1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Alat penukar kalor adalah suatu alat yang memungkinkan perpindahan panas dan bisa berfungsi sebagai pemanas maupun sebagai pendingin. Biasanya, medium pemanas dipakai uap panas (steam) dan air biasa sebagai air pendingin (cooling water). Penukar panas dirancang sebisa mungkin agar perpindahan panas antar fluida dapat berlangsung secara efisien.
Perpindahan panas pada alat penukar kalor biasanya melibatkan konveksi masing-masing fluida dan konduksi sepanjang dinding yang memisahkan kedua fluida. Laju perpindahan panas antara kedua fluida pada alat penukar kalor bergantung pada besarnya perbedaan temperatur pada lokasi tersebut, dimana bervariasi sepanjang alat penukar kalor.
Tidak hanya itu, kondensor dan blower pendingin ruangan yang digunakan pada mesin pendingin ruangan juga termasuk alat penukar kalor jadi terdapat beragam alat penukar kalor dalam kehidupan manusia yang telah dimodifikasi sesuai dengan kebutuhan .
Sebagai contoh,kebutuhan manusia dari zaman dahulu sudah ada yaitu ketika memasak air sampai mendidih dengan memindahkan panas dari api sampai ketel kemudian panas tersebut memanaskan air di dalam ketel dan air paling dasar yang menerima kalor terlebih dahulu akan naik ke permukaan dan bersikulasi dengan air dingin dan siklus ini menghangatkan air secara terus menerus sehingga ketel ini juga termasuk alat penukar kalor (APK).Berbagai cara dilakukan manusia untuk memodifikasi APK tersebut untuk memenuhi kebutuhannya yang beragam.
Demikianlah dilakukan suatu percobaan yang bertujuan untuk mengetahui perbedaan efektifitas antara alat penukar kalor tabung sepusat dengan alat penukar kalor shell & tube. Pemilihan alat penukar kalor shell & tube dikarenakan lebih
2
sering dijumpai pada pabrik-pabrik dan untuk mengetahui seberapa besar efektifitas yang bisa dicapai. Fluida yang digunakan pada alat penukar kalor ini adalah air pada masing-masing fluida panas dan fluida dingin. Alasan pemilihan air sebagai fluida panas dan fluida dingin karena digunakan untuk pemandian air panas.
1.2 Tujuan Penelitian
1.Untuk mengetahui keefektifan alat penukar kalor pemanas air dengan variasi suhu fluida panas 40°C , 50°C dan 60°C.
2. Untuk mengetahui keefektifan alat penukar kalor pemanas air dengan variasi kapasitas aliran fluida dingin 108 l/jam, 180 l/jam dan 300 l/jam. 3. Untuk membandingkan keefektifan antara alat penukar kalor shell & tube
dengan alat penukar kalor tabung sepusat tim riset sebelumnnya.
1.3 Batasan Masalah Penelitian
1. Alat penukar kalor (pipa dalam) yang diteliti memiliki tebal pipa yang tipis.
2. Kapasitas aliran yang terjadi di lapangan dianggap konstan. 3. Perhitungan dilakukan pada tekanan yang konstan.
4. Metode perhitungan keefektifitasan dilakukan dengan metode NTU.
1.4 Manfaat Penelitian
1.Diperoleh perbedaan efektifitas yang terjadi di lapangan dan perhitungan teori.
2.Diperoleh bahan pertimbangan bagi peneliti selanjutnya dalam melakukan perawatan yaitu hasil perhitungan yang dilakukan melalui percobaan, perhitungan teori.
1.5 Metodologi Penulisan
Metodologi penulisan yang digunakan pada penulisan skripsi ini adalah sebagai berikut :
3
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 dari alat penukar kalor yang dibangun oleh tim penulis.
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 serta skema uji dan diagram alir cara melakukan penelitian.
• Bab IV : Hasil dan Analisa Penelitian
4
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
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
