desain sistem penukar panas pada reaktor nuklir di pusat teknologi nuklir bahan dan radiometri-batan
TRANSCRIPT
DESAIN SISTEM PENUKAR PANAS PADA REAKTOR NUKLIR DI PUSAT TEKNOLOGI NUKLIR BAHAN DAN RADIOMETRI-BATAN
(herry gunawan W, M.M Lucia Kloatubun, dosen pembimbing Ir. Syamsul Arifin, MT) Jurusan Teknik Fisika
Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Keputih Sukolilo Surabaya 60111
Abstrak Untuk mendinginkan reaktor nuklir dibutuhkan sebuah sistem pendingin primer. Aliran air pada sistem pendingin primer tersebut haruslah memiliki temperatur yang rendah dan tentunya mengandung radiasi yang berasal dari reaksi fisi berantai pada reaktor, sehingga air tersebut tidak bisa dibuang ke lingkungan. Agar temperatur air pada sistem pendingin primer tetap rendah maka dibutuhkan sistem penukar panas. Sistem ini yang akan memindahkan panas dari sistem pendingin primer ke sistem pendingin sekunder sehingga aliran air pada sistem pendingin primer yang mengandung radiasi tidak bercampur dengan aliran air pada sistem pendingin sekunder. Pada kegiatan kerja praktek didesain 2 (dua) macam sistem penukar panas, yaitu secara seri dan paralel. Dari kedua desain tersebut dilakukan penambahan pada jumlah pelat yang dipergunakan serta penambahan laju pada aliran sekunder dan aliran primer maka didapatkan temperatur paling rendah pada sistem pendingin primer sebesar 31,29°C pada desain sistem penukar panas secara seri serta penambahan laju aliran sekunder.
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi saat ini sedemikian pesat menuntut mahasiswa untuk selalu siap dalam menghadapinya, bukan hanya bekal berupa teori dibangku kuliah semata tetapi juga menuntut aplikasinya dalam dunia kerja secara nyata. Ilmu pengetahuan yang diperoleh mahasiswa dibangku perkuliahan akan terasa kurang bermanfaat, bila tanpa disertai dengan suatu pengalaman aplikatif yang dapat memberikan wacana serta gambaran bagi mahasiswa, tentang dunia kerja dan penerapan ilmu dan teknologi dalam bidang yang telah ditekuninya.
Praktek kerja lapangan yang merupakan mata kuliah wajib pada Jurusan Teknik Fisika Institut Teknologi Sepuluh Nopember diharapkan dapat memberikan kesempatan kepada mahasiswa untuk menerapkan ilmunya serta memperoleh pengalaman kerja pada perusahaan atau instansi tempat kerja praktek.
Pusat Teknologi Nuklir Bahan dan Radiometri - BATAN sebagai tempat kerja praktek merupakan lembaga pemerintah non-departemen (LPND) yang berada di kota Bandung Jawa Barat. Adapun lingkup kegiatan yang dilakukan dalam kerja praktek ini adalah
melakukan perhitungan-perhitungan untuk mendapatkan pilihan yang optimum dalam membuat konfigurasi seri pelat penambahan penukar panas di reaktor TRIGA 2000 Bandung.
Reaktor TRIGA 2000 Bandung memiliki sistem penukar panas tipe pelat yang merupakan bagian dari sistem pendingin primer dan sistem pendingin sekunder. Penukar panas ini berfungsi untuk memindahkan panas yang diambil dari teras reaktor oleh air pendingin primer ke air pendingin sekunder, untuk kemudian panas dibuang ke lingkungan.
Pada saat ini penukar panas reaktor TRIGA 2000 Bandung memberikan temperatur keluaran air primer cukup tinggi. Temperatur air pendingin primer yang tinggi ini akan menaikan temperatur teras reaktor sekaligus menurunkan keselamatan reaktor. Oleh karena itu perlu upaya untuk menurunkan temperatur air pendingin primer yang keluar dari penukar panas tersebut, diantaranya dengan menambahkan jumlah pelat penukar panas yang bersangkutan. 1.2 Tujuan
Tujuan dari kerja praktek ini adalah: 1. Mengetahui pengaruh penambahan
jumlah pelat penukar panas secara seri
dan pararel terhadap perubahan temperatur pendingin ppendingin sekunder reaktor TRIGA 2000 Bandung.
2. Mengetahui pengaruh perubahan aliran primer dan sekunder temperatur pendingin pendingin sekunder reaktor TRIGA 2000 Bandung.
3. Mengetahui kondisi optimum terhadap jumlah dan susunan pelat penukar panas yang dapat ditambahkan secara seri dan pararel terhadap pelat lama.
BAB II PROFIL INSTANSI 2.1 Sejarah Pusat Teknologi Nuklir Bahan dan Radiometri 2.1.1 Berdirinya Badan Tenaga Nuklir
Nasional Dengan terbentuknya Badan Tenaga
Atom Internasional (IAEA) pada tahun 1957, berdasarkan Peraturan Pemerintah No. 65 tahun 1958, maka pemerintah pada tanggal 5 Desember 1958 meningkatkan status Panitia Negara untuk Pengukuran Radioaktiviteit (berstatus sebagai lembaga penasihat) menjadi lembaga baru yang dapat merealisasikan pelaksanaan program nuklir di Indonesia, Lembaga Tenaga Atom (LTA) dipimpin oleh seorang Direktur Jenderal. Dirjen LTA dirangkap oleh Mentri Kesehatan Bapak Prof. G.A. Siwabessy.
Terbentuknya LTA memperoleh tanggapan dari para tenaga pengajar Bagian Fisika, Fakultas Ilmu Pasti dan Alam, UI Bandung (sekarang ITB), karena LTA yang baru dibentuk membutuhkan tenaga yang diperlukan untuk melaksanakan tugasnya, maka mulailah perekrutan tenaga pengajar dan mahasiswa untuk dikirim keluar negeri untuk memperdalam pengetahuan dan keterampilan dalam bidang nuklir. Beberapa dari mereka dikirim ke Amerika di berbagai universitas pusat penelitian dan pengembangan nuklir, serta untuk training pada pabrik pemasok calon reaktor pertama di Indonesia, Reaktor TRIGA Mark II, yaitu di General Atomic di San Diego, California.
Berdasarkan Undang-undang No.31 tahun 1964, LTA diubah menjadi Badan Tenaga Atom Nasional (BATAN), dan terakhir, berdasarkan Keppres No. 197 tahun
dan pararel terhadap perubahan temperatur pendingin primer dan
sekunder reaktor TRIGA
pengaruh perubahan aliran primer dan sekunder terhadap
primer dan reaktor TRIGA
kondisi optimum terhadap an pelat penukar
panas yang dapat ditambahkan secara seri dan pararel terhadap pelat lama.
Nuklir Bahan
Berdirinya Badan Tenaga Nuklir
Dengan terbentuknya Badan Tenaga Atom Internasional (IAEA) pada tahun 1957, berdasarkan Peraturan Pemerintah No. 65 tahun 1958, maka pemerintah pada tanggal 5 Desember 1958 meningkatkan status Panitia Negara untuk Pengukuran Radioaktiviteit
gai lembaga penasihat) menjadi lembaga baru yang dapat merealisasikan pelaksanaan program nuklir di Indonesia, yaitu Lembaga Tenaga Atom (LTA) dipimpin oleh seorang Direktur Jenderal. Dirjen LTA dirangkap oleh Mentri Kesehatan Bapak Prof.
Terbentuknya LTA memperoleh tanggapan dari para tenaga pengajar Bagian Fisika, Fakultas Ilmu Pasti dan Alam, UI Bandung (sekarang ITB), karena LTA yang baru dibentuk membutuhkan tenaga yang diperlukan untuk melaksanakan tugasnya,
enaga pengajar dan mahasiswa untuk dikirim keluar negeri untuk memperdalam pengetahuan dan keterampilan dalam bidang nuklir. Beberapa dari mereka dikirim ke Amerika di berbagai universitas pusat penelitian dan pengembangan nuklir,
pabrik pemasok calon reaktor pertama di Indonesia, Reaktor TRIGA Mark II, yaitu di General Atomic di
undang No.31 tahun 1964, LTA diubah menjadi Badan Tenaga Atom Nasional (BATAN), dan
es No. 197 tahun
1998, diubah lagi menjadi Badan Tenaga Nuklir Nasional tanpa merubah singkatan, tetap BATAN.
2.2 Struktur Organisasi,
Tugas dan Fungsi Pusat Teknologi Nuklir Bahan dan Radiometri Berdasarkan SK Ka.BATAN no.392/KA/XI/2005
Gambar 2.1 bagan struktur organisasi PTNBR 2.3 PUSAT TEKNOLOGI NUKLIR
BAHAN DAN RADIOMETRIPusat Teknologi Nuklir Bahan dan
Radiometri mempunyai tugas melaksanakan penelitian dan pengembangan di bidang fisika bahan, fisika dan termohidrolika reaktor, fisika radiasi dan lingkungan serta instrumentasi nuklir, senyawa bertanda dan radiometri, pendayagunaan reaktor serta melaksanakan pengendalian keselamatan kerja dan pelayanan kesehatan. Dalam melaksanakan tugas Pusat Teknologi Nuklir Bahan dan Radiometri menyelenggarakan fungsi:
a. Pelaksanaan penelitian dan pengembangan di bidang fisika bahan, fisika dan termohidrolika reaktor, fisika radiasi dan lingkungan serta instrumentasi nuklir.
b. Pelaksanaan penelitian dan pengembangan di bidang senyawa bertanda dan radiometri.
c. Pelaksanaan pendayagunaan reaktor riset.
d. Pelaksanaan pengendalian keselamatan kerja dan pelayanan kesehatan.
e. Pelaksanaan urusan tata usaha.f. Pelaksanaan pengamanan nuklir.
1998, diubah lagi menjadi Badan Tenaga Nuklir Nasional tanpa merubah singkatan,
Struktur Organisasi, Tugas dan Fungsi Pusat Teknologi Nuklir Bahan dan Radiometri Berdasarkan SK Ka.BATAN
bagan struktur organisasi PTNBR
PUSAT TEKNOLOGI NUKLIR BAHAN DAN RADIOMETRI Pusat Teknologi Nuklir Bahan dan
Radiometri mempunyai tugas melaksanakan penelitian dan pengembangan di bidang fisika bahan, fisika dan termohidrolika reaktor, fisika
dan lingkungan serta instrumentasi nuklir, senyawa bertanda dan radiometri, pendayagunaan reaktor serta melaksanakan pengendalian keselamatan kerja dan pelayanan
Dalam melaksanakan tugas Pusat Teknologi Nuklir Bahan dan Radiometri
kan fungsi: Pelaksanaan penelitian dan pengembangan di bidang fisika bahan, fisika dan termohidrolika reaktor, fisika radiasi dan lingkungan serta instrumentasi nuklir. Pelaksanaan penelitian dan pengembangan di bidang senyawa bertanda dan radiometri.
ksanaan pendayagunaan reaktor
Pelaksanaan pengendalian keselamatan kerja dan pelayanan
Pelaksanaan urusan tata usaha. Pelaksanaan pengamanan nuklir.
Pusat Teknologi Nuklir Bahan dan Radiometri terdiri dari :
a. Bagian Tata Usaha. b. Bidang Fisika. c. Bidang Senyawa bertanda dan
Radiometri. d. Bidang Reaktor. e. Bidang Keselamatan dan Kesehatan. f. Balai Instrumentasi dan
Elektromekanik. g. Unit Pengamanan Nuklir.
BAB III DESKRIPSI REAKTOR TRIGA 2000 BANDUNG 3.1 Tangki Reaktor TRIGA 2000 Bandung
Reaktor TRIGA 2000 Bandung adalah suatu jenis reaktor yang bertipe tangki (tank type). Tangki reaktor terbuat dari bahan alumunium (Al) dan ditambahkan dalam coran beton (Gambar 3.1). Pada tangki reaktor ditempatkan difuser yang berfungsi untuk memutar air di dalam tangki reaktor sehingga akan menahan atau memperlambat air teras reaktor yang mengandung radiasi mancapai permukaan tangki.
Tingkat daya dari reaktor dikendalikan oleh 5 (lima) batang kendali. Semua batang kendali ini berisi bahan penyerap neutron yang terbuat dari Boron-Karbida (B4C).
Gambar 3.1. Tangki reaktor TRIGA 2000 Bandung 3.2 Elemen bahan bakar reaktor TRIGA 2000 Bandung
Elemen bahan bakar reaktor TRIGA 2000 Bandung berbentuk batang silinder
padat yang berisi pelet bahan bakar (Gambar 3.2). Pelet beton terbuat dari campuran homogen dari paduan Uranium dan Zirkonium-Hidrida (U-ZrH).
Gambar 3.2. Elemen bahan bakar Elemen bahan bakar tersebut disusun
dalam pole heksagonal (Gambar 3.3) dan ditempatkan dalam suatu rak (grid plate) (Gambar 3.4).
Untuk mengetahui temperatur elemen bakar digunakan elemen bakar yang terinstrumentasi (Instrumented Fuel Element/IFE). IFE ini mempunyai 3 (tiga) buah termokopel yang terbenam dalam daging bahan bakar.
Gambar 3.3. Susunan Elemen Bahan Bakar
Gambar 3.4. Grid Plate
3.3 Teras Reaktor Teras reaktor merupakan tempat di
dalam reaktor, yang digunakan untuk menempatkan rak bahan bakar (grid plate). Di dalam teras reaktor terjadi reaktor fisi berantai.
Gambar 3.5. Teras reaktor
3.4. Sistem Pendingin
Sistem pendingin reaktor TRIGA 2000 Bandung terdiri dari sistem Pendingin primer dan sistem pendingin sekunder,. Sistem pendingan primer, yang mengambil panas dari teras melalui proses konveksi alamiah. Sistem pendingin sekunder berfungsi mengambil panas dari sistem pendingin primer untuk kemudian dibuang ke lingkungan. Gambaran sistem pendingin pada reaktor terdapat pada Gambar 3.6.
Temperatur air pada sistem pendingin sekunder harus lebih rendah dari temperatur air pada sistem pendingin primer agar sistem pendingin sekunder dapat menyerap panas dari sistem pendingin primer. Proses pemindahan dari sistem pendingin primer ke sistem pendingin sekunder berlangsung di sistem penukar panas.
Sistem pendingin teras darurat (Emergency Core Cooling System/ECCS), sistem ini digunakan untuk mendinginkan teras dalam keadaan darurat, jika reaktor mengalami kehilangan air pendingin primer. ECCS merupakan sistem yang bekerja berdasarkan gaya gravitasi dan tidak menggunakan pompa. Gambar 3.6. Diagram sistem pendingin reaktor TRIGA 2000 Bandung
3.5 Penukar Panas 3.5.1 Deskripsi Penukar Panas
Penukar panas reaktor TRIGA 2000 Bandung yang terpasang saat ini adalah tipe pelat dengan konfigurasi single pass (One-pass/one pass plate and frame heat exchanger), (Gambar 3.7).
Struktur penukar panas reaktor TRIGA 2000 Bandung terdiri dari susunan pelat logam bergelombang (Gambar 3.8) yang dilengkapi dengan lubang keluaran dan lubang input. Lubang pada penukar panas ini berfungsi sebagai saluran air untuk mengalir di atas permukaan pelat. Susunan pelat-pelat ini ditempatkan antara dua pelat penekan (pressure plate), kemudian dikencangkan menggunakan baut pengencang. Antara pelat-pelat tersebut dipisahkan oleh gasket yang berfungsi sebagai penahan bocor dan mengarahkan air agar mengalir dalam arah berlawanan. Permukaan pelat didesain bergelombang untuk meningkatkan arus turbulensi dan menyangga pelat terhadap perbedaan tekanan.
Gambar 3.7. Sistem penukar panas tipe pelat Bahan pelat penukar panas yang
digunakan adalah SS 304, sedangkan untuk gasket digunakan Noprene dan Nitrile Rubber.
Gambar 3.8. Pelat penukar panas Tabel 3.1. Data Teknis Penukar Panas Reaktor TRIGA 2000 Bandung
NO. PARAMETER UKURAN 1. Jumlah pelat 144 lembar 2. Panjang pelat 177 cm 3. Lebar pelat 61 cm 4. Tebal pelat 0,06 cm 5. Jarak antar pelat 0,35 cm 6. Diameter port 19,05 cm 7. Diameter pipa primer 15 cm
8. Diameter pipa sekunder 20 cm
9. Pitch 0,41 cm
10. Laju alir pendingin primer (Mh)
950 gpm (59,56 kg/s)
11. Laju alir pendingin sekunder (Mc)
1200 gpm (75,23 kg/s)
3.5.2 Perhitungan pada Penukar Panas
Pada sistem penukar panas tipe pelat yang terlihat pada Gambar 3.7 sebelumnya dapat dilihat bahwa pada sistem tersebut mendapat dua masukan berupa air panas (primer) dan air dingin (sekunder).
Laju aliran primer merupakan besar laju aliran air pada sistem pendingin primer yang masuk ke sistem penukar panas (Mh), yang berasal dari keluaran dari reaktor. Laju aliran sekunder (Mc) merupakan besar laju aliran air pendingin sekunder yang masuk ke sistem penukar panas yang berasal dari menara pendingin.
Besarnya laju aliran air pendingin primer yang masuk ke dalam setiap pelat (mh) dari sistem penukar panas dapat dihitung dengan persamaan 3.1.
1
2
+=
N
Mm h
h ........................ (3.1)
dimana : N = jumlah pelat Mh= laju aliran primer (kg/s)
Besarnya luasan yang dilewati oleh
aliran air pada setiap pelat (S) dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 3.2 berikut:
S Wb.= ............................... (3.2) dimana : b = jarak antar pelat (m)
W = lebar pelat (m)
Jika u = kecepatan antara dua pelat, De = diameter ekuivalensi dan Reh = bilangan reynolds, maka Nu (bilangan nuzzel) dapat dicari dengan persamaan :
u S
mh
.ρ= .......................... (3.3)
De b.2= .............................. (3.4)
Rehη
ρ.. eh Du= .................... (3.5)
Nuh64,04,0)(4,0 er RP= ......... (3.6)
dimana : ρ = massa jenis (kg/m3), η = viskositas (N.s)/ m2[kg/(m.s)], Pr = Prandtl number
Didefinisikan U = koefisien perpindahan panas menyeluruh (W/m2.K), yang dapat dicari menggunakan persamaan :
U=
pch
t
λαα++ 11
1 ............. (3.7)
αhDe
Nuh.λ= ......................... (3.8)
αc64,02hα
= ........................ (3.9)
dimana : αh = koefisien transfer kalor pada
aliran panas (W/m2.K) αc = koefisien transfer kalor pada
aliran dingin (W/m2.K) λp = konduktifitas pelat (W/m.K) t = ketebalan pelat (m) A = total luasan area (m2) L = panjang pelat (m)
Didefinisikan NTU sebagai,
NTU
min
.
)(
.
pcM
AU= .......... (3.10)
dimana : A WLN ..= ..................... (3.11) Didefinisikan,
Pincinh
incoutc
TT
TT
,,
,,
−−
= ............... (3.12)
Rincoutc
outhinh
hp
cp
TT
TT
cM
cM
,,
,,
.
..
)(
)(
−−
== ...... (3.13)
dimana : Th, out = temperatur primer keluar (K)
Tc, out = temperatur sekunder keluar (K) Th, in = temperatur primer masuk (K) Tc, in = temperatur sekunder masuk (K)
hm.
Cm.
Th, keluar Tc, keluar
Karena pada reaktor TRIGA 2000 Bandung, laju aliran primer (Mh) lebih kecil dari laju aliran sekunder (Mc) atau (Mcp)h < (Mcp)c, maka efektifitas (E) = R.P, sehingga
incinh
outhinh
TT
TTE
,,
,,
−−
= ............. (3.14)
Karena (Mcp)min = (Mcp)h, maka
NTUmin= NTUh
hpcM
AU
)(
..
= ........... (3.15)
Diketahui bahwa :
Err
r
CNTUC
NTUC
−−−−
=])1exp[(
1])1exp[(
min
min ...... (3.16)
dimana : Cr
cp
hp
cM
cM
R )(
)(1.
.
== ....... (3.17)
Subtitusi persamaan 3.15 dan 3.17 ke persamaan 3.16 diperoleh E. Dengan menggunakan persamaan 3.14 diperoleh Th, out. Untuk Tc, out diperoleh dari subtitusi Th, out ke persamaan 3.13.
BAB IV
ANALISIS DATA
4.1 Data Operasi Penukar Panas Reaktor TRIGA 2000 Bandung pada Daya 2000 kW
Tabel 4.1. Data operasi penukar panas
Percobaan ke
primer sekunder
Tin(K) M(gpm) Tin(K) M(lt/mnt)
1. 314,6 906 303,9 5025
2. 314,8 906 303,8 5025
3. 314,3 906 303,5 5025
4. 314,2 906 303,6 5025
rata-rata 314,475 906 303,7 5025
Tfilm = 2
7,303475,314 +
= 309,0875 K
4.2. Perhitungan dengan Jumlah Pelat 144
Gambar 4.1. Susunan pelat no.1 Laju aliran primer di setiap plat :
hm 1
2
+=
N
M h
skg0,82
1144
56,592 =+
×=
S Wb.=
20,00213m61.00035.0 =×=
Kecepatan air :
u S
mh
.ρ=
sm0,387
0,00213993,66
57.59 =×
=
Reynolds number
Reh η
ρ.. eh Du=
3801,360,0007213
993,660,0070,387 =××=
De b.2=
0,0070,00352 =×= m
Nuh 64,04,0)(4,0 er RP=
0,640,4 3801,36)(4,84)(4,0=
59,145= Koefisien transfer kalor pada aliran panas
αh e
uh
D
N.λ=
007,0
59,1450,626×=
).(
69,13026 2 KmW=
αc 64,02hα
=
144 pelat
64,02
69,13026=
).(
W8359,39 2 Km=
Koefisien Perpindahan Panas
U =
pch
t
λαα++ 11
1
96,14
0006,0
39,8359
1
69,13026
11
++=
α
).(5,4228 2 Km
W=
Total Luasan Area
A WLN ..= 61,077,1144 ××=
248,155 m= Nilai NTUmin dan Cr dengan laju aliran primer
NTUmin .
)(
.
hC PM
AU=
4178,2659,56
155,484228,50
××=
2,64=
Cr .
.
)(
)(
cC
hC
P
P
M
M=
23,75
56,59=
0,79= Efektifitas
E rr
r
CNTUC
NTUC
−−−−=
])1exp[(1])1exp[(
min
min
79,0]64,2)79,01exp[(
1]64,2)79,01exp[(
−−−−=
78,0=
R .
.
)(
)(
hM
M
P
P
C
cC=
56,59
23,75=
26,1= Karena R>1, maka E PR.=
dan R incoutc
outhinh
C
cC
TT
TT
hM
M
P
P
,,
,,
.
.
)(
)(
−−
==
;
P incinh
incoutc
TT
TT
,,
,,
−−
=
Sehingga, Th,out )]([ ,,, incinhinh TTET −−=
)]7,30348,314(78,0[48,314 −×−=
K08,306=
Tc,out incincinh TTTP ,,, )( +−=
K34,310= Dari perhitungan di atas diperoleh :
∆Tc =Tc,out-Tc,in
=310,34-303,7 =6,64 °C ∆Th =Th,in-Th,out
=314,48-306,08 =8,39 °C Efektifitas = 0,78
4.3 Perhitungan Susunan Pelat secara Seri 4.3.1 Perhitungan pada Laju Aliran Primer
dan Laju Aliran Sekunder Tetap dengan Susunan Pelat secara Pararel yang Bervariasi Data Tabel 4.3 adalah hasil perhitungan
pada kondisi laju aliran pendingin primer tetap dan laju aliran pendingin sekunder tetap dengan perubahan susunan pelat dinyatakan pada gambar 4.1 sampai dengan 4.6 :
Tabel 4.2. Data laju aliran primer dan laju aliran
sekunder tetap dengan susunan pelat yang bervariasi secara pararel
Susunan pelat no.
Laju aliran primer/sek
under (gpm)
Tc,in
(°C)
Th,i
n
(°C)
Tc,out
(°C)
Th,o
ut
(°C)
∆Tc
(°C)
∆
Th
(°C)
Efektifitas
1 950 / 1200
30,70
41,48
37,34
33,08
6,64
8,39
0,779
2 950 / 1200
30,70
41,48
38,12
32,11
7,42
9,37
0,870
3 950 / 1200
30,70
41,48
34,85
31,67
4,15
9,80
0,910
4 950 / 1200
30,70
41,48
34,42
31,58
3,72
9,89
0,918
5 950 / 1200
30,70
41,48
34,33
31,56
3,63
9,92
0,920
6 950 / 1200
30,70
41,48
34,31
31,55
3,61
9,93
0,921
Gambar 4.2. Susunan pelat no.2
Gambar 4.3. Susunan pelat no.3
Gambar 4.4. Susunan pelat no.4
Gambar 4.5. Susunan pelat no.5
Gambar 4.6. Susunan pelat no.6
Gambar 4.7. Grafik laju aliran primer dan laju aliran sekunder tetap
dengan susunan pelat yang bervariasi secara pararel 4.3.2 Data Temperatur dan Efektifitas pada
Penambahan laju Aliran Sekunder dan Susunan Pelat yang Bervariasi Menurut Gambar 4.8 Data pada Tabel 4.3 berikut ini adalah
data dengan penambahan laju aliran sekunder dan susunan pelat yang dinyatakan pada Gambar 4.8
Gambar 4.8. Susunan pelat no.7
0
2
4
6
8
10
12
no.1 no.2 no.3 no.4 no.5 no.6
perubahan pelat
∆T
empe
ratu
r (°C
)
0,700
0,750
0,800
0,850
0,900
0,950
efek
tifita
s ∆Tprimer
∆Tsekunder
efektifitas
144 pelat
300 pelat
150 pelat
144 pelat
150 pelat
100 100
144
100
75 75 75
14
75
60 60 60 60
14
60
200 300
144
100
Tabel 4.3. Data temperatur dan efektifitas pada penambahan laju aliran sekunder dan susunan pelat yang
bervariasi menurut Gambar 3.8
No.
Laju aliran primer/seku
nder (gpm)
Tc,in
(°C)
Th,i
n
(°C)
Tc,out
(°C)
Th,o
ut
(°C)
∆Tc
(°C)
∆Th
(°C)
Efektifitas
1 950 / 1200
30,70
41,48
34.39
31.56
3.69
9.92
0,9203
2 950 / 1300
30,70
41,48
34.16
31.47
3.46
10.01
0,9287
3 950 / 1400
30,70
41,48
33.95
31.40
3.25
10.08
0,9354
4 950 / 1500
30,70
41,48
33.76
31.34
3.06
10.14
0,9408
5 950 / 1600
30,70
41,48
33.59
31.29
2.89
10.19
0,9453
Gambar 4.9. Grafik perubahan data temperatur dan efektifitas pada penambahan laju aliran sekunder dan susunan pelat yang bervariasi menurut Gambar 3.8
4.3.3 Data Temperatur dan Efektifitas pada Penambahan Laju Aliran Primer dan Susunan Pelat yang Bervariasi Menurut Gambar 4.8
Data pada Tabel 4.4 berikut ini adalah data dengan penambahan laju aliran primer dan susunan pelat yang dinyatakan pada Gambar 4.8
Tabel 4.4. Data temperatur dan efektifitas pada
penambahan laju aliran primer dan susunan pelat yang bervariasi
menurut Gambar 3.8
No.
Laju aliran primer/seku
nder (gpm)
Tc,in
(°C)
Th,in
(°C)
Tc,out
(°C)
Th,o
ut
(°C)
∆Tc
(°C)
∆Th
(°C)
Efektifitas
1 950 / 1200
30,70
41,48
34.39
31.56
3.69
9.92 0,920
2 1000 / 1200
30,70
41,48
34.54
31.65
3.84
9.83 0,912
3 1050 / 1200
30,70
41,48
34.68
31.74
3.98
9.74 0,904
4 1100 / 1200
30,70
41,48
34.81
31.83
4.11
9.64 0,895
5 1150 / 1200
30,70
41,48
34.94
31.93
4.24
9.55 0,886
Gambar 4.10. Grafik data temperatur dan efektifitas pada penambahan laju aliran primer dan susunan pelat yang bervariasi menurut Gambar 3.8
4.3.4 Data Temperatur dan Efektifitas pada Penambahan Laju Aliran Sekunder dan Laju Aliran Primer dengan Susunan Pelat yang Bervariasi Menurut Gambar 4.8 Data pada Tabel 4.5 berikut ini adalah
data dengan penambahan laju aliran sekunder dan laju aliran primer. Susunan pelat yang dinyatakan pada Gambar 4.8
Tabel 4.5. Data temperatur dan efektifitas pada
penambahan laju aliran sekunderdan primer dengan susunan pelat yang Bervariasi menurut Gambar 3.8
No.
Laju aliran primer/seku
nder (gpm)
Tc,in
(°C)
Th,i
n
(°C)
Tc,out
(°C) Th,out
(°C) ∆Tc
(°C) ∆Th
(°C) Efektifi
tas
1 950 / 1200
30,70
41,48
34.39
31,5588
3.69
9,9162
0,92030
2 1000 / 1300
30,70
41,48
34.29
31,5489
3.59
9,9261
0,92122
3 1050 / 1400
30,70
41,48
34.21
31,5438
3.51
9,9312
0,92169
4 1150 / 1500
30,70
41,48
34.13
31,5423
3.43
9,9327
0,92183
5 1200/ 1600
30,70
41,48
34.06
31,5436
3.36
9,9314
0,92171
Gambar 4.11. Grafik data temperatur dan efektifitas pada
penambahan laju aliran sekunder dan primer dengan susunan pelat yang bervariasi menurut Gambar 3.8
0
2
4
6
8
10
12
1200 1300 1400 1500 1600
laju aliran sekunder
∆T
empe
ratu
r (°C
)
0,910,910,920,920,930,930,940,940,950,95
950 950 950 950 950
laju aliran primer
efek
tifita
s
∆Tprimer
∆Tsekunder
efektifitas
0
2
4
6
8
10
12
950 1000 1050 1100 1150
laju aliran primer
∆T
empe
ratu
r (°C
)
0,86
0,87
0,88
0,89
0,90
0,91
0,92
0,93
1200 1200 1200 1200 1200
laju aliran sekunder
efek
tifita
s
∆Tprimer
∆Tsekunder
efektifitas
0
2
4
6
8
10
12
1200 1300 1400 1500 1600
laju aliran sekunder
∆T
empe
ratu
r (°C
)
0,90
0,91
0,91
0,92
0,92
0,93
950 1000 1050 1100 1150
laju aliran primer
efek
tifita
s ∆Tprimer
∆Tsekunder
efektifitas
4.3.5 Data Temperatur dan Efektifitas pada Penambahan Laju Aliran Sekunder dan Susunan Pelat yang Bervariasi Menurut Gambar 4.3 Data pada Tabel 4.6 berikut ini adalah
data dengan penambahan laju aliran sekunder dan susunan pelat yang dinyatakan pada Gambar 4.3
Tabel 4.6. Data temperatur dan efektifitas pada penambahan laju aliran sekunder
dan susunan pelat yang bervariasi menurut Gambar 4.3
No.
Laju aliran primer/sek
under (gpm)
Tc,in
(°C)
Th,i
n
(°C)
Tc,out
(°C)
Th,o
ut
(°C)
∆Tc
(°C)
∆Th
(°C)
Efektifitas
1 950 / 1200
30,70
41,48
34.85
31.67
4.15
9.80
0,910
2 950 / 1300
30,70
41,48
34.55
31.56
3.85
9.91
0,920
3 950 / 1400
30,70
41,48
34.49
31.55
3.79
9.93
0,921
4 950 / 1500
30,70
41,48
34.05
31.41
3.35
10.07
0,935
5 950 / 1600
30,70
41,48
33.85
31.35
3.15
10.13
0,940
Gambar 4.12. Grafik data temperatur dan efektifitas pada penambahan laju aliran sekunder dan susunan pelat yang
bervariasi menurut Gambar 4.3 4.3.6 Data Temperatur dan Efektifitas pada
Penambahan Laju Aliran Primer dan Susunan Pelat yang Bervariasi Menurut Gambar 4.3 Data pada Tabel 4.7 berikut ini adalah
data dengan penambahan laju aliran primer dan susunan pelat yang dinyatakan pada Gambar 4.3
Tabel 4.7. Data temperatur dan efektifitas pada penambahan laju aliran primerdan susunan pelat yang
bervariasi menurut Gambar 4.3
No.
Laju aliran primer/sek
under (gpm)
Tc,in
(°C)
Th,i
n
(°C)
Tc,out
(°C)
Th,o
ut
(°C)
∆Tc
(°C)
∆
Th
(°C)
Efektifitas
1 950 / 1200
30,70
41,48
34.85
31.67
4.15
9.80
0,91
2 1000 / 1200
30,70
41,48
35.04
31.78
4.34
9.69
0,90
3 1050 / 1200
30,70
41,48
35.23
31.90
4.53
9.58
0,89
4 1100 / 1200
30,70
41,48
35.42
32.02
4.72
9.46
0,88
5 1150 / 1200
30,70
41,48
35.60
32.14
4.90
9.34
0,87
Gambar 4.13. Grafik data temperatur dan efektifitas pada penambahan laju aliran sekunder dan susunan pelat yang
bervariasi menurut Gambar 4.3
4.3.7 Data Temperatur dan Efektifitas pada Penambahan Laju Aliran Sekunder dan Laju Aliran Primer dengan Susunan Pelat yang Bervariasi Menurut Gambar 4.3 Data pada Tabel 4.8 berikut ini adalah
data dengan penambahan laju aliran sekunder dan susunan pelat yang dinyatakan pada Gambar 4.3
Tabel 4.8. Data Temperatur dan efektifitas pada
penambahan laju aliran sekunder dan primer dengan susunan pelat yang bervariasi menurut Gambar 4.3
No.
Laju aliran
primer/sekunder (gpm)
Tc,in
(°C)
Th,
in
(°C)
Tc,out
(°C)
Th,ou
t
(°C)
∆Tc
(°C)
∆Th
(°C)
Efektifitas
1 950 / 1200
30,70
41,48
34.85
31,6737
4.15
9,8013
0,90964
2 1000 / 1300
30,70
41,48
34.73
31,6617
4.03
9,8133
0,91075
3 1050 / 1400
30,70
41,48
34.63
31,6555
3.93
9,8195
0,91133
4 1100 / 1500
30,70
41,48
34.55
31,6537
3.85
9,8213
0,91149
5 1150 / 1600
30,70
41,48
34.47
31,6553
3.77
9,8197
0,91134
0
2
4
6
8
10
12
1200 1300 1400 1500 1600
laju aliran sekunder
∆T
empe
ratu
r (°C
)
0,890,90
0,900,910,910,92
0,920,930,930,94
0,940,95
950 950 950 950 950
laju aliran primer
efek
tifita
s ∆Tprimer
∆Tsekunder
efektifitas
0
2
4
6
8
10
12
950 1000 1050 1100 1150
laju aliran primer
∆T
empe
ratu
r (°C
)
0,840,85
0,860,87
0,880,89
0,900,91
0,92
1200 1200 1200 1200 1200
laju aliran sekunder
efek
tifita
s ∆Tprimer
∆Tsekunder
efektifitas
Gambar 4.14. Grafik data temperatur dan efektifitas pada
penambahan laju aliran sekunder dan perimer dengan susunan pelat yang bervariasi menurut Gambar 4.3
4.4 Perhitungan Susunan Pelat secara
Paralel 4.4.1 Perhitungan dengan Penambahan
Susunan Pelat dan Laju Aliran Berdasarkan Gambar 4.15
Gambar 4.15. Diagram blok penukar panas dengan penambahan pelat dalam susunan paralel dan
laju aliran
Tabel 4.9. Data Temperatur dan efektifitas terhadap penambahan pelat secara paralel dan perubahan laju
aliran .
hm
Data
Awal
475 gpm
316,67 gpm
237,5 gpm
190 gpm
135,71 gpm
.
cm
600 gpm
400 gpm
300 gpm
240 gpm
171,43 gpm
Jumlah
Pelat (lembar)
144 144
300
144
150
144
100
144
75
144
60
Tc,in
(°C) 30,70
30,70
30,70
30,70
30,7
30,70
30,70
30,70
30,70
30,70
30,70
Tc,out
(°C) 37,34
37,49
38,01
37,79
37,82
37,99
37,74
38,12
37,69
38,22
37,65
∆Tc
(°C) 6,64 6,79
7,31
7,09
7,12
7,29
7,04
7,42
6,99
7,52
6,95
Th,in
(°C) 41,4
8
41,4
41,4
41,4
41,4
41,4
41,4
41,4
41,4
41,48
41,48
8 8 8 8 8 8 8 8
Th,out
(°C) 33,08
32,90
32,24
32,51
32,48
32,27
32,59
32,10
32,65
31,97
32,69
∆Th
(°C) 8,39 8,58
9,24
8,96
9,00
9,20
8,89
9,37
8,83
9,50
8,78
Efektifitas (E)
0,78 0,80
0,86
0,83
0,84
0,85
0,82
0,87
0,82
0,88
0,82
ETotal 0,78 0,83 0,83 0,83 0,83 0,83
Tc,out campur(°C)
- 37,75 37,81 37,80 37,77 37,75
∆Tc camp
ur (°C)
6,64 7,05 7,11 7,10 7,07 7,05
Th,out
campur(°C)
- 32,57 32,49 32,51 32,54 32,57
∆Th
campur (°C)
8,39 8,91 8,99 8,97 8,94 8,90
Gambar 4.16. Grafik temperatur dan efektifitas terhadap
penambahan pelat secara paralel dan perubahan laju aliran
4.4.2 Perhitungan dengan Perubahan
Susunan Pelat dan Laju Aliran Berdasarkan Gambar 4.17
Gambar 4.17. Diagram blok penukar panas dengan perubahan jumlah pelat dan laju aliran
0
2
4
6
8
10
12
1200 1300 1400 1500 1600
laju aliran sekunder
∆T
empe
ratu
r (°C
)
0,900,910,920,930,940,950,960,970,980,991,00
950 1000 1050 1100 1150
laju aliran primer
efek
tifita
s ∆Tprimer
∆Tsekunder
efektifitas
6,647,05 7,11 7,10 7,07 7,05
8,398,90
8,91 8,99 8,97 8,94
0,83
0,78
0,830,83 0,83 0,83
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1 2 3 4 5 6
n
Tem
pera
tur
(K)
0,75
0,80
0,85
0,90
0 300 150 100 75 60
Penambahan pelat secara paralel
Efe
ktifi
tas
∆Tc, campur
∆Th, campur
Efektifitas
Tabel 4.10. Data temperatur dan efektifitas terhadap perubahan jumlah pelat dan
laju aliran
Gambar 4.18. Grafik temperatur dan efektifitas terhadap perubahan jumlah pelat dan Laju aliran
4.4.3 Perhitungan dengan Penambahan
Jumlah Pelat pada Laju Aliran Tetap
Gambar 4.19. Diagram Blok Penukar Panas yang
Disusun SecaraParalel
Tabel 4.11. Data temperatur dan efektifitas terhadap penambahan jumlah pelat pada laju aliran tetap
.
hm = 950 gpm ;
.
cm = 1200 gpm
Jumlah Pelat (lembar)
144
50
144
100
144
150
144
200
144
250
144
300
Tc,in
(°C)
30,70
30,70
30,70
30,70
30,70
30,70
30,70
30,70
30,70
30,70
30,70
30,70
Tc,o
ut
(°C)
37,89
36,98
37,89
37,62
37,89
37,92
37,89
38,11
37,89
38,24
37,89
38,34
∆Tc
(°C)
7,19
6,28
7,19
6,92
7,19
7,22
7,19
7,41
7,19
7,54
7,19
7,64
Th,in
(°C)
41,48
41,48
41,48
41,48
41,48
41,48
41,48
41,48
41,48
41,48
41,48
41,48
Th,o
ut
(°C)
32,39
33,54
32,39
32,74
32,39
32,35
32,39
32,11
32,39
31,95
32,39
31,82
∆Th
(°C)
9,09
7,94
9,09
8,74
9,09
9,12
9,09
9,36
9,09
9,53
9,09
9,65
7,227,207,18
6,17
7,147,05
9,129,109,079,028,91
7,80
0,78
0,830,84 0,84
0,84
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 1 2 3 4 5
Tem
pera
tur
(K)
0,70
0,75
0,80
0,85
0,90
0,95
1,00
0 300 150 100 75 60
Penambahan pelat secara paralel
Efe
ktiv
itas
∆Tc, campur
∆Th, campur
Efektifitas
.
hm
(gpm)
Data
Awal
475
475
475
237,5
475
158,33
475
118,75
475
95
.
cm
(gpm)
600
600
600
300
600
200
600
150
600
120
Jumlah Pela
t (lembar)
144
pelat
144
300
144
150
144
100
144
75 144
60
Tc,in
(°C) 30,70
30,70
30,70
30,70
30,70
30,70
30,70
30,70
30,70
30,70
30,70
Tc,out
(°C) 36,87
37,49
38,01
37,49
38,01
37,49
38,01
37,49
38,01
37,49
38,00
∆Tc
(°C) 6,17
6,79
7,31
6,79
7,31
6,79
7,31
6,79
7,31
6,79
7,30
Th,in
(°C) 41,48
41,48
41,48
41,48
41,48
41,48
41,48
41,48
41,48
41,48
41,48
Th,ou
t
(°C)
33,68
32,90
32,24
32,90
32,24
32,90
32,24
32,90
32,25
32,90
32,25
∆Th
(°C) 7,80
8,58
9,24
8,58
9,24
8,58
9,23
8,58
9,23
8,58
9,22
Efektifitas (E)
0,78
0,80
0,86
0,80
0,86
0,80
0,86
0,80
0,86
0,80
0,86
ETota
l 0,78
0,83 0,84 0,84 0,84 0,85
Tc,out
campur(°C)
- 37,75 37,84 37,88 37,90 37,92
∆Tc
campur(°C)
6,17
7,05 7,14 7,18 7,20 7,22
Th,ou
t
campur(°C)
- 32,57 32,46 32,41 32,38 32,36
∆Th
campur (°C)
7,80
8,91 9,02 9,07 9,10 9,12
Tc,campur keluar Th,campur keluar
hm.
Cm.
144 pelat
n - pelat
Efektifitas (E)
0,84
0,74
0,84
0,81
0,84
0,85
0,84
0,87
0,84
0,88
0,84
0,90
ETot
al 0,79 0,83 0,85 0,86 0,86 0,87
Tc,o
ut campur(°C)
37,44 37,76 37,91 38,00 38,07 38,12
∆Tc
campur (°C)
6,74 7,06 7,21 7,30 7,37 7,42
Th,o
ut campur(°C)
32,96 32,56 32,37 32,25 32,17 32,11
∆Th
campur (°C)
8,51 8,91 9,10 9,22 9,31 9,37
Gambar 4.20. Grafik temperatur dan efektifitas terhadap
penambahan jumlah pelat pada laju aliran tetap
4.4.4 Perhitungan dengan Penambahan
Laju Aliran Sekunder pada Jumlah Pelat dan Laju Aliran Primer Tetap
Tabel 4.12. Data temperatur dan efektifitas terhadap
penambahan laju aliran sekunder pada jumlah pelat dan laju aliran primer tetap
.
hm = 475 gpm
.
cm
(gpm)
600 650 700 750 800 850
Jumlah Pela
t
(lembar)
144
300
144
300
144
300
144
300
144
300
144
300
Tc,in
(°C)
30,70
30,70
30,70
30,70
30,70
30,70
30,70
30,70
30,70
30,70
30,70
30,70
Tc,out
(°C)
37,89
38,34
37,47
37,88
37,08
37,45
36,72
37,07
36,40
36,72
36,11
36,40
∆Tc
(°C)
7,19
7,64
6,77
7,18
6,38
6,75
6,02
6,37
5,70
6,02
5,41
5,70
Th,in
(°C)
41,48
41,48
41,48
41,48
41,48
41,48
41,48
41,48
41,48
41,48
41,48
41,48
Th,out
(°C)
32,39
31,82
32,22
31,66
32,08
31,53
31,96
31,42
31,87
31,34
31,79
31,28
∆Th
(°C)
9,09
9,65
9,26
9,82
9,40
9,95
9,51
10,05
9,60
10,13
9,68
10,20
Efektifitas (E)
0,84
0,90
0,86
0,91
0,87
0,92
0,88
0,93
0,89
0,94
0,90
0,95
ETota
l 0,87 0,89 0,90 0,91 0,92 0,92
Tc,out campur (°C)
38,12 37,67 37,26 36,89 36,56 36,26
∆Tccampur (°C)
7,42 6,97 6,56 6,19 5,86 5,56
Th,out campur (°C)
32,11 31,94 31,80 31,69 31,61 31,53
∆Th
campur (°C)
9,37 9,54 9,67 9,78 9,87 9,94
Gambar 4.21. Grafik temperatur dan efektifitas terhadap penambahan laju aliran sekunder pada jumlah pelat dan
laju aliran primer tetap
7,42
7,377,307,21
7,066,746,64
9,37
8,39 8,518,91 9,10 9,22 9,31
0,79
0,78
0,83
0,85 0,860,86
0,87
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 50 100 150 200 250 300
Penambahan Pelat
Tem
pera
tur
(K)
0,72
0,74
0,76
0,78
0,8
0,82
0,84
0,86
0,88
Efe
ktifi
tas
∆Tc, campur
∆Th, campur
Efektifitas
9,94
7,426,97
6,56 6,195,86 5,56
9,37 9,54 9,67 9,789,87
0,87
0,89
0,90
0,91 0,92
0
2
4
6
8
10
12
1200 1300 1400 1500 1600 1700
Laju Aliran Sekunder (gpm)
Tem
pera
tur
(K)
0,84
0,85
0,86
0,87
0,88
0,89
0,90
0,91
0,92
0,93
Efe
ktifi
tas
∆Tc, campur
∆Th, campur
Efektifitas
4.4.4 Perhitungan dengan Penambahan Laju Aliran Primer pada Jumlah Pelat dan Laju Aliran Sekunder Tetap
Tabel 4.13. Data temperatur dan efektifitas terhadap
penambahan laju aliran primer pada jumlah pelat dan laju aliran sekunder tetap
.
cm = 600 gpm
.
hm(gpm
)
475 500 525 550 575
Jumlah
Pelat (lemb
ar)
144
300
144
300
144
300
144
300
144
300
Tc,in
(°C)
30,70
30,70
30,70
30,70
30,70
30,70
30,70
30,70
30,70
30,70
Tc,out
(°C)
37,89
38,34
38,13
38,61
38,36
38,86
38,57
39,09
38,76
39,31
∆Tc
(°C) 7,19
7,64
7,43
7,91
7,66
8,16
7,87
8,39
8,06
8,61
Th,in
(°C)
41,48
41,48
41,48
41,48
41,48
41,48
41,48
41,48
41,48
41,48
Th,out
(°C)
32,39
31,82
32,56
31,98
32,72
32,15
32,89
32,32
33,06
32,49
∆Th
(°C) 9,09
9,65
8,92
9,49
8,75
9,33
8,58
9,16
8,41
8,98
Efektifitas (E)
0,84
0,90
0,83
0,88
0,81
0,87
0,80
0,85
0,78
0,83
ETotal 0,87 0,85 0,84 0,82 0,81
Tc,out
camp
ur (°C)
38,12 38,37 38,61 38,83 39,04
∆Tccampur (°C)
7,42 7,67 7,91 8,13 8,34
Th,out
camp
ur (°C)
32,11 32,27 32,44 32,61 32,78
∆Th
campur
(°C)
9,37 9,21 9,04 8,87 8,70
Gambar 4.22. Grafik temperatur dan efektifitas terhadap penambahan laju aliran primer pada jumlah pelat dan
laju aliran sekunder tetap
4.2.2.6 Perhitungan dengan Penambahan Laju Aliran Primer dan Sekunder
Tabel 4.14. Data temperatur dan efektifitas terhadap
penambahan laju aliran .
hm(gpm) 475 500 525 550 575
.
cm(gpm) 600 650 700 750 800 Jumlah Pelat
(lembar) 144 300 144 300 144 300 144 300 144 300
Tc,in
(°C) 30,70
30,70
30,70
30,70
30,70
30,70
30,70
30,70
30,70
30,70
Tc,out
(°C) 37,89
38,34
37,70
38,15
37,54
37,98
37,39
37,82
37,25
37,69
∆Tc
(°C) 7,19
7,64
7,00
7,45
6,84
7,28
6,69
7,12
6,55
6,99
Th,in
(°C) 41,48
41,48
41,48
41,48
41,48
41,48
41,48
41,48
41,48
41,48
Th,out
(°C) 32,39
31,82
32,37
31,79
32,36
31,77
32,36
31,76
32,36
31,75
∆Th
(°C) 9,09
9,65
9,11
9,68
9,11
9,70
9,12
9,72
9,11
9,72
Efektifitas (E)
0,84
0,90
0,85
0,90
0,85
0,90
0,85
0,90
0,85
0,90
ETotal 0,87 0,87 0,87 0,87 0,87
Tc,out campur
(°C) 38,12 37,93 37,76 37,61 37,47 ∆Tc
campur (°C) 7,42 7,23 7,06 6,91 6,77 Th,out
campur
(°C) 32,11 32,08 32,07 32,06 32,05 ∆Th
campur (°C) 9,37 9,39 9,41 9,42 9,43
7,427,91 8,13
8,34
7,67
8,708,879,049,21
9,37
0,87
0,84
0,82
0,81
0,85
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
950 1000 1050 1100 1150
Laju Aliran Primer (gpm)
Tem
pera
tur
(K)
0,77
0,78
0,79
0,80
0,81
0,82
0,83
0,84
0,85
0,86
0,87
0,88
Efe
ktifi
tas
∆Tc, campur
∆Th, campur
Efektifitas
Gambar 4.23. Grafik temperatur dan efektifitas terhadap
penambahan laju aliran 4.4 Pembahasan
Dengan menggunakan data awal seperti jumlah pelat penukar panas 144 lembar, laju aliran sekunder 1200 gpm serta laju aliran primer 950 gpm yang dinyatakan pada Gambar 4.1 diperoleh nilai ∆Tc= 6,64 °C; ∆Tp= 8,39 °C dan E = 0,78.
Susunan pelat yang digunakan untuk mengetahui pengaruh penambahan pelat dengan variasi seri pada Gambar 4.2 hingga Gambar 4.6 dan Gambar 4.8. Dengan laju aliran primer 950 gpm, laju aliran sekunder 1200 gpm, Th,in = 41,48°C dan Tc,in = 30,70°C diperoleh data pada Tabel 4.2. Pada tabel tersebut dapat dilihat bahwa Th,out yang paling kecil ditunjukkan oleh susunan pelat Gambar 4.6 dimana nilai ∆Th = 9,93°C (41,48°C–31,55°C) dan penurunan temperatur primer paling kecil pada susunan pelat gambar 4.1 dengan ∆Th = 8,39°C (41,48°C – 33,08°C)
Gambar 4.9 memperlihatkan bahwa seiring penambahan pelat maka terjadi kenaikan ∆Th, penurunan ∆Tc dan kenaikan efektifitas. Penurunan ∆Tc ini disebabkan oleh beberapa penukar panas yang mengambil sumber aliran air sekunder baru sehingga mempengaruhi temperatur sekunder keluar campuran.
Susunan pelat pada Gambar 4.8 laju aliran sekunder berubah dari 1200 gpm hingga 1600 gpm. Dengan perubahan aliran sekunder pada susunan pelat seperti Gambar 4.8 maka ∆Th yang paling besar saat laju aliran sekunder sebesar 1600 gpm dengan perubahan ∆Th = 10,19°C (41,48°C-31,29°C) dan nilai efektifitas = 0,9453.
Gambar 4.9 memperlihatkan perubahan ∆Th, ∆Tc dan efektifitas terhadap laju aliran sekunder. Pada Gambar 4.10. terlihat laju aliran sekunder ditambahkan dari 1200 gpm hingga 1600 gpm maka ∆Th bertambah, ∆Tc berkurang dan efektifitas naik. Temperatur aliran sekunder yang keluar dari penukar panas
semakin kecil karena adanya penambahan laju aliran sekunder.
Pada susunan pelat seperti Gambar 4.8 dengan variasi aliran primer berubah dari 950 gpm, 1000 gpm, 1050 gpm sampai 1150 gpm. Temperatur aliran primer yang paling kecil diperoleh saat laju aliran primer 950 gpm dan laju aliran sekunder 1200 gpm dengan ∆Th = 9,92°C (41,48°C-31,56°C) dengan efektifitas 0,92.
Gambar 4.10 memperlihatkan grafik perubahan ∆Th, ∆Tc dan efektifitas terhadap laju aliran primer. Saat laju aliran primer bertambah maka terjadi kenaikan ∆Tc, penurunan ∆Th dan penurunan efektifitas. Jika ∆Th semakin menurun maka temperatur keluaran aliran primer semakin naik begitu juga sebaliknya. Laju aliran primer harus selalu lebih kecil dari pada laju aliran sekunder karena jika laju aliran primer lebih besar dan terjadi kebocoran maka aliran primer akan mencemari aliran sekunder yang berhubungan dengan lingkungan luar. Oleh sebab itu pada penelitian ini laju aliran primer tidak bisa dinaikkan melebihi laju aliran sekunder.
Susunan pelat pada gambar 4.8 dengan perubahan laju aliran primer dan sekunder. Laju aliran primer berubah dari 950 gpm hingga 1150 gpm dan perubahan laju aliran sekunder dari 1200 gpm hingga 1600 gpm. Data hasil perhitungan dengan laju aliran primer dan sekunder tersebut ditampilkan pada Tabel 4.5. ∆Th yang paling kecil didapat saat laju aliran primer 950 gpm dan laju aliran sekunder 1200 gpm dengan nilai ∆Th = 9.9162°C (41,48°C-31,56°C).
Pada Gambar 4.11 terlihat bahwa saat laju aliran primer 950 gpm dan laju aliran sekunder 1200 gpm ∆Tp = 9.92°C, tidak berbeda jauh dengan laju aliran sekunder 1600 gpm dan laju aliran primer 1150 gpm dimana ∆Th = 9.93°C. Perbedaan yang tidak signifikan itu menyebabkan ∆Th pada Gambar 4.11 terlihat seperti garis lurus. Efektifitas pada penambahan laju aliran sekunder dan laju aliran sekunder tidak berbeda jauh.
Pada penukar panas dengan susunan pelat pada gambar 4.3 dengan aliran sekunder yang berubah dari 1200 gpm, 1300 gpm sampai dengan 1600 gpm diperoleh data pada Tabel 4.6. Pada tabel tersebut terlihat bahwa efektifitas dan ∆Th mengalami kenaikan. Jika ∆Th naik maka temperatur keluaran primer semakin kecil.
9,42
6,777,06 6,917,237,42
9,429,419,399,370,87
0,87 0,870,87 0,87
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
475 500 525 550 575
Laju Aliran Primer (gpm)
Tem
pera
tur
(K)
0,75
0,85
600 650 700 750 800
Laju Aliran Sekunder (gpm)
Efe
ktifi
tas
∆Tc, campur
∆Th, campur
Efektifitas
Pada Gambar 4.12 memperlihatkan perubahan ∆Th, ∆Tc dan efektifitas terhadap laju aliran sekunder. Pada Gambar 4.12 terlihat bahwa ∆Th,out semakin besar, ∆Tc semakin kecil dan efektifitas meningkat. Temperatur keluaran aliran primer yang paling rendah saat laju aliran primer 950 gpm dan laju aliran sekunder sebesar 1600 gpm diperoleh ∆Th = 10,13 °C (41,48°C -31,35°C) dengan efektifitas = 0,940.
Tabel 4.7 menunjukkan data perhitungan penukar panas dengan aliran primer yang dirubah dari 950 gpm, 1050 gpm, sampai 1150 gpm dan aliran sekunder tetap 1200 gpm dengan menggunakan susunan pelat pada gambar 4.3. Pada Tabel 4.7 terlihat bahwa ∆Th paling besar saat aliran primer 950 gpm dengan nilai sebesar 9,80°C dan ∆Th paling kecil saat aliran primer 1150 gpm dengan nilai 9,34.
Gambar 4.13 memperlihatkan hubungan perubahan laju aliran primer dengan ∆Th dan ∆Tc serta efektifitas penukar panas. Pada Gambar 4.13 terlihat jika laju aliran primer ditambah maka ∆Th turun dan ∆Tc naik, begitu juga dengan sebaliknya. Jika ∆Th semakin turun maka temperatur yang dihasilkan semakin panas seiring dengan penambahan laju aliran primer. Dari data dan Gambar pada susunan penukar panas Gambar 4.3 maka yang paling baik adalah saat aliran primer 950 gpm dan aliran sekunder 1200 karena pada aliran tersebut didapatkan nilai ∆Th = 9,34°C (41,48°C -32,14°C) dengan nilai efektifitas = 0.91.
Tabel 4.8 memperlihatkan data perhitungan untuk susunan pelat pada gambar 4.3 dengan perubahan laju aliran primer dan sekunder. Saat laju aliran primer 950 gpm maka laju aliran sekunder 1200 gpm, saat laju aliran 1050 gpm maka laju aliran sekunder 1300 gpm,laju aliran dirubah hingga laju aliran primer 1150 gpm dan laju aliran sekunder 1600 gpm.
Gambar 4.14 memperlihatkan perubahan ∆Th, ∆Tc dan efektifitas penukar panas terhadap laju aliran primer dan sekunder. Pada Gambar 4.14 terlihat ∆Th bertambah, ∆Tc berkurang dan efektifitas bertambah. Pada saat laju aliran primer sebesar 950 gpm dan sekunder sebesar 1200 maka didapatkan ∆Th = 9,8013°C (41,48°C -31,6737°C). Saat laju aliran primer 1150 gpm dan laju aliran sekunder 1600 didapatkan ∆Th = 9,8216°C (41,48°C -31,6534°C).
Pada perhitungan dengan variasi susunan pelat secara pararel dilakukan penambahan jumlah pelat seperti pada Gambar 4.15, dan diperoleh hasil perhitungan pada Tabel 4.9. Pada tabel tersebut dapat dilihat bahwa ∆Tc, ∆Th dan efektifitas tertinggi adalah ∆Tc= 7,11 °C; ∆Tp= 8,99 °C, E = 0,83, diperoleh dengan susunan pelat 3 tingkat secara paralel yang terdiri dari 144 pelat lama dan 150 pelat untuk 2 tingkat yang lainnya.
Dari Gambar 4.16 ditunjukkan bahwa nilai efektifitas mengalami kenaikan dengan penambahan pelat, maka dapat disimpulkan bahwa pelat penukar panas yang disusun secara paralel mampu memindahkan panas dari sistem pendingin primer ke sistem pendingin sekunder lebih baik jika dibandingkan dengan susunan 144 lembar.
Tabel 4.10 adalah hasil perhitungan berdasarkan susunan pelat seperti yang dinyatakan pada Gambar 4.17, dimana menggunakan 144 pelat lama ditambah dengan 60 lembar sebanyak 5 tingkat, diperoleh Th,out terendah, yaitu 32,36 °C, dan memiliki nilai ∆Tc dan ∆Th dan efektifitas tertinggi, yaitu ∆Tc= 7,22 °C; ∆Th= 9,12 °C dan E = 0,85, seperti yang ditampilkan pada Gambar 3.5.
Pada susunan paralel seperti pada Gambar 4.19, dimana diberi penambahan pelat secara bertahap 50 lembar, diperoleh hasil perhitungan seperti yang dinyatakan pada Tabel 4.11, dimana pada penambahan 300 pelat secara paralel diperoleh Th,out terendah, yaitu sebesar 32,11°C dan nilai ∆Tc, ∆Th dan efektifitas tertinggi, yaitu ∆Tc= 7,42 °C; ∆Th= 9,37 °C dan E = 0,87. Berdasarkan Gambar 3.7 diketahui bahwa, penambahan jumlah pelat pada susunan paralelnya memberikan nilai ∆Tc, ∆Th dan efektifitas yang semakin besar pula. Hal ini menunjukkan bahwa penambahan jumlah pelat akan menurunkan nilai Th,out.
Pada susunan paralel pelat 144 lembar dan 300 lembar diberi penambahan laju aliran sekunder dari 600 gpm hingga 850 gpm, secara bertahap di setiap cabang diperoleh hasil perhitungan pada Tabel 4.12. Tabel tersebut menunjukkan bahwa ∆Th dan efektifitas tertinggi , yaitu 31,53 °C dan 0,92 pada laju aliran sekunder sebesar 850 gpm. Dari keseluruhan perhitungan diperoleh Gambar 3.8 yang menunjukkan nilai ∆Th dan efektifitas mengalami kenaikkan sedangkan nilai ∆Tc menurun.
Susunan pelat yang diberi penambahan laju aliran primer (Mh) dari 475 gpm menjadi
575 gpm, secara bertahap disetiap cabang memberikan hasil perhitungan yang berlawanan dengan hasil perhitungan dengan menggunakan penambahan laju aliran sekunder. Hal ini ditunjukkan oleh Tabel 4.13 dan Gambar 4.22, dimana terlihat nilai ∆Th dan efektifitas mengalami penurunan sedangkan nilai ∆Tc naik. Dari Tabel 4.13 tersebut menunjukkan bahwa penambahan (Mh) menyebabkan kenaikkan temperatur primer keluarannya (Th,out). Pada Mh = 475 gpm menghasilkan Th = 32,11 °C sedangkan pada Mh = 575 gpm menghasilkan Th = 32,78°C.
Karena penambahan laju aliran primer, disamping menyebabkan kenaikan Th,out, juga menyebabkan air di dalam teras reaktor yang mengandung radiasi cepat mencapai permukaan tangki. Maka penambahan laju aliran primer yang tinggi tidak diperkenankan dalam teras reaktor.
Penambahan laju aliran primer (Mh) dan laju aliran sekunder (Mc) pada susunan paralel menyebabkan kenaikan pada ∆Th dan penurunan pada ∆Tc sedangkan nilai efektifitasnya tetap. Dari hasil perhitungan pada Tabel 4.14 diketahui bahwa pada Mh = 550 gpm, Mc = 750 gpm memberikan hasil yang paling baik jika dibandingkan dengan yang lain, karena memiliki nilai ∆Tc lebih besar.