Download - ITS Undergraduate 17539 2104100074 Chapter1
-
7/29/2019 ITS Undergraduate 17539 2104100074 Chapter1
1/8
1
BAB I
PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang
Heat exchangeradalah suatu alat yang banyak digunakan di
dalam dunia industri. Alat ini digunakan untuk memindahkansejumlah energi dalam bentuk panas dari suatu fluida ke fluida
yang lain yang mempunyai perbedaan temperatur.
Gambar 1.1. Tipe aliran heat exchanger(a) counter flow;
(b)pararel flow; (c) cross flow
Berdasarkan arah alirannya maka heat exchangerdapat dibedakanmenjadi 4, yaitu pararel flow, counter flow, cross flow dan
gabungan dua atau tiga pola aliran. Suatu aliran dikatakan sebagaialiran pararel flow apabila kedua fluida masuk pada ujung yang
sama, mengalir dengan arah yang sama dan keluar pada ujungyang sama. Aliran counter flow apabila kedua fluida masuk pada
(a)
(c)
(b)
-
7/29/2019 ITS Undergraduate 17539 2104100074 Chapter1
2/8
2
ujung yang berlawanan, mengalir dengan arah yang berlawanandan keluar pada ujung yang berlawanan. Aliran cross flow apabila
kedua aliran saling melintang atau tegak lurus.
Gambar 1.2. Konfigurasi heat exchanger(a) concentric heat
exchanger; (b)shell and tube heat exchanger;
(c) compact heat exchanger
Berdasarkan konfigurasinya heat exchanger dibagi menjadi 3,yaitu concentric heat exchanger, shell and tube heat exchanger
dan compact heat exchanger.
Dalam sebuah siklus PLTU Pembangkit Listrik Tenaga
Uap , aplikasi heat exchanger sangat diperlukan untuk menjagaagar sebuah siklus pembangkit dapat terus beroperasi. Salah satu
(a)
(c)
(b)
-
7/29/2019 ITS Undergraduate 17539 2104100074 Chapter1
3/8
3
aplikasi tersebut adalah pemakaian heat exchanger sebagai
pemanas air pengisi boiler boiler feedwater heater . Pada
umumnya pemanas air pengisi boiler ini menggunakan jenis shellandtube heat exchanger, yang fluida kerjanya menggunakan uapyang diekstraksi dari turbin untuk memanaskan air pengisi boiler
feedwater sebelum masuk ke boiler. Pada proses selanjutnya air
tersebut diubah menjadi steam uap yang kemudian digunakansebagai tenaga penggerak turbin uap. Berdasarkan tekanankerjanyafeedwater heaterterbagi menjadi dua macam, yaitu high
pressure feedwater heaterdan low pressure feedwater heater.
Gambar 1.3 Diagram alir PLTU
PLTU unit PAITON adalah salah satu pembangkit yangmenggunakan beberapa feedwater heater jenis High Pressure
Feedwater Heater HPH dalam siklus pembangkitnya.Diantaranya adalah HPH 5 yang memanfaatkan media pemanas
steam extraction dari intermediate turbin dan drain water dariHPH 6. Secara umum skema proses kerja HPH dari PLTU unitPAITON dapat dilihat pada Gambar 1.3 dan 1.4.
-
7/29/2019 ITS Undergraduate 17539 2104100074 Chapter1
4/8
4
Gambar 1.4 Siklus regeneratif dengan tiga Closed FeedwaterHeater
Mengingat begitu pentingnya High Pressure FeedwaterHeater ini, maka dilakukan beberapa penelitian tentang
mekanisme kerusakan yang terjadi pada peralatan ini. Bagian
yang sering terjadi kerusakan pada jenis alat penukar panas iniadalah pada sisi tube. Kerusakan ini diakibatkan oleh tumbukan(impact) fluida masuk yang langsung menumbuk tube sepertiyang terlihat pada gambar berikut :
Gambar 1.5 Zone feed water heater
-
7/29/2019 ITS Undergraduate 17539 2104100074 Chapter1
5/8
5
Salah satu cara yang dapat dilakukan untuk meminimalisir
kerusakan adalah dengan menambahkan impingement plate padasisi inlet nozzle heat exchanger, sehingga fluida yang masuk tidak
langsung menumbuk susunan tube akan tetapi menumbukimpingement plate terlebih dahulu. Alat ini diletakkan di dalam
shell dan tube heat exchanger diantara nozzle dan tube bundle.
Pada penelitian ini akan dilakukan variasi terhadap sudutimpingement plate, dimana sudut impingement plate tersebut
dimanifestasikan sebagai kondisi inlet untuk mendapatkan nilaiperpindakan panas yang optimum.
Gambar 1.6 Peletakan impingement plate padashell and tubeheat exchanger
1.2 PermasalahanPada penelitian ini dilakukan analisa secara numerik
mengenai aliran 2 dimensi yang melalui tube bundle heat
exchanger. Permasalahan yang akan dikaji adalah fenomenaaliran dan karakteristik perpindahan panas yang terjadi akibatvariasi sudut impingement plate di sisi inlet fluida.
-
7/29/2019 ITS Undergraduate 17539 2104100074 Chapter1
6/8
6
1.3 TujuanPenelitian ini bertujuan untuk mengetahui dan mengkaji
pengaruh variasi sudut impingement yang dimanifestasikansebagai kondisi inlet tehadap karakteristik perpindahan panas ditube bundle heat exchanger. Dan juga untuk mengkaji
perpindahan panas yang optimal dengan adanya variasi sudutimpingement plate.
1.4 Batasan masalahDalam penelitian kali ini digunakan beberapa batasan
masalah dan asumsiasumsi sebagi beriut :1. Pemodelan dibuat dengan menggunakan perangkat
lunak GAMBIT 2.2.30 dan disimulasikan denganperangkat lunak FLUENT 6.3.26.
2. Domain aliran berupa 2 dimensi.3. Kondisi operasi diasumsikan steady state.4. Fluida yang mengalir di dalam domain komputasi
adalah steam dengan temperatur 600 K dan tubedianggap isothermal 439,58 K.
5. Perpindahan panas terjadi secara konduksi dankonveksi dengan mangabaikan perpindahan panassecara radiasi.
6. Pada sisi inlet dikondisikan berupa mass flow inlet, danoutflow untuk sisi outletnya.
1.5 ManfaatDengan dilakukannya penelitian ini, diharapkan dapat
memberikan pertimbangan kepada designer heat exchangerkhususnya shell and tube heat exchangerdalam pemilihan sudutimpingement plate. Dengan berbagai variasi sudut impingement
plate akan menghasilkan karakteristik aliran dan perpindahan
panas yang berbedabeda.
-
7/29/2019 ITS Undergraduate 17539 2104100074 Chapter1
7/8
7
1.6 Sistematika PenulisanAdapun sistematika penulisan laporan ini adalah sebagai
berikut :BAB I PENDAHULUANBab ini berisi uraian singkat mengenai latar belakang,
permasalahan, tujuan dan metodologi penelitian.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini menjelaskan mengenai penelitian-penelitianterdahulu, serta dasar teori yang berhubungan dengan
perpindahan panas secara konveksi.
BAB III METODOLOGI PENELITIANBab ini berisi tentang prosedur penelitian yang berupa
domain komputasi serta flowchart penelitian.
BAB IV ANALISA DAN DISKUSIBab ini menjelaskan hasil penelitian yang berupa
perhitungan, tampilan kontur dan vektor kecepatan, sertapenyajian grafik-grafik.
BAB V PENUTUP
Bab ini berisi kesimpulan hasil penelitian dan saran untukpenelitian selanjutnya.
-
7/29/2019 ITS Undergraduate 17539 2104100074 Chapter1
8/8
8
( halaman ini sengaja dikosongkan )