proposal tugas akhir -...

SIDANG TUGAS AKHIR

DESAIN COMPACT HEAT EXCHANGER TIPEPLATE AND FIN SEBAGAI PENDINGIN

MOTOR PADA BOILER FEED PUMP STUDI KASUS PLTU PAITON, PJB

NUR SAPTI MARSHELIYANA2109 100 040

DOSEN PEMBIMBING :Prof. Dr. Ir. Djatmiko Ichsani, M.Eng

Jurusan Teknik MesinFakultas Teknologi IndustriInstitut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya

Latar belakang

Permasalahan

Bagian-bagian dari plate fin HE

Rumusan Masalah

1. Kehilangan panas (heat loss) dapatdidinginkan

2. Menghindari adanya overheating yang dapatmenyebabkan motor mudah mengalamikerusakan

PendahuluanTujuan Penelitian• Merancang Plate Fin Heat Exchanger yang dapat

mendinginkan motor listrik yang ada di Unit Pembangkitan PJB Paiton.

• Hasil perancangan dari Plate Fin Heat Exchanger mampu mengatasi variasi beban yang ada di Unit Pembangkitan PJB Paiton.

Manfaat Penelitian• Dapat memperluas wawasan mahasiswa khususnya

penulis dalam merancang suatu Heat Exchanger• Dapat menjadi literatur bagi mahasiswa lain dalam

membuat jurnal ilmiah maupun karya tulis ilmiah.• Dapat dijadikan sebagai bahan pertimbangan untuk

mengatasi masalah pendinginan motor listrik yang adadi PLTU PAITON

Batasan Masalah

• Perancangan berdasarkan data operasi motor listrik dan Boiler Feed Pump (BFP) milik PT. PJB Unit Pembangkitan Paiton.

• Kondisi operasi diasumsikan steady state.

• Perpindahan panas yang terjadi secara konduksi dan konveksidengan mengabaikan perpindahan panas secara radiasi.

• Perancangan tidak mengikut sertakan analisa metalurgi dananalisa ekonomi.

Penelitian terdahuluNatasha Fitri Susanti (2010)

Analisis Unjuk KerjaVaporizer Oksigen cair (HE 38) dengan variasi desain

permukaan pada unit separasi udara studi kasusPT.Gresik Gases Indonesia

(BOC-Gases)

Penelitian terdahulu

• Wen, Kang Shung, Chau Tseng Shin (2006)

• Analysis of effectiveness and pressure drop in micro cross-flow heat

exchanger

• ∆P mengalami penurunan seiringdengan naiknya efektifitas.

Metodologi Penelitian

Skema proses pendinginan motor listrik

Data operasi motor listrik

Skema pola pikir

Langkah perhitungan

Menghitung nilai ∆TLMTD

Menghitung nilai UAdesain

Didapatkan dimensi HE

Nilai UALMTD = UAdesain

Input Q, Thi, Tho, Tci,Tco

Menghitung nilai UALMTD

Trial and error

Skema sistem heat exchanger

Perhitungan besarnya losses (beban yang harus didinginkan)

Perhitungan Temperatur udara yang keluar dari heat exchanger

Perhitungan UA LMTD

Hasil perhitungan UA perancangan

Hasil perbandingan UA LMTD dan UA perancangan

UA LMTD =17, 36 kW/K

UA perancangan

= 17, 59 kW/K

Tabel surface designation

Hasil perhitungan dimensi

Perhitungan Pressure drop udara panas

= 24,1184 Pa

Pressure drop pada fin

∆Pfin = 473, 3281 Pa

Sehingga diperoleh nilai ∆Ptotal :∆Ptotal = ∆Pducting + ∆Pfin

= 24,12 Pa + 473, 32 Pa= 461, 44 Pa

Perhitungan daya blower

Perhitungan Pressure drop udaradingin

Pressure drop pada fin

∆Pfin = 1673,45 Pa

Sehingga diperoleh nilai ∆Ptotal :∆Ptotal = ∆Pducting + ∆Pfin

= 154,62 Pa + 167,45 Pa= 1828,06 Pa

Perhitungan daya blower

Perhitungan performa HE vs bebanyang harus didinginkan

83,75 kW

125,63 kW

167,5 kW

175,98 kW

Temperatur udara panas yang keluardari HE

Pembebanan50 %

• 356, 28 K

Pembebanan75 %

• 364, 42 K

Pembebanan100 %

• 372, 56 K

Pembebanan105 %

• 374, 19 K

Temperatur udara dingin yang keluardari HE

Q(50 %)

• 311, 93 K

Q(75%)

• 316, 39 K

Q(100 %)

• 320, 85 K

Q(105 %)

• 321, 74 K

Tabel variasi beban yang harusdidinginkan vs effectiveness

Grafik pembebanan vs temperatur

305

310

315

320

325

330

335

340

345

350

355

360

0 50 100 150 200

Tem

per

atu

r (

K)

Beban (kW)

Grafik beban (q) vs Temperatur

Temperatur udara panas

Temperatur udara dingin

Grafik pembebanan vs effectiveness

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

0 50 100 150 200

Eff

ekti

ven

ess

(ɛ)

Beban (kW)

Grafik beban vs effectiveness

Series1

Kesimpulan

Dengan beban pendinginan sebesar 167,5 kW konstruksi heat exchanger yang sesuaiadalah sesuai dengan surface designation 5.3 pada buku Kays and London denganpanjang HE 1.556 m, lebar HE 0.897 m dan tinggi HE 1.229 m yang memiliki spesifikasisebagai berikut:

• Material heat exchanger adalah aluminium• Dengan Plate spacing (b) = 0.0119 m, radius hydraulic (rh) = 0.0015 m, ketebalan fin (δ) =

0.00015 m, β = 617.1449 m2/m3, fin area/total fin (Af/A) = 0.719• Dan Plate thickness (a) = 0.001 m

Performa heat exchanger dapat ditinjau dari nilai effectiveness. Semakin tinggi bebanpendinginan pada heat exchanger maka nilai effectiveness juga semakin tinggi, hal initerlihat pada beban yang harus didinginkan 105 % saat nilai effectivenessnya sebesar0,8845.

SEKIAN DAN TERIMAKASIHMOHON SARAN DEMI

KESEMPURNAAN TUGAS AKHIR