Slide 1

PENUKAR KALOR

TRI ISTANTO, ST, MT

JURUSAN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS SEBELAS MARET 2015

BASIC DESIGN METHODS OF HEAT EXCHANGER

Susunan lintasan aliran dalam HE

Basic Equations in Design

Untuk merancang atau untuk memperkirakan unjuk kerja penukar kalor, adalah perlu untuk menghubungkan laju aliran kalor total terhadap temperatur masuk dan keluar fluida, koefisien perpindahan panas menyeluruh (overall heat transfer coefficient = U) dan luas total perpindahan panas.

Kesetimbangan energi overall fluida panas dan dingin

Jika fluida-fluida tidak mengalami perubahan fase dan panas jenis (Cp) konstan, maka:

Hubungan laju perpindahan panas dengan perbedaan T antara fluida panas dan fluida dingin. Karena T berubah terhadap posisi dalam penukar kalor, maka digunakan beda temperatur rata-rata (Tm).

Tm adalah fungsi dari Th,1 , Th,2 , Tc,1 dan Tc,2.

METODE LMTD UNTUK ANALISIS PENUKAR KALOR

Penukar Kalor Paralel Flow

Penukar Kalor Counter Flow

Dimana :Kondisi khusus :

MULTI PASS AND CROSS FLOW HEAT EXCHANGERUntuk penukar kalor banyak laluan dan airan melintang, metode LMTD dapat digunakan dengan mengasumsikan bahwa susunan aliran berlawanan arah dengan sebuah faktor koreksi F :

Q = U.A.F.TLMTD,cf

F adalah tanpa dimensi, nilainya tergantung pada temperature effectiveness P, heat capacity rate ratio, R dan susunan aliran.

Untuk menentukan nilai faktor koreksi F digunakan grafik untuk masing-masing jenis penukar kalor dan jenis susunan aliran.

METODE EFFEKTIVENESS-NTU Effektiveness penukar kalor Perpindahan panas aktual (Qaktual) Paralel flow HE

Counter flow HE

Perpindahan panas maksimum yang mungkin (Qmaks)

Sehingga :

(a)(b)Persamaan (a) bisa digunakan jika Tc,out tidak diketahui, dan persamaan (b) jika Th,out tidak diketahui.

Persamaan (a) dan (b) berlaku untuk semua susunan aliran penukar kalor.Nilai 0 < < 1.Jika effectiveness penukar kalor sudah diketahui, maka laju perpindahan panas aktual dari HE dapat dihitung dari:Qaktual = .QmaxQaktual = .Cmin (Th,in Tc,in ) NTU (Number of transfer units)

dimana :U = overall heat transfer coefficient (W/m2.oC)As = luas permukaan perpindahan panas dari HE (m2)

Nilai NTU sebanding dengan As , sehingga untuk nilai U dan Cmin tertentu, nilai NTU adalah sebuah ukuran dari luas permukaan permindahan panas HE. Sehingga semakin besar NTU maka semakin besar HE tersebut.

Nilai effectiveness HE () adalah fungsi dari NTU, C* dan susunan aliran

Untuk HE tertentu, nilai dapat dicari dengan korelasi atau dengan metode grafik.