1 jurnal skripsi program sarjana endrid gusman

Download 1 JURNAL SKRIPSI PROGRAM SARJANA Endrid Gusman

Post on 31-Dec-2016

215 views

Category:

Documents

1 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • 1

    JURNAL SKRIPSI PROGRAM SARJANA

    Endrid Gusman

    20400417

    JURUSAN TEKNIK MESIN

    UNIVERSITAS GUNADARMA

    2006

  • 2

    Abstraksi

    Alat penukar kalor / panas(heat exchanger) dengan bermacam tipe digunkan dalam

    sistem permesinan. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mencari koefisien perpindhan

    panas total didalam pipa konsentrik dengan aliran searah dan berlawanan arah.

    Pipa koesentrik dengan diameter dalam 0,5 in, diameter pipa luar 1 in dipasang secara

    horizontal, sirkulasi air dengan pompa dimana air panas mengalir di dalam dan air

    dingin diluar. Temperartur air panas dan air dingin di ukur sebelum masuk dan di ukur

    pada saat keluar. Variasi laju aliran di ukur dengan gelas ukur. Hasil di tunujkkan dalam

    grafik, dimana debit aliran atau angka bilangan Reynolds, selisih temperature, material

    pipa, diameter pipa, angka Nusselt sangat berpengaruh terhdap koefisien perpindahan

    panas.

  • Pendahuluan

    Perkembangan teknologi saat ini sangat

    berkembang dengan pesat seiring dengan

    proses globalisasi dalam segala bidang,

    salah satunya dalam bidang ilmu

    pengetahuan dan teknolgi, terutama yang

    erat kaitannya dalam hal industri sehingga

    sangat di butuhkan temuan temuan

    inovtive yang dapat mendukung

    perkembangan industri tersebut yang dapat

    berupa teori teori atau pun berupa alat

    alat. Temuan tersebut tentu harus sudah

    melalui proses banyak penelitian dan

    percobaan untuk menghasilkan efesiensi

    yang besar.

    Permasalahan dan Batasan Masalah

    Dalam perpindahan panas (heat

    exchanger) pada pipa kosentrik yang mana

    pipa pipa tersebut terdiri dari pipa

    aluminium dan pipa pvc, yang digabungkan

    menjadi satu, yang mana fungsinya untuk

    mencari nilai koesifien perpindahan panas

    tersebut yang terjadi di dalam pipa

    aluminium. Sehingga kita menggunkan

    sebuah rumus perpindahan panas yang

    utama yaitu :

    TU.d.A. dq =

    Dalam persamaan tersebut U adalah

    koefisien perpindahan panas yang tidak

    berdimensi.yang mana maksud dari

    persamaan di atas tersebut adalah untui

    menentukan laju aliran perpindahan panas

    pada pipa kosentrik dan bentuk aliran fluida

    yang di gunakan adalah air panas yang

    dipanaskan terlebih dahulu sampai suhu

    100C.

    Untuk mempermudah penulisan

    khususnya dalam perhitungan data maka

    dilakukan pembatasan pembatasan

    masalah dan asumsi- asumsi. Pembatasan

    masalah dan asumsi tersebut antara lain:

    1.Tipe alat penukar panas yang digunakan

    adalah sebuah pipa yang mana pipa yang

    digunakan adalah pipa pvc dan pipa

    aluminium yang merupakan cangkang.

    2.Fluida yang digunakan adalah air panas.

    3.Salah satu fluida (air) mengalir melalui

    pipa di dalamnya, fluida tersebut mengalir

    melalui cincin yang berbentuk silinder

    pipa, maupun silinder dalam dan silinder

    luar.Karena kedua aliran fluida melintas

    penukar panas hanya sekali, maka

    dinamakan satu lintas saja(single pass),

    lalu dalam penelitian alat ini kedua fluida

    itu mengalir dalam arah yang sama atau

    berbarengan (parallel flow), dan juga

    terdapat aliran berlawan arah(counter

    flow), yang mana terdapat beda suhu

    antara fluida yang panas dan fluida yang

    dingin tidak konstan nilainya pada

  • 3

    sepanjang pipa dan laju aliran panasanya

    akan berbeda- beda.

    4.Dalam penelitian alai ini menggunkan

    sebuah pompa air yang jenis tipe semi jet

    pump.

    5.Analisa penelitian menggunakan dasar-

    dasar teori termodinamika yang hanya

    dipakai materinya yaitu konveksi dan

    konduksi, radiasi tidak dipakai materinya.

    Tujuan penelitian ini yang kita uji coba

    adalah untuk mencari nilai koefisien

    perpindahan panas total pada logam

    aluminium (Al), dan (Cu) di dalam pipa

    kosentrik dengan aliran searah dan

    berlawanan arah dan perpindahan panas

    yang terjadi pada pipa pvc, yang mana di

    dalam pipa pvc terdapat pipa aluminium.

    Pada penelitian ini menggunkan air panas

    yang dipanaskan terlebih dahulu mencapi

    suhu 100C.

    Hasil Pembahasan

    Desain alat yang digunakan pada

    penelitian ini dari panjang pipa pvc terhadap

    konduktivitas thermalnya dan nilai koefisien

    thermalnya. Alat yang dibuat desain yaitu

    suatu perpindahan panas yang dilakukan

    menggunakan pipa yang terbuat dari bahan

    aluminium yang gunannya untuk

    mengetahui konduktivitas thermalnya.

    Untuk mendapatkan data yang benar penulis

    menggunakan sebuah rangakian atau

    instalasi pipa yang sederhana. Pada alat

    penelitian ini dipasang 3 buah katup, di

    setiap sambungan pipa pvc, yang mana

    fungsinya untuk mengatur tekanan air yang

    keluar di outlet pipa menuju ke bak

    penampung air dan pada percobaan ini

    menggunakan sebauh pompa sejenis jet

    pump yang gunanny auntuk untuk sebagai

    proses sirkulasi air panas menjadi dingin,

    yang mana hasil proses sirkulsinya dapat

    diketahui di bak penampung air. Yang mana

    ember tersebut berukuran sedang. Pada

    instalasi pipa ini teradapat komponen

    komponen di dalamnya yaitu:

    -Strenggear. Yang gunannya untuk

    sebagai tempat kedudukan tangki buat air

    panas yang telah dipanaskan terlebih

    dahulu.

    - Tangki air panas. Yang gunannya

    untuk menampung air panas pada suhu

    100C.

    - Bak penampung awal. Yang gunannya

    untuk menampung air dingin yang di isi

    terlebih dahulu.Yang mana fungsinya untuk

    terjadinya proses sirkulasi air panas menjadi

    dingin.

  • 5

    - Bak penampung terakhir. Yang

    gunannya untuk menampung air yang

    keluar dari ujung outlet pipa aluminium.

    - Pipa aluminium. Yang gunannya untuk

    pengambilan data. Dengan berdiameter.1

    inch.

    - Pipa pvc. Yang gunannya untuk

    menggabungkan pipa pvc dan pipa

    aluminium di jadi satu, yang fungsinya

    untuk menentukan cara proses kerja

    perpindahan panas (heat exchanger).

    - Pompa. Yang gunannya untuk

    mengalirkan air dingin dari bak penampung

    awal menuju ke sisitem pendingin dan

    untuk mempercepat tekanan air.

    - Termometer digital Yang gunannya

    untuk mengukur suhu pada pipa pvc dan

    aluminium yang dari mana ketelitian

    bacanya 40 -150C (1 buah)

    - Stopwatch Yang gunannya untuk

    mengukur waktu yang diperlukkan pada

    saat mengalirkan air menuju ke bak

    penampung.

    - Gelas ukur. Yang gunannya untuk

    mengukur berapa liter air yang keluar dari

    outlet pipa aluminium.

    Keterangan Gbr:

    - Panjang pipa pvc =183 cm

    - Panjang pipaaluminium =

    202 cm.

    Gambar 3.1 Set up alat uji pipa aluminium

    & pipa pvc.

    Pada Gbr 3.1. adalah sebuah rangkaian

    pipa atau instalasi pipa pvc dan pipa

    aluminium. Yang mana pada rangakian pipa

    tersebut gunannya untuk mengetahui cara

    perpindahan panas(heat exchanger),dan

    menentukan nilai koefisien panas

    thermalnya. Pada pengolahan data ini

    kembali di lakukan langkah langkah

    pengambilan data sebagai berikut :

    1. Untuk menentukan nila Reynolds :

    ud=Re

  • 6

    Dimana :

    Re = Renould number

    = Kerapatan fluida (kg/m 3 )

    u = Kecepatan rata rata terhadap waktu

    dalam arah (m/dt)

    d = Diameter pipa (m)

    = Dinamika viskositas (Pa.dt).

    2. Untuk menentukan aliran koefisien

    perpindahan panas :

    klhNu .=

    Dimana :

    Nu = Nusslet number

    h = Koefisien perpindahan panas konvek

    si.(W/m 2 K)

    L = Signifikan panjang pipa (m)

    k = Konduktivitas thermal (W/m 2 K)

    3. Untuk menentukan nilai konveksi dari

    dalam yaitu :

    Q = 2(.. TAlh - 1T )

    Dimana :

    Q = Laju volume aliran fluida (air).(m 3 )

    =lh. Koefisien perpindahan panas fasa cair

    an (W/m 2 K)

    2T = Temperatur awal (C)

    1T = Temperatur akhir (C)

    4. Untuk menentukan waktu aliran air

    menuju ke outlet pipa yaitu :

    2

    minmax TTTm =

    Dimana :

    =Tm Beda temperatur rata rata di

    dalam penukar kalor.

    = maxT Beda temperatur maksimum

    (rad)

    minT = Beda temperatur minimum

    (rad)

    Rekapitulasi Data.

    Untuk menentukkan temperatur pada

    penelitian alat ini yaitu :

    1hT : Temperatur air panas yang masuk

    2hT : Temperatur air panas yang keluar

    1cT : Temperatur air dingin yang masuk

    2cT : Temperatur air dingin yang masuk

    hT : Temperatur air panas keseluruhan

    nya

    cT : Temperatur air dingin keseluruhan

    nya

    mT : Beda temperature rata rata kesel

    uruhanya

  • 7

    Jumlah panas yang dibutuhkan

    didalam perpindahan panas (Heat

    exchanger ) dengan berbahan pipa PVC

    yang dilapisi pipa aluminium adalah

    dengan menghasilkan beda suhu rata rata

    dalam penukar kalor denga