pengaruh sudut kemiringan baffle type single

(1)

i

PENGARUH SUDUT KEMIRINGAN BAFFLE TYPE SINGLE SEGMENTAL TERHADAP EFEKTIVITAS HEAT EXCHANGER

SKRIPSI

OLEH IBNU ALFARIZI NPM. 17520024

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHHAMDIYAH METRO 2021

(2)

ii

(3)

iii

PENGARUH SUDUT KEMIRINGAN BAFFLE TYPE SINGLE SEGMENTAL TERHADAP EFEKTIVITAS HEAT EXCHANGER

SKRIPSI

Diajukan

Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan Dalam Menyelesaikan Program Sarjana S1

OLEH IBNU ALFARIZI NPM. 17520024

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHHAMDIYAH METRO 2022

(4)

iv ABSTRAK

Alat penukar panas atau heat exchanger yakni alat yang dipakai guna memindahkan panas antara dua ataupun lebih fluida. Koefisien perpindahan panas menyeluruh dan efektivitas heat exchanger shell and tube dipengaruhi oleh beberapa hal, salah satunya susunan dari baffle itu sendiri. Metode penelitian yang dilaksanakan ialah metode eksperimental yakni merancang dan menguji susunan baffle heat exchanger. Pengujian dilakukan dengan variasi kemiringan baffle 0⁰, 15⁰, 30⁰, 45⁰, dan 60⁰. Dari hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa kemiringan baffle sangat berdampak kepada koefisien perpindahan panas menyeluruh serta efektivitas heat exchanger. Koefisien perpindahan panas menyeluruh dan efektifitas tertinggi diperoleh pada baffle dengan kemiringan 0⁰.

Kata kunci : kemiringan baffle, koefisien perpindahan panas, efektifitas, heat exchanger shell and tube.

ABSTRACT

A heat exchanger is a device used to transfer heat between two or more fluids. The overall heat transfer coefficient and the effectiveness of the shell and tube heat exchanger are influenced by several things, one of which is the composition of the baffle itself. The research method used is the experimental method, namely designing and testing the baffle heat exchanger arrangement. The tests were carried out with variations in the baffle slope of 0⁰ 15⁰, 30⁰, 45⁰, and 60⁰. From the results of the study, it can be concluded that the baffle slope greatly affects the overall heat transfer coefficient and the effectiveness of the heat exchanger. The highest overall heat transfer coefficient and effectiveness are obtained at baffles with a slope of 0⁰.

Keywords: baffle slope, heat transfer coefficient, effectiveness, shell and tube heat exchanger.

(5)

v

RINGKASAN

Ibnu Alfarizi. 2021. Pengaruh Sudut Kemiringan Baffle Type Single Segmental Terhadap Efektifitas Heat Exchanger. Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Metro. Pembimbing (1) Dwi Irawan, S.T., M.T., (2) Mafruddin, S.T., M.T.,

Kata kunci : kemiringan baffle, koefisien perpindahan panas, efektifitas, heat exchanger shell and tube

Alat penukar kalor (Heat Exchanger) ialah alat yang dipakai guna memindahkan panas diantara 2 fluida atau lebih. Perpindahan panas itu ada dikarenakan terdapat perbedaan temperatur antar fluida panas dan fluida dingin itu. Dalam aplikasinya banyak sekali banyak jenis heat exchanger salah satunya adalah tipe shell and tube.

Alat penukar kalor banyak dipakai karena mempunyai beberapa keuntungan seperti kontruksi yang kuat, pemeliharaan dan perawatan yang dapat dipisah–pisah sehingga memudahkan dalam perawatan. Koefisien perpindahan panas menyeluruh serta efektivitas berdasarkan penukar kalor terpengaruhi oleh banyak hal diantaranya yaitu susunan baffle. Dalam penelitian ini akan dirancang shell and tube Heat exchanger skala laboratorium dengan variasi susunan kemiringan baffle.

Tujuan dari penelitian yaitu untuk mengetahui pengaruh kemiringan baffle kepada koefisien perpindahan panas menyeluruh serta efektifitas shell and tube Heat exchanger

Metode pengamatan yang dilaksanakan yakni ekperimental melalui menyusun serta menciptakan dan pengujian variasi kemiringan baffle hart exchanger.

Pengujian dilakukan dengan menjalankan Heat exchanger menjadi alat penukar kalor untuk mengetahui kinerja dari Heat exchanger yang diciptakan. Pengujian dilakukan dengan variasi kemiringan baffle. Variasi kemiringan baffle yaitu 0⁰, 15⁰, 30⁰, 45⁰, dan 60⁰

Dari hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa kemiringan baffle berdampak kepada koefisien perpindahan panas keseluruan serta efektivitas heat exchanger.

Koefisien perpindahan panas paling tinggi didapatkan melalui variasi kemiringan baffle 0⁰ yaitu 1,43 kW/m².°C dan efektivitas tertinggi juga diperoleh dengan kemiringan baffle 0⁰ yaitu 25,81%

(6)

vi

(7)

vii

(8)

viii MOTTO

"Hai anak-anakku, pergilah kamu, maka carilah berita tentang Yusuf dan saudaranya dan jangan kamu berputus asa dari rahmat Allah. Sesungguhnya tiada

berputus asa dari rahmat Allah, melainkan kaum yang kafir". ( QS. Yusuf : 87)

“Don’t be insecure, hanya ada satu Reza Rahardian didunia, dan hanya ada satu orang sepertimu didunia. Buatlah diri kamu menjadi versi terbaik untuk dirimu

sendiri”

(9)

ix

PERSEMBAHAN

Rasa syukur kepada Allah SWT atas rahmat serta hidayah-Nya hingga penulis bisa menuntaskan skripsi ini secara tepat waktu. Skripsi ini kupersembahkan untuk:

1. Mak Jum serta Pak Herman, aku persembahkan pada kedua orang tuaku tercinta serta tersayang yang sudah mendidik, merawat serta menyanyangiku secara penuh kasih sayang yang tak pernah tergantikan, selalu mengasih keteduhan pada kehidupanku erta tak henti-hentinya pasti mengasih doa dan dorongan tanpa lelah untuk kesuksesan studiku.

2. Yang tersayang kakakku (Novi Indriyani & Apri Tri Asmoro) yang selau memberi semangat demi keberhasilanku.

3. Kepadamu, yang sudah mengasih semangat serta dukungan yang luar biasa.

4. Kepada rekan timku Mahfuz Aqil dan saudara-saudaraku Angkatan 2017 yang selalu memberi motivasi dan semangat demi keberhasilanku.

5. Kepada Bapak Dwi Irawan, S.T., M.T. dan Bapak Mafruddin, S.T., M.T. yang pasti membimbing dalam menyelasaikan penyusunan skripsi.

6. Kepada Bapak Eko Nugroho, M.Eng Dosen Pembimbing Akademik ku yang dari awal sampai akhir telah banyak membantu terselesaikannya perkuliahanku.

7. Kepada Bapak Ibu Dosen Fakultas Teknik yang sudah banyak membantu menyelesaikan pembuatan skripsi.

8. Kepada Keluarga Besar Mahasiswa Fakultas Teknik yang selalu ada didalam jiwa.

9. Kepada semua pihak yang sudah mengasih semangat pada pembuatan skripsi ini.

10. Almamater tercinta Universitas Muhammadiyah Metro.

(10)

x

KATA PENGANTAR

Puji syukur atas kehadirat Allah SWT, yang sudah melimpahkan rahmat serta hidayah-Nya hingga peneliti bisa menuntaskan skripsi yang memiliki judul

“Pengaruh Sudut Kemiringan Baffle Type Single Segmental Terhadap Efektivitas Heat Exchanger”. Shalawat serta salam disanjungkan pada junjungan kita Nabi Muhammad SAW, semoga mendapatkan Syafa’at-Nya diakhir nanti.

Pengerjaan skripsi ini tak terlepas dari bantuan, dorongan, serta kerja sama dari bermacam pihak. Sehingga, peneliti mengucapkan terima kasih kepada:

1. Bapak Drs. H. Jazim Ahmad, M.Pd. Rektor Universitas Muhammadiyah Metro

2. Bapak Kemas Ridhuan, S.T., M.Eng. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Metro

3. Bapak Asroni, S.T., M.T., selaku ketua Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Metro

4. Bapak Dwi Irawan, S.T., M.T. selaku Pembimbing I yang sudah mengasih arahan serta bimbingan semasa membuat skripsi ini

5. Bapak Mafruddin, S.T., M.T. selaku Pembimbing II yang telah memberikan bimbingan selama Menyusun skripsi ini.

6. Bapak serta Ibu dosen prodi Teknik Mesin, yang sudah mengasih bimbingan serta ilmu pada penulis semasa menyelesaiakn Pendidikan.

7. Seluruh rekan-rekan Prodi Teknik Mesin Angkatan 2017 yang sudah berjuang Bersama semasa kuliah.

Ucapan terimakasih pun diberikan pada seluruh pihak yang Namanya tak bisa disebutkan satu persatu. Peneliti cuma bisa memohon serta berdoa terhadap semua bantuan, bimbingan, dukungan, semangat, masukan, serta do’a yang sudah diberikan jadi pintu datangnya Ridho serta Kasih Sayang Allah SWT di dunia serta akhirat. Aamiin ya Rabbal Alamiin

Penulis berharap semoga skripsi ini akan membawa manfaat yang sebesar- besarnya khususnya untuk penulis serta untuk pembaca umumnya.

Pengarang

(11)

xi

(12)

xii

(13)

xiii DAFTAR ISI

Halaman Sampul ... i

Lembar Logo ... ii

Halaman Judul ... iii

ABSTRAK ... iv

RINGKASAN ... v

PERSETUJUAN ... vi

PENGESAHAN ... vii

MOTTO ... viii

PERSEMBAHAN ... ix

Kata Pengantar ... x

Pernyataan tidak plagiat ... xi

Surat keterangan uji kesamaan (similarity check) ... xii

Daftar Isi ... viii

Daftar Tabel ... vx

Daftar Gambar ... xvi

Daftar Lampiran ... xiiii

BAB I. PENDAHULUAN ... 1

A. Latar Belakang Masalah ... 1

B. Rumusan Masalah ... 3

C. Tujuan Penelitian ... 4

D. Kegunaan Penelitian ... 4

E. Ruang Lingkup Penelitian ... 4

BAB II. KAJIAN LITERATUR... 5

A. Perpindahan Panas ... 5

1. Pengertian perpindahan panas ... 5

2. Macam-macam perpindahan panas... 5

3. Alat penukar panas ... 7

4. Komponen shell and tube heat exchanger ... 14

5. Jenis aliran ... 18

6. Perhitungan yang digunakan ... 19

B. Penelitian Yang Relevan ... 23

(14)

xiv

C. Kerangka Penelitian ... 24

BAB III. METODE PENELITIAN ... 26

A. Desain Penelitian ... 26

B. Tahapan Penelitian ... 28

1. Teknik Sampling ... 28

2. Tahapan ... 31

C. Definisi Operasional Variabel ... 31

D. Teknik Pengumpulan Data ... 32

E. Instrumen Penelitian ... 33

F. Teknik Analisis Data ... 36

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ... 37

A. Gambaran Umum ... 37

B. Hasil Penelitian ... 37

C. Pembahasan ... 41

BAB V PENUTUP ... 47

A. KESIMPULAN ... 47

B. SARAN ... 47

Daftar Pustaka ... 48

Lampiran ... 49

(15)

xv

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Jenis-Jenis Shell ... 15 Tabel 2. Spesifikasi Heat Exchanger ... 29 Table 3. pengambilan data temperatur shell and tube heat exchanger

dengan variasi kemiringan baffle 0⁰, 15⁰, 30⁰, 45⁰, dan 60⁰. ... 36 Table 4. pengambilan data pressure drop shell and tube heat

Exchanger dengan variasi kemiringan baffle 0⁰, 15⁰, 30⁰,

45⁰, dan 60⁰. ... 36 Table 5. hasil pengambilan data pada penelitian yang dilakukan ... 38 Table 6.hasil pengambilan data pressure drop shell and tube heat

exchanger dengan variasi kemiringan baffle 0⁰, 15⁰, 30⁰, 45⁰, dan 60⁰. ... 40 Table 7. hasil pengambilan data temperatur shell and tube heat

exchanger dengan variasi kemiringan baffle 0⁰, 15⁰, 30⁰, 45⁰, dan 60⁰ ... 40 Tabel 8. Hasil perhitungan pengaruh kemiringan baffle terhadap

kinerja HE ... 43

(16)

xvi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Perpindahan panas secara konveksi ... 6

Gambar 2. Perpindahan panas secara radiasi ... 6

Gambar 3. Perpindahan panas secara konduksi ... 7

Gambar 4. Alat penukar panas double pipe ... 11

Gambar 5. Alat penukar panas spiral tube ... 12

Gambar 6. Alat penukar kalor air cooled ... 13

Gambar 7. Alat penukar panas shell and tube ... 14

Gambar 8. Baffle berbentuk segmen jenis single segmental ... 17

Gambar 9. Sekat Impingement ... 18

Gambar 10. Sekat batang ... 18

Gambar 11. Aliran searah ... 19

Gambar 12. Aliran berlawanan arah ... 19

Gambar 13. Grafik factor koreksi ... 22

Gambar 14. Diagram kerangka pemikiran ... 25

Gambar 15. Diagram alir penelitian ... 27

Gambar 16. Alat shell and tube heat exchanger ... 28

Gambar 17. Spesifikasi baffle ... 29

Gambar 18. Variasi kemiringan baffle 00 ... 30

Gambar 22. Variasi kemiringan baffle 600 ... 31 Gambar 23. Gerinda potong/gerinda duduk ... 33

Gambar 24. Bor duduk... 33

Gambar 25. Bor tangan ... 34

Gambar 26. Gergaji besi ... 34

Gambar 27. Meteran ... 34

Gambar 28. Amplas ... 35

Gambar 29. Pipa PVC ... 35

Gambar 30. Pipa tembaga ... 35

Gambar 31. Material nillon ... 36

(17)

xvii

Gambar 32. Grafik Pengaruh kemiringan baffle dan pressure drop terhadap efektivitas heat exchanger ... 44 Gambar 33. Grafik pengaruh kemiringan baffle terhadap laju

perpindahan panas pada fluida panas ... 45 Gambar 34. Grafik pengaruh kemiringan baffle terhadap LMTD ... 46 Gambar 35. Grafik pengaruh kemiringan baffle terhadap laju

koefisien perpindahan panas menyeluruh ... 47 Gambar 36. Grafik pengaruh kemiringan baffle terhadap efektifitas

heat exchanger ... 48

(18)

xviii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Lembar Pengajuan Judul Skripsi Lampiran 2. SK Pembimbing Skripsi

Lampiran 3. Lembar Asistensi Skripsi Lampiran 4. SK Penguji Komprehensif Lampiran 5. Berita Acara Ujian Skripsi Lampiran 6. Rekap Nilai Ujian Skripsi

Lampiran 7. Dokumentasi Kegiatan Penelitian Lampiran 8. Riwayat Hidup

(19)

19