1
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Teknologi diciptakan untuk mempermudah manusia melakukan kegiatan atau pekerjaan. Di era globalisasi ini, teknologi tidak hanya digunakan untuk mempermudah pekerjaan manusia, tetapi untuk meningkatkan nilai ekonomis yang juga berdampak kepada tingkat kesejahteraan manusia itu juga. Pada masa sekarang ini juga manusia dituntut untuk menciptakan teknologi yang efisien dan efektif tanpa mengurangi performa dari teknologi tersebut.
Sebagai contoh, saat ini kebutuhan manusia akan air hangat sudah dapat diperhitungkan. Oleh karena itu, manusia menciptakan alat yang dapat menghasilkan air panas dengan memindahkan panas. Proses pemindahan panas tersebut dapat berasal dari listrik yang menghasilkan panas yang kemudian berpindah, dan dapat juga berasal dari fluida panas yang bersirkulasi yang kemudian dimanfaatkan untuk menghasilkan air yang lebih panas dengan menggunakan alat yang disebut heat exchanger (alat penukar kalor). Heat exchanger adalah alat penukar kalor yang berfungsi untuk mengubah temperatur dan fasa suatu jenis fluida. Proses tersebut terjadi dengan memanfaatkan proses perpindahan kalor dari fluida bersuhu tinggi menuju fluida bersuhu rendah. Karena fungsinya yang sangat penting maka Alat Penukar Kalor ini secara luas digunakan dalam berbagai bidang industri, misalnya: industri kimia, industri permesinan, perminyakan, pembangkitan tenaga bahkan untuk industri kecil seperti pasteurisasi, ekstraksi, kristalisasi dan sebaginya. Alat penukar kalor yang akan dibuat mempunya fungsi untuk memanaskan air keran dengan fluida panas air belerang untuk membasuh atau membersihkan diri setelah selesai mandi air panas belerang. Alat ini dibuat untuk menghindari dampak buruk dari mandi air panas belerang yaitu air panas belerang yang kita mandikan dengan suhu rata-rata air belerang 45o C dan setelah itu membasuh diri dengan air keran yang berasal dari mata air pegunungan dengan suhu air berkisar 25o C. Hal ini dapat berakibat masuk angin, badan meriang dan bahkan demam pada manusia. Dan apabila
2
2
setelah mandi air panas belerang badan tidak dibasuh atau dibersihkan, juga akan berdampak kita menjadi susah tidur. Oleh karena itu, dirancanglah sebuah alat penukar kalor dengan fluida panas air belerang sebagai pemanas air. Adapun air belerang yang dimanfaatkan sebagai fluida panas juga didukung oleh mencukupinya air belerang yang tersedia untuk dimanfaatkan sebagai fluida panas.
Didalam dunia industri, peran heat exchanger sangat banyak digunakan. Misalnya dalam industri pembangkit tenaga listrik, heat exchanger berperan dalam peningkatan efisiensi sistem. Contohnya adalah ekonomizer, yaitu alat penukar kalor yang berfungsi memanaskan feed water sebelum masuk ke boiler menggunakan panas dari exhaust gas (gas buang). Selain itu, heat exchanger juga merupakan komponen utama dalam mesin pendingin, yaitu berupa evaporator dan kondensor. Misalnya juga pada industri zat kimia yang menginginkan suhu tertentu untuk mencegah produk mereka membeku pada saat dialirkan. Dengan melewatkan zat kimia dan fluida panas didalam alat peukar kalor secara bersamaan, maka akan mengakibatkan terjadinya perpindahan panas, sehingga temperatur zat kimia yang diinginkan dapat diperoleh.
Dalam perkembangannya heat exchanger mengalami transformasi bentuk yang bertujuan untuk meningkatkan efisiensi sesuai dengan fungsi kerjanya . bentuk heat exchanger yang sering digunakan adalah shell and tube. Dengan berbagai pertimbangan bentuk ini, dinilai banyak keuntungan baik dari segi fabrikasi, biaya, hingga unjuk kerja.
Heat exchanger merupakan media viral didalam dunia industri. Untuk itu dalam tugas akhir ini direncanakan sebuah heat exchanger model shell and tube
satu laluan cangkang dan dua laluan tabung yang berfungsi sebagai pemanas air namun tetap mengacu pada kaidah desain yang ada. Sehingga didapat keuntungan sebagai metode pembelajaran mengenai proses desain, mekanisme kerja, hingga unju kerja heat exchanger.
1.2 Perumusan Masalah
Pada tugas akhir ini, heat exchanger model shell and tube dirancang dengan fluida yang digunakan pada bagian shell adalah air belerang yang berasal dari
3
3
perut bumi dan pada tube adalah air. Pada sisi shell bersisi air belerang dengan temperatur tinggi dan pada tube berisi air dengan temperatur rendah. Diharapkan terjadi perpindahan kalor antar fluida tersebut sehingga mampu menaikkan temperatur fluida dingin. Dalam proses pembuatan heat exchanger, desain tetap mengacu pada standart internasional walaupun ada beberapa tahapan yang disesuaikan dengan kondisi yang terbatas, yaitu dalam hal biaya dan tenaga. Oleh karena itu muncul beberapa permasalahan, yaitu:
1. Proses desain heat exchanger shell and tube satu laluan cangkang dan dua laluan tabungyang bisa dibuat sesuai dengan standart yang berlaku.
2. Suhu fluida panas yaitu air belerang dan fluida dingin yaitu air dianggap konstan dengan suhu 60oC dan 25oC sebagai acuan awal perancangan alat penukar kalor.
3. Kapasitas Aliran dianggap konstan.
4. Perhitungan dilakukan pada tekanan yang konstan
5. Sifat fisik air belerang dianggap sama dengan air, kecuali viskositas dan densitas dari air belerang sesuai dengan pengujian yang didapat.
1.3 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah:
1. Untuk mendapatkan air panas yang bersih sebagai air basuhan mandi pada pemandian air panas di desa Semangat Gunung, Tanah Karo dengan memanfaatkan air belerang sebagai fluida panas menggunakan alat penukar kalor.
2. Merancang dan memilih material alat penukar kalor yang berfungsi sebagai pemanas air untuk air mandian dengan fluida panas air belerang.
3. Membuat perhitungan dimensi dan membuat desain dari alat penukar kalor shell and tubesatu laluan cangkang dan dua laluan tabung sebagai pemanas air.
4. Membuat rangka dari alat penukar kalor shell and tube sebagai pemanas air.
4
4 1.4 Manfaat Penelitian
1. Pembuatan heat exchanger ini digunakan sebagai sarana latihan untuk mendesain dan membuat serta menganalisa peralatan yang umum ditemukan di dunia industri dengan menggunakan standart yang berlaku. 2. Rancangan Heat exchanger diharapkan dapat digunakan sebagai pemanas
air yang untuk air mandian.
3. Heat exchanger yang dibuat dapat digunakan sebagai sarana praktikum konversi energi, khusunya mengenai perpindahan kalor.
1.5Sistematika Penulisan
Skripsi ini dibagi dalam beberapa bab dengan garis besar tiap bab adalah sebagai berikut :
Bab I : Pendahuluan
Bab ini berisikan latar belakang, perumusan masalah, tujuan, manfaat, dan ruang lingkup perancangan.
Bab II : Tinjauan Pustaka
Bab ini menjelaskan tentang dasar teori perpindahan kalor dan pengertian serta prinsip kerja heat exchanger
Bab III : Metodologi Penelitian
Bab ini menjelaskan tentang mesin dan alat yang digunakan , langkah kerja dalam perakitan, dan pengambilan data.
Bab IV : Hasil Pengujian dan Pembahasan
Bab ini memaparkan secara rinci proses pengujian dan perhitungan data yang dipeoleh pada saat pengujian mesin.
Bab V : Kesimpulan dan Saran
Bab ini sebagai penutup berisikan kesimpulan dan saran yang diperoleh. Daftar Pustaka
Daftar pustaka berisikan literatur yang digunakan untuk menyusun laporan.
Lampiran
Pada lampiran dapat dilihat hasil data yang diperoleh dari pengujian dalam bentuk tabel dan gambar
