BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar belakang
Pada zaman modern ini aplikasi ilmu tentang perpindahan panas sudah
berkembang pesat karena sangat dibutuhkan dalam keseharian manusia. Dalam
hal ini Alat Penukar Kalor ( APK ) adalah salah satu aplikasi yang paling banyak
digunakan, dimana penukar kalor (heat exchanger) merupakan alat yang
menghasilkan perpindahan panas dari suatu fluida ke fluida lainnya. 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.
Dalam dunia industri mesin diesel 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. Dalam bidang indusri produksi juga menjaga suhu agar sesuai dengan
yang dibutuhkan adalah hal yang sangat penting karena dapat menjaga proses
produksi tetap berjalan dengan baik, sebagai contoh : pelumasan mesin diesel
yang digunakan dalam industri. Pada penggunaan mesin diesel hal yang sangat
penting adalah mengatur sistem pelumasannya agar suhu yang terdapat dalam
ruang bakar mesin diesel tidak melebihi batas, sehingga performansi mesin tidak
terganggu.
Alat Penukar Kalor dapat berfungsi untuk mendinginkan minyak pelumas
salah satunya pada mesin diesel yang biasa disebut oil cooler. Dengan adanya oil
cooler ini minyak pelumas dapat didinginkan dengan cara mensirkulasikannya
sehingga pelumas dapat bekerja pada ruang bakar seperti piston, roda gigi,
bearing dan lain-lain dengan baik. Dengan terciptanya temperatur kerja pelumasan
ini akan menghindari terjadinya kasus overheating pada komponen-komponen
mesin tersebut sehingga tidak cepat rusak dan mempengaruhi performansinya.
Selain itu pendinginan minyak pelumas juga banyak di aplikasikan pada sebuah
industri pembangkit listrik seperti PLTA, PLTU dan lainnya. Dalam sebuah
operasi turbin pada pembangkit listrik pastinya membutuhkan banyak pelumasan
pada bagian poros turbinnya salah satunya adalah thrust bearing dimana minyak
pelumas tersebut harus dipertahankan suhunya sesuai suhu operasi. Dalam hal ini
penukar kalor sangat berperan untuk menjaga suhu tersebut yaitu dengan
melakukan sirkulasi terhadap penukar kalor.
Melihat peranan Alat Penukar Kalor yang sangat penting dalam performa
suatu mesin diesel perlu mengadakan penelitiaan tentang APK ini sebagai aplikasi
dari pendinginan minyak pelumas (oli) dengan merancang bangun APK skala
laboratorium terlebih dahulu untuk dianalisis yaitu dengan menghitung nilai
perpindahan panasnya dan efektifitas dari alat yang dirancang bangun agar dapat
mengembangkan peranan dari sebuah penukar kalor, dengan spesifikasi alat : tipe
shell and tube dengan satu laluan cangkang dan dua laluan tabung (selongsong)
dan media pendingin yang akan digunakan adalah air.
1.2 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Untuk mengetahui temperatur fluida panas (oli) dan fluida dingin (air)
yang keluar dari alat penukar kalor tipe shell and tube, yakni yang terjadi
secara teoritis dan eksperimental
2. Untuk mengetahui efektifitas maksimum alat penukar kalor tipe shell and
tube dalam mendinginkan oli dari variasi yang dilakukan, yakni pada
eksperimental dan secara teoritis.
3. Untuk membandingkan keefektifan alat penukar kalor tipe shell and tube
yang diperoleh dalam mendinginkan oli dengan fluida pendingin air
secara eksperimental dan secara teoritis.
4. Untuk mengetahui pengaruh debit air dalam mendinginkan oli terhadap
efektifitas dan pengaruh debit oli untuk di dinginkan air terhadap nilai
efektifitasnya.
5. Untuk mengetahui apakah temperatur oli keluar APK memenuhi standart
operasi pada sistem pelumasan.
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- ɛ.
1.4 Manfaat Penelitian
1. Diperoleh efektifitas alat penukar kalor yang tertinggi dari pengaturan yang
diberikan di lapangan.
2. Diperoleh perbedaan efektifitas yang terjadi di lapangan dengan secara
teori.
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 , buku
elektronik (e-book), browsing internet, studi artikel-artikel, jurnal
ilmiah, gambar-gambar tulisan-tulisan yang terkait.
b. Metode studi lapangan, yaitu dengan mengambil data dari
laboratorium Teknik Mesin yang terletak di Magister Teknik Mesin
USU.
c. 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
prinsip-perpindahan panas, jenis-jenis alat penukar kalor, metode LMTD, metode
NTU, faktor pengotoran dan minyak pelumas.
• 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 efektifitas 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 grafik.
