kajian eksperimen -...
TRANSCRIPT
Nama : Arief Wibowo
NPM : 21411117
Jurusan : Teknik Mesin
Fakultas : Teknologi Industri
Pembimbing : Dr. Rr. Sri Poernomo Sari, ST., MT.
KAJIAN EKSPERIMEN
COOLING WATER
DENGAN SISTEM FAN
Latar Belakang
Banyaknya industri pada zaman sekarang akibat dari banyaknya permintaan dan
peluang yang dilihat dari permintaan konsumen. Sehingga membuat para ahli
engginering berlomba-lomba untuk membuat alat yang dapat membantu industri
skala kecil hingga besar dalam prosesnya. Dalam pembuatan alatnya pasti
bertujuan untuk membantu operator agar lebih mudah mengerjakan atau
menjalankan mesin tersebut, mempersingkat proses, sehingga efisien waktu,
tempat, dan biaya selain itu juga pastinya akan menjaga mutu dan kualitas dari
hasil produksinya. Salah satunya pada industri minuman di Indonesia yang saat ini
sangat banyak sekali macam dan jenis yang dihasilkanya seperti berbagai macam
minuman jus dengan berbagai macam rasa buah yang ditawarkan.
Melihat peluang hal tersebut dalam pembuatan jus belimbing dalam skala industri
kecil mengalami kendala pada proses pendinginan jus ke temperatur suhu normal
yaitu 30 C. Alat cooling water inilah yang tepat untuk memecahkan masalah
tersebut untuk industri kecil karna cooling water merupakan suatu peralatan yang
digunakan untuk menurunkan suhu aliran air dengan cara mengekstrasi panas
dengan fan dan mengemisikannya ke atmosfer, dengan biaya yang terjangkau.
Tujuan Penulisan
Adapun tujuan dari penulisan ini adalah
sebagai berikut :
1. Menganalisis kerja cooling water dengan
sistem fan.
Batasan masalah yang digunakan dalam penulisan tugas
akhir ini adalah sebagai berikut :
1. Menganalisis perubahan temperatur air pada cooling
water dengan sistem fan.
2. Mengenalisis debit aliran air pada cooling water
dengan sistem fan .
3. Mengetahui bahan matrial yang digunakan pada
cooling water dengan sistem fan.
Batasan Masalah
Alat Cooling Water
Diagram Alir Tahapan Perancangan
Cooling Water
Perancangan Cooling Water
Pembuatan Bak Penampungan Awal dan Akhir
Selesai
Pembuatan Bak Proses Cooling Water
Sistem Pempipaan
Sistem Kelistrikan
Mulai
Bak Penampungan Awal dan Akhir
Bak pemampungan di gunakan untuk menampung air sebelum dan sesudah di
proses (didinginkan menggunakan fan). Di bak penampungan akhir di berikan
kran yang bisa di buka dan di tutup yang berguna untuk mengalirkan air yang
suhunya sudah normal yaitu 30° C untuk ke proses selanjutnya. Selain itu
terdapat pipa stainlees steel yang menghubungkan bak penampungan akhir ke
bak penampungan awal untuk proses sirkulasi air agar menghasilkan suhu
normal. Bak penampungan air menggunakan material stainless steel dengan kode
304 yang mempunyai tebal 1 mm. Menggunakan material tersebut dikarena
material tersebut tahan panas dan tidak mudah berkarat
Bak Proses Cooling Water
Bak proses Cooling water ini digunakan sebagai tempat dimana air yang bersuhu
70° C akan di dinginkan menjadi 30° C dengan cara di berikan hembusan angin
yang bersumber dari kipas yang mempunyai diameter ukuran 120 mm dan 270 mm.
Pembuatan cooling water ini juga menggunakan plat stainless steel dengan kode
304 yang mempunyai tebal 1 mm. Dimensi yang digunakan untuk pembuatan
cooling water ini adalah 50 X 40 X 20 cm3.
Catu Daya
Catu Daya memiliki fungsi sebagai pengubah arus dari AC ke DC
untuk mempermudah mendapatkan sumber listriknya. Catu daya
yang digunakan adalah catu daya yang memiliki spesifikasi 12 V/
10 A.
Pompa
Pompa merupakan alat yang sangat penting karena memiliki kegunaan untuk
mengantarkan air dari bak penampungan awal ke bak proses cooling water. Pompa
yang digunakan adalah pompa dengan khusus minuman yang memiliki spesifikasi
sebagai berikut :
Nama Pompa : Firman FWP61SS
Frekuensi : 50 Hz
Kapasitas Max : 50 L/mnt
Suhu Cairan Max : 1000 C
Tinggi Hisap : 11 m
Tegangan : 220-240 V
Daya Masuk : 500 watt/2.2 A
Daya Keluar : 225 Watt
Pipa Splinkler
Pipa sprinkler (spirinkler pipe) merupakan bagian dari sistem
pempipaan yang berfungsi mengalirkan fluida secara merata. Dalam
hal ini pipa sprinkler yang dirancang terbuat dari pipa stainless steel
yang memiliki diameter dalam 0,0127 m (1/2 inchi) dan panjang
365 mm. Pada pipa sprinkler terdapat lubang yang berjumlah 38
buah yang masing-masing lubangnya di buat dengan menggunakan
mata bor ukuran 3 mm.
Flow chat dan Gambar Proses Kerja
Cooling Water
Alur Proses Perhitungan Aliran pada Pipa dan Energi Panas yang Terbuang pada Cooling Tower
Menghitung Volume Bak Penampung
Menghitung Luas Alas Pipa
Menghitung Debit Aliran
Menghitung Kecepatan Aliran
Menghitung Koefisien Gesek Darcy
Menghitung Head Loss pada Elbow
Menghitung Head Loss pada Pipa
Menghitung Total Head Loss
Menghitung Tekanan Air pada Pipa
A
Mulai
Selesai
A
Menghitung Luas Penampang Bak Proses
Menghitung Laju Aliran Massa
Hasil
Menghitung Energi Kalor yang Terbuang
Kesimpulan
Selesai
Volume Bak Penampung
Luas Alas Pipa
Debit Aliran
Kecepatan Aliran
Koefisien Gesek Darcy
Koefisien Gesek Darcy
Head Loss pada Elbow/Belokan
Head Loss pada Pipa
Total Head Loss
Tekanan Air pada Pipa
(2.11)
Luas Penampang Bak Proses
ABak Proses = T x L (2.12)
Dimana : T = Tinggi (m)
L = Lebar (m)
Diketahui : T = 0,2 m
L = 0,4 m
Ditanya : ABak Proses = ?
Penyelesaian : ABak Proses = T x L
ABak Proses = 0,2 x 0,4
= 0,08 m2
Laju Aliran Massa
Kerugian Energi Kalor yang Keluar
Qloss = m CP (Tin-Tout) (2.14)
Dimana : Cp = kapasitas panas jenis (kalor jenis) gas ideal pada tekanan konstan (0,95 Kj/s)
Qloss = Kerugian Energi Kalor (Kj/det)
m = Laju Aliran Massa (Kg/det)
Tin = Temperatur Masuk (°K)
Tout = Temperatur Keluar (°K)
Diketahui : m = 340,821 Kg/s)
Tin = 70° C
Tout = 60° C
Ditanya : Qloss = ?
Penyelesaian : Qloss = m CP (Tin-Tout)
= (340,821 Kg/s) (0,95 Kj/Kg) (70-60)+273
= 91629,725 Kj/s
Kesimpulan
Berdasarkan dari kajian eksperimen cooling water dengan sitem fan atau kipas yang dapat mendinginkan suhu air dari 70° C menjadi suhu normal yaitu 30° C, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :
1. Dampak dari mengekstrasi panas dengan menggunakan fan pada alat cooling water ini 91629,725 Kj/det, selain dari hasil perhitungan tersebut udara sekitar sangatlah berpengaruh dalam proses penurunan temperatur.
2. Proses kerja Cooling water dengan menggunakan sistem fan, diawali proses awal dengan memompa air dengan tempratur 70° C yang ada pada bak penampungan awal menuju bak proses dimana terjadi ekstrasi secara paksa yang ditimbulkan dari fan terhadap air panas ke atmosfer. Kemudian air tersebut mengalir menuju bak penampungan akhir dan disirkulasikan kembali menuju bak penampungan awal hingga suhu tersebut menjadi 30° C.
3. Hasil perhitungan terhadap aliran pipa didapat debit aliran 5,49x10-4 m3/det dengan kecepatan aliran 4,357 m/det dan total head loss 3,272x10-8.
Saran
Sebaiknya pada alat ini menggunakan pompa yang memiliki kapasitas kecil untuk mengurangi adanya gesekan pada pipa yang mengakibatkan turbulen pada alirannya. Akibat yang ditimbulkan aliran turbulen adalah meningkatnya suhu pada fluida.