listijorini

97

KE16

Analysis of rewetting time and temperature distributions

during cooling process in vertical rectangular narrow channel

- IGN. Bagus Catrawedarma, Indarto,

Mulya Juarsa, Anhar Riza Antariksawan

103

KE17

Pemanfaatan energi angin pantai Anyer sebagai pembangkit listrik

skala kecil -

Erwin

109

KE18

Simulasi numerik pemisahan aliran dingin-panas di dalam tabung vortex -

Radi Suradi K, Sugianto

115

KE19

Karakterisasi sifat biolistrik lengkeng diamond river (dimocarpus longan) tambulampot terhadap

perbedaan cuaca hujan dan tidak hujan

- Hamdan Akbar Notonegoro, Rina Lusiani, Najmi Firdaus

123

Ke20

Pengujian

nozzle flow meter

sederhana dengan variasi rasio diameter -

Ainul Ghurri, AA Adhi

Suryawan dan IG Teddy Prananda Surya

129

KE21

Analisis performansi kolektor surya terkonsentrasi menggunakan receiver berbentuk silinder -

Ketut Astawa, I Ketut Gede Wirawan, I Made Budiana Putra

137

KE22

The influence of compression ratio to performance of four stroke engine with used arak bali as a

fuel -

IGK. Sukadana, IKG. Wirawan

145

KE23

Study eksperimental geometri sirif kondensor terhadap unjuk kerja refrigerator -

IGA Kade Suriadi,

IGK. Sukadana

153

KE24

v

Tanah Liat Terhadap Kadar Air, Nilai Kalor Dan Laju Pembakarannya -

Panca Sunu Pamungkas , I

Wayan Joniarta, Made Wijana

KE25

Pengaruh Penggunaan Cdi Standard Dangan Programmable Cdi terhadap Performance Sepeda

Motor Empat Langkah 100 Cc

- I GNP Tenaya, I GK Sukadana, Hendra Cipta

167

KE26

Kecepatan Api Laminar Pada Pembakaran Premixed Minyak Jatropha -

I.K.G. Wirawan,I.N.G.

Wardana, Rudy Soenoko, Slamet Wahyudi

175

KE27

Studi gasifikasi downdraft berbahan bakar biomasa -

I Nyoman Suprapta Winaya, Made Sucipta,

Nur Khotim Romadan

181

KE28

Evaluasi Sistem Pompa Booster

(Studi Kasus : di PDAM Kota Denpasar) -

Made Suarda, I Putu Yasa

189

Grup Teknik dan Manajemen Manufaktur

TMM01

Redesain traktor capung meningkatkan kesehatan dan kepuasan petani di Subak Teba Mengwi

Badung

- I Ketut Widana

199

TMM02

Proses bubut pada berbagai jenis kayu untuk furniture -

Rusnaldy, Achmad Widodo, Norman

Iskandar, Berkah Fajar T.K

205

TMM03

Analisa kinerja traksi transmisi standar dan modifikasi pada berbagai kondisi jalan dengan

kendaraan Suzuki Escudo 2.0 -

Ketut Gunawan

211

TMM04

Analisa Stabilitas Kendaraan Dalam Rangka Meningkatkan Keamanan dan Kenyamanan

Pengendara -

Kadek Rihendra Dantes

219

TMM06

Pengaruh Perubahan Bentuk Bead Panel Kendaraan terhadap Frekuensi Alamiah pada Kondisi

Batas Bebas-bebas -

Sukanto

227

TMM07

Kaji Teoritik dan Eksperimental Defleksi Balok Dengan Penampang Yang Tidak Seragam

- Mukhtar

Rahman, Hammada Abbas

233

TMM08

Mesin pengasah batu permata -

M. Yusuf dan Made Anom Santiana

241

TMM09

Online monitoring keausan cutting tool menggunakan audio signal -

Ahmad Atif Fikri dan Muslim

Mahardika

247

TMM10

Pendekatan baru penentuan kemudahan proses m-EDM dengan menggunakan analisis

dimensional teorema Buchingham π -

Nidia Lestari dan Muslim Mahardika

vi

TMM11

Identifikasi, pemodelan dan kompensasi ketidaktelitian pada konstruksi mesin CNC milling mini

5-axis tipe tilt – rotary table -

Eri Yulius Elvys, Herianto, Subarmono

259

TMM12

Analisa bentuk profil dan dimensi supporting profile terhadap defleksi dan tegangan pada base

kondensor unit -

Purna Anugraha Suarsana , Ahmad Hanif Firdaus, Ismi Choirotin, Moch. Agus

Choiron

265

TMM13

Simulasi 2D dan 3D pada proses multi-pass equal channel angular pressing (ECAP) -

Khairul Anam,

Moch. Agus Choiron

273

TMM14

Pemodelan hyper elastic material untuk pengembangan desain baru gasket karet -

Fikrul Akbar

Alamsyah, Moch. Agus Choiron

279

TMM15

Analisa lebar kontak dan tegangan kontak untuk pengembangan desain gasket tipis -

Moch. Agus

Choiron, Avita Ayu Permanasari, I Made Gatot Karohika

285

TMM16

Analisis kekuatan struktur pallet menggunakan metode elemen hingga -

Tria Mariz Arief, Sugianto

291

TMM17

Analisa kekuatan desain meja kursi lipat dengan simulasi computer -

Jatmoko Awali, Jatmiko Awali

299

TMM19

Perancangan trolli barang yang ergonomis dan efisien untuk pramuniaga pertokoan Glodok

Jakarta -

I Wayan Sukania, Silvi Ariyanti, Ivan Wibowo

305

TMM20

Proses produksi pembuatan kapal layar phinisi untuk meminimalkan waktu produksi dengan

model pert ( programming evaluation dan review technique ) -

dirgahayu lantara

311

TMM21

karakteristik traksi dan kinerja transmisi pada sistem gear transmission dan gearless transmission

-

A.A.I.A. Sri Komaladewi, I Ketut Adi Atmika

319

TMM22

analisis sistem pengapian : distributor ignition system dan distributorless ignition system sebagai

upaya meningkatkan kualitas pembakaran -

Liza Rusdiyana, Bambang Sampurno, Syamsul hadi,

I.N. Sutantra

325

TMM23

the dexterous of smooth motion for a three fingered robot gripper –

Wayan Widhiada,

S.S.Douglasand J.B.Gomm

333

TMM24

Teknologi Tepat Guna Peralatan Sterilisasi Baglog untuk Meningkatkan Kualitas Produk Jamur

Tiram pada UKM Jamur Tiram Pacet Mojokerto -

Liza Rusdiyana1, Eddy Widiyono2, Suhariyanto3

343

vii

Aplikasi Electronic Control MODULE (ECM) pada pengendalian emisi gas buang -

I Ketut Adi Atmika

349

Grup Teknologi, Pengujian dan Pengembangan Material

TPPM01

Pengaruh perlakuan quench temper 600oC ,640oC, 690oC dan pengelasan terhadap sifat mekanik

dan struktur mikro baja perkakas untuk aplikasi mold dan dies -

Abdul Azis

355

TPPM02

Analisis karakteristik getaran pada balok jepit bebas yang terbuat dari material komposit serat

bamboo -

Prof. Dr.Ir.H.Hammada Abbas MS.ME.

361

TPPM03

Penerapan metode sentrifugal pada proses pengecoran produk komponen otomotif dalam rangka

peningkatan fasilitas praktikum di Laboratorium Bahan dan Metalurgi Polban -

Waluyo M Bintoro,

Undiana B, dan Duddy YP

369

TPPM04

Kekuatan tarik komposit matrik polimer berpenguat serat alam bambu gigantochloa apus jenis

anyaman diamond braid dan plain weave -

Sofyan Djamil, Sobron Y Lubis, dan Hartono

377

TPPM05

Analisis perubahan laju korosi dan kekerasan pada pipa baja ASTM A53 akibat tegangan dalam

dengan metode C-ring -

Johannes Leonard

385

TPPM06

Pengaruh proses penghalusan butir dengan metode pengerolan panas terkontrol dan pengerolan

dingin-anil terhadap struktur mikro baja SCM 445 -

I Gusti Bagus Eka Nitiya

389

TPPM07

Penambahan cil pada desain sistem saluran (gating system) low pressure die casting (LDPC) untuk

mereduksi kebocoran akibat hole pada produk kran hotel dengan simulasi Procast V2008 -

Muhammad Fitrullah, Koswara, dan Ricky Parmonangan

395

TPPM08

Analisis J-Integral dengan ADVENTURE System -

Irsyadi Yani

405

TPPM09

Aplikasi Multichart Diagram Dalam Desain Dan Manufaktur Tungku Pengecoran Kuningan CuZn30

Menggunakan Bahan Bakar Briket Batubara Kalori Rendah -

Diah Kusuma Pratiwi

411

TPPM10

Seal performance of centrifugal pump mechanical seals -

Cokorda Prapti Mahandari, Ariyanto

419

TPPM11

Pengaruh komposisi larutan, variasi arus dan waktu proses pelapisan Chrome pada plastik ABS

terhadap kekerasannya -

Ahmad Zohari, Kusmono, Soekrisno

425

TPPM12

Pengaruh Perlakuan Alkali pada Kekuatan Tarik Serat Kenaf -

Henny Pratiwi, R. Soekrisno, Harini

Sosiati

429

TPPM13

Peningkatan kekuatan tekan dan impak material rotan dengan proses laminasi resin epoksi -

Agustinus Purna Irawan

viii

TPPM14

Perancangan dan pembuatan cetakan sampel multi komposisi untuk aplikasi blok rem komposit

kereta api -

Agus Triono, IGN Wiratmaja Puja, Satryo Soemantri B., Aditianto R.

437

TPPM16

Sifat mekanik dan struktur mikro paduan cu-sn bahan genta dengan metode

investment casting -

I

Made Gatot Karohika, I Nym Gde Antara

.

441

TPPM17

Sifat Mekanis Komposit Berpenguat Serat Tapis Kelapa Sebagai Bahan Alternatif Bumbung

Gender Wayang -

I Putu Lokantara, Ngakan Putu Gede Suardana, I Made Gatot Karohika

449

TPPM18

Pengaruh Komposisi Penguat SiC Wisker dan Al2O3 pada Aluminium Matrix Composite (AMC)

terhadap Kekerasan

Setelah Proses Sintering -

Ketut Suarsana, Rudy Soenoko, Agus Suprapto, Anindito Purnowidodo,

Putu Wijaya Sunu

459

TPPM19

Karakterisasi serbuk hasil produksimenggunakan metode atomisasi -

M. Halim Asiri

465

TPPM20

identifikasi unsur utama penyusun permukaan bahan baja ringan dengan laser-induced

breakdown spectroscopy (libs) -

Hery Suyanto

473

TPPM21

Karakteristik kekuatan bending komposit polyester diperkuat serat pandan wangi dengan filler

serbuk gergaji kayu 5% -

Nasmi Herlina Sari

477

TPPM22

Analisa kekuatan impact komposit serat pandan wangi-polyester dengan filler serbuk gergaji

kayu -

IGNK Yudhyadi, Nasmi Herlina Sari

487

TPPM23

Distribusi Kekerasan Baja AISI 1045 Akibat Pemberian Proses Pack Carburizing dengan Media

Karburasi Arang Batok Kelapa

dan Arang Tulang Sapi

- Dewa Ngakan Ketut Putra Negara, I Ketut Gde Sugita, I Dewa Made Kirshna

Muku

495

TPPM24

uji fourier transform infrared spectroscopy tentang pengaruh perlakuan naoh dan koh pada serat

arenga pinnata -

Nitya Santhiarsa

503

TPPM25

Keausan cylinder liner blok mesin kendaraan roda dua akibat beban kontak ring piston -

I Made

Widiyarta, Tjok Gde Tirta Nindhia dan Arif Widyanto

513

TPPM26

Analisis kegagalan Korosi Pada Tangki Penyimpan Air Panas

Terbuat Dari Baja Nirkarat -

Tjokorda Gde Tirta Nindhia, I Putu Widya Semara , I Wayan Putra

Adnyana, I Putu Gede Artana

519

ix

Kekuatan Tarik dan Lentur Komposit Berpenguat Serat Bambu Orientasi Acak yang Dicetak

dengan Teknik Hand Lay-Up -

I Wayan Surata, I Putu Lokantara, Adhika Rakhmatullah

523

TPPM28

Fenomena beating padagamelan Bali sebagai local genius akustik musik tradisionalBali. -

I Ketut Gede Sugita, I Made Kartawan

529

TPPM29

Karakteristik sifat tarik dan mode patahan komposit polimer dengan penguat serat sabut kelapa -

I Made Astika, I Putu Lokantara, I Made Gatot Karohika dan I Gusti Komang Dwijana

535

TPPM30

Penerapan model ergo termal injektor udara pembakaran dapat mempercepat proses peleburan

perunggu serta mengurangi kadar polutan pada perajin gamelan Bali di desa Tihingan -

Priambadi

543

TPPM31

Sifat tarik komposit unsaturated polyester serat sisal local -

NPG. Suardana, I Made Astika , Ikhsan

Dwi Gusmanto

549

Grup Bidang Umum

BU01

Analisis profesionalisme lulusan Program Studi Teknik Mesin Politeknik Negeri Bali yang bekerja

pada industry -

Made Anom Santiana dan M. Yusuf

555

BU02

Tingkat Pencemaran Udara Pada Areal Parkir Bawah Tanah

Di Kota Denpasar -

Cok Istri Putri Kusuma Kencanawati dan AAIA Sri Kumala Dewi

561

BU03

Penerapan desain sistem pembelajaran melalui model contextual teaching learning (CTL) untuk

meningkatkan kualitas dan efektifitas pembelajaran mata kuliah fisika dasar II -

I Made Dwi

Budiana Penindra, I Gede Teddy Prananda Surya

565

BU04

Pengembangan media pembelajaran berbasis komputer guna meningkatkan pemahaman

mahasiswa pada mata kuliah aljabar linier

– I Made Gatot Karohika dan I Gusti Ngurah Putu

Tenaya

571

BU05

Pembelajaran Ilmu Metrologi Industri Dengan Student Centered Learning Dan Multimedia -

I

Gede Putu Agus Suryawan

577

Prosiding Konferensi Nasional Engineering Hotel IV, Universitas Udayana, Bali, 27-28 Juni 2013

153

Study eksperimental

geometri sirip kondensor

Terhadap unjuk kerja refrigerator

IGA Kade Suriadi

1)

, IGK. Sukadana

1)

.

Jurusan Teknik Mesin, Universitas Udayana University, Bali-Indonesia Gungsuriadi@yahoo.com

Abstrak

Alat penukar panas jenis pembuluh dan kawat terdiri atas pembuluh yang berlekuk-lekuk, dengan kawat yang dipasang pada sisinya dengan arah normal terhadap pembuluh. Kemampuan penukar panas ini dalam membuang panas ditunjukkan oleh efisiensi permukaan menyeluruh dari susunan sirif atau disebut sebagai efisiensi penukar panas. Kawat yang berfungsi sebagai sirif adalah perluasan dari permukaan pembuluh sehingga memperluas permukaan perpindahan panas konveksi bebas dari penukar panas ke lingkungan luar. Efisiensi penukar panas tergantung dari diameter pembuluh, jarak pembuluh, bahan pembuluh, geometri sirif, jarak sirif, diameter sirif, bahan sirif, fluida kerja yang digunakan, dan laju aliran massa fluida. Pada penelitian ini dikaji secara eksperimental pengaruh jarak sirif dan laju aliran massa terhadap efisiensi penukar panas. Tiga buah rancangan penukar panas dengan jarak sirif yang berbeda yaitu 0.01 m, 0.02 m, dan 0.04 m, dengan laju aliran massa yang berbeda yaitu 0.015 kg/s, 0.018 kg/s, 0.021 kg/s. Temperatur fluida masuk dijaga konstan 70o_{C. Hasil dari penelitian adalah pada laju aliran massa yang sama, semakin besar jarak sirif} maka semakin besar efisiensi penukar panas. Pada jarak sirif yang sama semakin besar laju aliran massa maka semakin besar efisiensi penukar panasnya. Semakin besar efisiensi penukar panas maka semakin besar unjuk kerja refrigerator.

Kata kunci: Alat penukar panas jenis pembuluh dan kawat, Efisiensi penukar panas, Jarak sirif, Laju Aliran Massa.

Abstract

Wire and Tube heat exchanger consists of coiled tube and wire stacked on one side of it in normal direction of tube. The ability of heat exchanger to dissipate heat is shown by the overall surface efficiency from array of fins or called as heat exchanger efficiency. The function of wire as a fin is the expansion of the outer surface of tube, so that will extent the surface of free convection heat transfer from the heat exchanger to the surrounding. The heat exchanger efficiency commonly depends on diameter of tube, space of tube, material of tube, geometry, space of fin, diameter of fin, material of fin, fluid of used, and mass flow rate. In this research it has been examined experimentally the space of fins and mass flow rate influence to the heat exchanger efficiency. Three designs of heat exchangers with different space of fins are 0.01 m, 0.02 m, and 0.04 m and different mass flow rate are 0.015 kg/s, 0.018 kg/s and 0.021 kg/s. The entrance fluid temperature is constant (70o_{C) and} then measuring in five different point in tube and five in wire. The results, of experiment for the same mass flow rate the more space of fins, the higher heat exchanger efficiency. For the same space of fins the higher mass flow rate, the higher heat exchanger efficiency and higher efificiency of refrigerator.

Key word: The wire and tube heat exchanger, Heat exchanger efficiency, Space of fins, Mass flow rate.

1. Latar belakang

Alat penukar panas merupakan suatu peralatan yang digunakan untuk mempertukarkan energi dalam bentuk panas antara aliran fluida yang berbeda temperatur yang dapat terjadi melalui kontak langsung maupun tidak langsung (Pitts and Sissom, 1987). Salah satu aplikasi dari prinsip pertukaran panas adalah pada penukar panas jenis pembuluh dan kawat (Wire and Tube Exchanger). Penukar panas ini termasuk jenis penukar panas permukaan yang diperluas (extended surface) dimana kawat yang berfungsi sebagai sirif dipasang lekat pada pembuluh yang mengalirkan fluida panas dan selanjutnya memperbesar laju perpindahan panas (Srinivasan and Shah, 1997). Secara mekanis kawat juga berfungsi memperkuat konfigurasi pembuluh yang dibuat berlekuk-lekuk (coil).

Penukar panas ini telah digunakan secara luas untuk membuang panas dari fluida panas yang mengalir melalui pembuluh baik sebagai kondensor pada alat sistem refrigerasi udara yang kecil, fluida yang mengalir dalam pembuluh tanpa terjadi perubahan phase (Tanda and Tagliafico, 1997). Namun demikian kajian mengenai unjuk kerja penukar panas belum banyak dilakukan. Salah satu karakteristik unjuk kerja dari penukar panas adalah efisiensi penukar panas. Efisiensi penukar panas jenis pembuluh dan kawat adalah efisiensi permukaan menyeluruh (overall surface effisiensi) dari susunan sirif-sirif (array of fins). Sirif adalah perluasan permukaan dari luar pembuluh. Efisiensi sirif dalam memindahkan panas didefinisikan sebagai perbandingan antara laju perpindahan panas oleh sirif dengan laju perpindahan panas maksimum yang terjadi (ideal). Laju perpindahan panas oleh sirif akan mencapai maksimum apabila seluruh permukaan sirif sama dengan temperatur dasar, tetapi karena adanya tahanan termal konduksi di dalam sirif menyebabkan terjadinya gradien temperatur sehingga temperatur ujung sirif lebih kecil dari temperatur dasar sirif. Hal ini menyebabkan pengurangan laju perpindahan panas yang terjadi sehingga efisiensi sirif menurun dan akhirnya efisiensi penukar panas juga menurun (Cengel, 1998).

Prosiding KNEP IV 2013

•

ISSN 2338 - 414X

154

diperhatikan koefisien perpindahan panas agar tidak sampai terganggu. Oleh karena itu penting kiranya studi ini dilaksanakan guna mengetahui efisiensi kondensor kulkas karena pengaruh variasi tersebut.

Salah satu faktor yang mempengaruhi besarnya laju perpindahan panas yang terjadi adalah luasan permukaan perpindahan panasnya. Maka dalam penelitian ini akan dibuat penukar panas jenis pembuluh dan kawat dengan memvariasikan geometri sirif tersebut dan mengetahui pengaruh variasi geometri dan laju aliran massa terhadap efisiensi kondensor kulkas.

Adapun Tujuan Penelitian ini adalah : Menganalisis pengaruh geometri sirif terhadap efisiensi kondensor kulkas, Menganalisis pengaruh laju aliran massa terhadap efisiensi kondensor kulkas. Manfaat Penelitian ini : Sebagai masukan dalam perancangan penukar panas, Menambah wacana keilmuan bidang perpindahan panas pada umumnya, dan penukar panas pada khususnya.

2. Dasar teori

Alat Penukar Panas Jenis Pembuluh dan Kawat

Alat penukar panas (heat exchanger) merupakan alat produksi yang berfungsi untuk melaksanakan perpindahan energi panas dari suatu aliran fluida ke aliran fluida yang lain. Jenis dari alat penukar panas ini adalah jenis pembuluh and kawat (tube and wire). Alat penukar panas ini terdiri dari pembuluh horizontal sebagai tempat mengalirnya fluida panas yang dibuat berlekuk-lekuk yang disusun secara vertikal, dengan kawat yang dilekatkan pada sisi depan tegak lurus terhadap pembuluh. Penelitian yang pertama kali menyangkut penukar panas jenis pembuluh dan kawat dilakukan oleh Witzel dan Fontaine tentang karakteristik perpindahan panas pada kondensor jenis pembuluh dan kawat dan tentang desain kondensor pembuluh dan kawat yang

menghasilkan persamaan Nusselt empiris sebagai fungsi bilangan Grashof yaitu Nu = 0,4724

( )

Gr

0.2215. Selanjutnya Cyphers et.al melakukan penelitian tentang karakter perpindahan panas pada penukar panas jenis pembuluh dan kawat. Witzel et.al tentang evaluasi film konveksi pada penukar panas pembuluh dan kawat.

Tanda dan Tagliaficotentang “perpindahan panas konveksi bebas pada penukar panas jenis pembuluh dan kawat dengan menggunakan air sebagai fluida kerja dalam pembuluh”. Studi eksperimen tersebut bertujuan

mempresentasikan korelasi perpindahan panas konveksi bebas dari permukaan luar penukar panas ke udara sekitar.

Dari tinjauan pustaka di atas dapat dilihat bahwa para peneliti yang telah melakukan kajian terhadap penukar panas jenis pembuluh dan kawat, secara umum mencari korelasi perpindahan panas dalam bentuk persamaan Nusselt empiris dengan tujuan untuk dapat mengevaluasi nilai koefisien perpindahan panasnya. Karena ada sesuatu yang berbeda dari para peneliti menyangkut tinjauan terhadap penukar panas dan fluida kerja yang digunakan maka penelitian ini dilakukan yaitu tentang pengaruh jarak sirif kondensor jenis pembuluh dan kawat terhadap efisiensi penukar panas. Penelitian ini dilakukan secara eksperimental menggunakan tiga buah rancangan penukar panas dengan jarak sirif yang berbeda dan diameter sirif yang tetap dengan Thermia b-22 sebagai fluida kerja di dalam pembuluh. Penelitian ini diharapkan dapat meningkatkan efisiensi penukar panas.

Pada umumnya alat penukar panas jenis pembuluh dan kawat digunakan bila koefisien perpindahan panas konveksi yang berhubungan dengan salah satu fluida adalah jauh lebih kecil bila dibandingkan dengan fluida kedua. Kawat yang berfungsi sebagai sirif adalah perluasan dari permukaan luar pembuluh yang dipasang pada sisi dimana koefisien perpindahan panas konveksinya kecil. Kawat-kawat akan membuat permukaan menjadi luas sehingga menambah laju perpindahan panas dari dinding ke lingkungan luar (Ananthanarayanan, 1982).

Dalam aplikasinya posisi pemasangan dari alat penukar panas ini adalah vertikal, seperti terlihat pada gambar 1 berikut :

Pembuluh

Sirip

Gambar 1. Penukar panas jenis pembuluh dan kawat

Sirif atau kawat dipasang pada salah satu sisi dari pembuluh yang mana tinggi dari sirif mengikuti tinggi dari penukar panas. Sedangkan kondisi operasi dari penukar panas ditunjukkan oleh variasi bilangan Rayleigh sebagai fungsi dari beda temperatur permukaan dengan udara luar

(

T

_s

-

T

_¥

).

Prosiding Konferensi Nasional Engineering Hotel IV, Universitas Udayana, Bali, 27-28 Juni 2013

155

dilepaskan oleh minyak panas yaitu :

q

_{m a x}

=

m

.

Cp

,

_f

(

T

_f,in

-

T

_f,out

)

·

(1)

Di dalam pembuluh terjadi sirkulasi fluida panas sehingga terjadi perpindahan panas antara fluida dan lingkungan luar. Panas dipindahkan dari dinding pembuluh ke lingkungan secara konveksi bebas, yang dinyatakan sebagai berikut :

)

(

-

_¥

=

h

A

T

T

q

_{tot s} (2)

Gambar 2. Permukaan pembuluh yang bersirif

Dari persamaan (2) jelas bahwa untuk meningkatkan laju perpindahan panas maka dapat dilakukan dengan

(Incropera, 1996) : Memperbesar koefisien konveksi (h), Penukar panas jenis pembuluh dan kawat diaplikasikan pada kondisi konveksi bebas, maka koefisien konveksinya relatif kecil. Koefisien perpindahan panas konveksi tergantung pada beberapa parameter yaitu : a. Geometri system, b. Kecepatan aliran, c. Tipe aliran (turbulen atau

laminar), d. Propertis aliran fluida, e. Perbedaan temperatur. Memperbesar perbedaan temperatur

(

T

s

-

T

¥

)

, Bila

T

_s tetap maka harga

T

_¥harus diturunkan atau sebaliknya. Menambah luas permukaan perpindahan panas (A), Penambahan luas permukaan dapat dilakukan dengan menambahkan sirif pada permukaan perpindahan panas untuk mengimbangi koefisien perpindahan panas konveksi yang kecil (Bejan, 1993).

Dari ketiga pilihan diatas maka yang paling memungkinkan adalah memperluas permukaan perpindahan panas yaitu dengan menambah sirif. Dalam studi eksperimen ini akan dianalisa pengaruh jarak sirif terhadap efisiensi penukar panas. Dengan mengubah jarak sirif diharapkan memperoleh lapisan batas yang optimal sehingga didapatkan laju perpindahan panas yang tinggi. Ada berbagai konfigurasi sirif yang dikenal saat ini yaitu seperti gambar (3).

Gambar 3. Konfigurasi sirip (Sumber ; Cengel 1998)

Prosiding KNEP IV 2013

•

ISSN 2338 - 414X

156

Secara teknis susunan kawat juga berfungsi memperkuat konfigurasi pembuluh yang berlekuk-lekuk. Pemasangan kawat-kawat pada permukaan pembuluh dilakukan dengan proses pengelasan tekan (tanpa bahan tambahan) sehingga tidak ada tahanan termal dari material lain. Pemeliharaan penukar panas jenis pembuluh dan kawat relatif mudah karena konfigurasinya yang sederhana. Untuk menjaga kapasitas optimal sirif harus dijaga bersih terutama space antara sirif tidak boleh dipenuhi kotoran atau debu (Ananthanarayanan,1982).

Efisiensi Sirif

[ ]

h

_w

Sirif atau extended surface dalam penukar panas digunakan untuk meningkatkan luas permukaan dan konsekuensinya akan menambah laju perpindahan panas (Srinivasan and Shah, 1997). Laju perpindahan panas oleh sirif akan maksimum apabila seluruh permukaan sirif berada pada temperatur dasar (temperature base), tetapi karena adanya tahanan termal konduksi di dalam sirif menyebabkan terjadinya gradien temperatur sepanjang sirif sehingga temperatur ujung sirif lebih kecil dari temperatur dasar sirif. Hal inilah yang menyebabkan pengurangan laju perpindahan panas yang terjadi (Cengel, 1998).

Efisiensi sirif dalam memindahkan panas didefinisikan sebagai perbandingan antara laju perpindahan panas oleh sirif dengan laju perpindahan panas maksimum yang terjadi jika seluruh permukaan sirif berada pada temperatur dasar (Kundu and Das, 1999). Secara umum efisiensi sirif dirumuskan sebagai berikut :

[

]

[

¥

]

[

¥

]

¥

-+

-=

+

=

T

T

A

h

T

T

A

h

T

T

A

h

q

q

q

t t t w w w w w w t w w w

.

.

.

h

(3)

Efisiensi Penukar Panas

[ ]

h

_O

Karakteristik dari penukar panas jenis pembuluh dan kawat adalah penggunaan susunan sirif untuk meningkatkan laju perpindahan panas karena salah satu sisi fluida mempunyai koefisien perpindahan panas yang kecil. Untuk melihat kemampuan dari penukar panas maka yang dianalisa adalah pengaruh jarak antar sirif terhadap performansi penukar panas. Efisiensi penukar panas jenis pembuluh dan kawat adalah efisiensi permukaan menyeluruh dari pembuluh dan sirif. Menurut (Kreith, 1985). untuk memperoleh efisiensi total dari permukaan yang bersirif (overall surface efficiency) yaitu menggabungkan bagian permukaan yang tidak bersirif

(unfinned area) dengan luas permukaan sirif yang berefisiensi

h

_w. Secara umum dirumuskan sebagai berikut :

)

(

.

,

.

)

(

)

(

, ,

max f fin fout

t t t w w w tot o

T

T

Cp

M

T

T

A

h

T

T

A

h

q

q

-+

-=

=

¥ ¥

&

h

(4)

Perpindahan Panas Konveksi Bebas

Perpindahan panas konveksi adalah proses perpindahan panas yang diakibatkan adanya perbedaan temperatur antara permukaan suatu material dengan fluida yang bergerak. Perpindahan panas yang terjadi bisa dari permukaan material ke fluida yang bergerak atau dari fluida yang bergerak ke permukaan material. Perpindahan panas secara konveksi ada 2 yaitu : Konveksi Paksa (Forced Convection), Konveksi Alamiah

(Natural Convection) atau Konveksi Bebas (Free Convection)

Konveksi Paksa (Forced Convection) yaitu proses perpindahan panas yang terjadi dimana pergerakan fluida diakibatkan oleh gaya luar seperti blower, fan, kompressor dan lain-lain. Sedangkan Konveksi Alamiah adalah proses perpindahan panas dimana pergerakan fluida terjadi akibat gaya apung (buoyancy force). Gaya apung disebabkan oleh perubahan densitas. Gerakan fluida (gas maupun zat cair) dalam konveksi bebas terjadi karena gaya apung yang dialaminya apabila densitas fluida di dekat permukaan perpindahan panas berkurang sebagi akibat proses pemanasan.. Gaya apung yang menyebabkan arus konveksi bebas disebut gaya badan (body forced).

Prosiding Konferensi Nasional Engineering Hotel IV, Universitas Udayana, Bali, 27-28 Juni 2013

157

Gambar 4.Fenomena aliran pada permukaan benda padat

(Sumber ; Kundu 1999)

3. Metode

Peralatan Eksperimen

Tw4

Tw3 Tw5 Tw2 Tw1

4 ₉

4

3 M

Tf inTt in

Tf out Tt out

5 1

2 6

7(Termometer) 8(Termokopel + Display)

Termosetting Heater Pompa

Gambar 5. Skema peralatan eksperimen

Untuk mengukur temperatur pada sejumlah titik, digunakan termokopel type K (Copper Constanta) yang dihubungkan dengan digital multimeter tipe DT-838. Besarnya perubahan temperatur fluida panas setelah melewati penukar panas di ukur dengan menempatkan termokopel di dalam fluida pada input dan output penukar panas.

4. Hasil dan pembahasan

Analisa Pengaruh Jarak Sirif terhadap Efisiensi Penukar Panas

Dari hasil eksperimen yang saya lakukan maka didapat gambar 6. dimana dapat ditarik suatu pernyataan bahwa pada laju aliran massa yang sama semakin rapat jarak sirif maka efisiensi penukar panas semakin menurun dimana penukar panas dengan jarak sirif 0.04 m mempunyai efisiensi penukar panas yang lebih tinggi sedangkan penukar panas dengan jarak 0.01 m mempunyai efisiensi penukar panas yang lebih rendah dan penukar panas dengan jarak sirif 0.02 m mempunyai efisiensi yang berada diantaranya. Hal ini menunjukkan bahwa jarak sirif sangat berpengaruh terhadap kondisi lapisan batas yang terjadi dimana penukar panas yang mempunyai sirif yang lebih rapat akan mengakibatkan interaksi lapisan batas termal antara sirif-sirif yang berdekatan sehingga akan memperbesar tahanan termal perpindahan panas konveksi. Membesarnya tahanan termal konveksi (Rkonv) akan mengakibatkan menurunnya harga koefisien perpindahan panas konveksi (hkonv)

Prosiding KNEP IV 2013

•

ISSN 2338 - 414X

158

Gambar 6. Pengaruh jarak sirif terhadap efisiensi penukar panas

Akibat lain yang menyebabkan menurunnya efisiensi penukar panas adalah tidak terjadinya kondisi idealisasi pada sirif yaitu kondisi dimana seluruh permukaan sirif berada pada temperatur dasar sehingga laju energi maksimum dapat dihilangkan. Karena setiap sirif dikarakteristikkan oleh tahanan termal konduksi tertentu maka gradien temperatur harus terjadi sepanjang batang sirif. Adanya tahanan termal konduksi tersebut pada setiap sirif mengakibatkan menurunnya efisiensi sirif. Oleh karena itu apabila sirif tersebut semakin banyak atau dengan kata lain semakin rapat jarak sirif maka tahanan termal konduksi semakin besar sehingga akan menurunkan efisiensi sirif yang berarti juga menurunkan efisiensi penukar panas.

Sirif digunakan untuk menambah perpindahan panas dari permukaan dengan cara menambah luas permukaan efektif tetapi sirif itu sendiri memberikan tahanan pada perpindahan panas dari permukaan memanjang, dengan alasan tersebut tidak ada jaminan bahwa laju perpindahan panas akan diperbesar melalui penggunaan sirif dan berarti pula tidak ada jaminan bahwa penggunaan sirif memperbesar efisiensi (Incropera, 1990). Hal ini juga diperkuat oleh pernyataan (Cengel, 1997) yaitu penambahan terlalu banyak sirif pada permukaan (surface) secara aktual menurunkan perpindahan panas menyeluruh (overall) ketika koefisien perpindahan panas (h) menurun mengimbangi suatu keuntungan yang diperoleh dari peningkatan dalam luas permukaan.

Analisa Pengaruh Laju Aliran Massa terhadap Efisiensi Penukar Panas

Gambar 7. Pengaruh laju aliran massa terhadap efisiensi penukar panas

Pada penelitian yang saya lakukan dan dari gambar 7 dapat ditarik suatu pernyataan bahwa pada jarak sirif yang sama semakin besar laju aliran massa maka efisiensi penukar panas semakin besar dimana pada laju aliran massa 0.021 kg/s mempunyai efisiensi yang lebih tinggi sedangkan laju aliran massa 0.015 kg/s mempunyai efisiensi yang lebih kecil dan laju aliran massa 0.018 kg/s berada diantaranya. Hal ini menunjukkan bahwa laju aliran massa sangat berpengaruh terhadap efisiensi penukar panas dikarenakan semakin besar laju aliran massa semakin besar induksi panas yang diberikan ke sistem, artinya bahwa jumlah satuan massa (fluida panas) yang

Grafik Jarak sirip v s Efisie nsi

1.94 2.41 3.15 3.2 3.97 8.15 5.7 7.21 15.94 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05

Jarak sirip (m )

E fi s ie n s i (% ) 0.015 kg/s 0.018 kg/s 0.021 kg/s

Grafik Laju aliran massa vs Efisiensi

3.15 8.15 15.94 2.41 3.97 7.21 1.94 3.2 5.7 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

0.015 0.018 0.021

laju aliran massa (kg/s)

Prosiding Konferensi Nasional Engineering Hotel IV, Universitas Udayana, Bali, 27-28 Juni 2013

159

melewati luas penampang tertentu persatu satuan waktu semakin banyak. Sehingga rata rata temperatur permukaan pembuluh semakin meningkat dan beda temperatur antara pembuluh dan lingkungan semakin besar. Perbedaan temperatur yang besar akan meningkatkan harga bilangan Rayleigh sehingga harga koefisien konveksi juga besar. Dengan demikian efisiensi penukar panas secara keseluruhan akan meningkat.

Peningkatan laju aliran masa pada dasarnya akan memperbesar induksi energi panas yang masuk, sehingga menyebabkan harga bilangan Rayleigh membesar dan Nuselt juga meningkat (Incropera, 1983). Hal tersebut juga diperkuat oleh pernyataan bahwa semakin tinggi laju aliran massa maka semakin tinggi pula laju perpindahan panasnya (Cengel, 1997).

5. Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian dan analisa yang saya lakukan, dapat diambil kesimpulan yaitu :pada laju aliran massa yang sama, semakin besar jarak sirif maka semakin besar efisiensi penukar panas. Pada jarak sirif yang sama semakin besar laju aliran massa maka semakin besar efisiensi penukar panasnya.Semakin besar efisiensi penukar panas maka semakin besar unjuk kerja refrigerator.

Saran-saran

Agar hasil penelitian lebih baik maka perlu diperhatikan proses pengerjaannya terutama pengelasan pada setiap titik antara kawat dan pembuluh dan hal yang terpenting adalah tingkat akurasi dari alat-alat ukur yang digunakan sehingga hasil yang didapat akan jauh lebih baik. Untuk mengukur laju aliran massa diharapkan menggunakan flowmeter sehingga hasilnya akan lebih akurat.

6. Daftar pustaka

[1] Ananthanarayanan, P.A., (1982), Basic Refrigerant and Air Conditioning, McGraw- Hill Publishing Company Limited, New Delhi.

[2] Bejan, A., (1993), Heat Transfer, John Wiley & Sons, Inc, New York.

[3] Cengel, Y.A., (1998), Heat Transfer a Practical Approach, McGraw-Hill, New York.

[4]... Holman, J.P., (1993), Heat Transfer, 8th Edition, McGraw-Hill, New York.

[5] Incropera, F.P., (1996), Fundamentals of Heat and Mass Transfer, 4rd Edition, John Wiley & Sons, New York.

[6] Kreith, F., (1986), Alih bahasa oleh Arko Prijono, Perpindahan Panas, Airlangga, Indonesia.

[7] Kundu, B. and Das, P.K., (1999), Performance Analysis and Optimization of Eccentric Annular Disk Fins, Journal of Heat Transfer, Vol. 121, pp 419-429.

[8] Marsters, G.F., (1971), Array of Heated Horizontal Cylinders in Natural Convection, Journal of Heat Transfer, vol. 15, pp 921-933.

[9] Srinivasan, V. and Shah, R.K., (1997), Fin Efficiency of Extended Surface in Two Phase-flow, Journal of Heat and Fluid Flow, vol. 18, pp 419-429.

[10] Tanda, G.,and Tagliafico, L., (1993), Free Convection Heat Transfer From Wire and Tube Heat Exchangers, Journal of Heat Transfer, vol. 199, pp 370-372.

[11] Witzell, O.W. and Fontaine, W.E., (1957), Design of Wire and Tube Condenser, Journal of Refrigerating Engineering, vol. 65, pp 41-44.

Nomenclatur :

=

M

&

Laju aliran massa minyak

úû

ù

êë

é

s

Kg

=

f

Cp,

Panas spesifik fluida pada tekanan konstan

úû

ù

êë

é

K

Kg

J

.

=

in f

T

_, Temperatur minyak pada saluran masuk penukar panas

[ ]

K

=

out f

T

_, Temperatur minyak pada saluran keluar penukar kalor

[ ]

K

=

h

Koefisien perpindahan panas konveksi rata-rata

[

]

K

m

W

.

2

=

tot

A

Luas permukaan perpindahan panas total

[ ]

m

2

Prosiding KNEP IV 2013

•

ISSN 2338 - 414X

160

T

_s

=

Temperatur permukaan rata-rata pada sisi luar penukar panas

[ ]

K

=

w

h

Effisiensi sirif (%)

=

w

q

Laju perpindahan panas pada sirif (W)

=

t

q

Laju perpindahan panas pada pembuluh (W)

=

w

h

Koefisien konveksi rata-rata pada sirif (W/m2.K)

=

t

h

Koefisien konveksi rata-rata pada pembuluh (W/m2.K)

=

w

T

Temperatur rata-rata permukaan sirif (K)

=

t

T

Temperatur rata-rata permukaan pembuluh (K)

=

¥

T

Temperatur udara kamar (K)

tot

q

= Laju perpindahan panas dari fluida pemindah panas (W)

max

q

= Laju perpindahan panas dari penukar panas (W)

A

_w = Luas permukaan perpindahan panas pada sirif (m2)

A

_t = Luas permukaan perpindahan panas pembuluh (m2)

h

_o

=

Efisiensi penukar panas (%)