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)


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)


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.


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


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.


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.


7/8

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.


8/8

8

( halaman ini sengaja dikosongkan )

its undergraduate 17539 2104100074 chapter1

Documents