studi eksperimen performansi heat exchanger …eprints.ums.ac.id/67806/15/naskah publikasi...

19
STUDI EKSPERIMEN PERFORMANSI HEAT EXCHANGER CROSSFLOW UNMIXED, FINNED TUBE 4 PASSES DENGAN VARIASI PUTARAN DAN VOLUME FLOW RATE PADA ROTARY DRYER UNTUK MENGERINGKAN SINGKONG Disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Studi Strata I pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Oleh : HAYYU AVTUR ISNAINI D200160258 PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2018

Upload: others

Post on 29-Jan-2020

7 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: STUDI EKSPERIMEN PERFORMANSI HEAT EXCHANGER …eprints.ums.ac.id/67806/15/naskah publikasi hayyu.pdf · banyak. Adapun hasil olahan singkong antara lain tape, gethuk, dan keripik

STUDI EKSPERIMEN PERFORMANSI HEAT EXCHANGER

CROSSFLOW UNMIXED, FINNED TUBE 4 PASSES DENGAN VARIASI

PUTARAN DAN VOLUME FLOW RATE PADA ROTARY DRYER

UNTUK MENGERINGKAN SINGKONG

Disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Studi Strata I

pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Oleh :

HAYYU AVTUR ISNAINI

D200160258

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2018

Page 2: STUDI EKSPERIMEN PERFORMANSI HEAT EXCHANGER …eprints.ums.ac.id/67806/15/naskah publikasi hayyu.pdf · banyak. Adapun hasil olahan singkong antara lain tape, gethuk, dan keripik

i

Page 3: STUDI EKSPERIMEN PERFORMANSI HEAT EXCHANGER …eprints.ums.ac.id/67806/15/naskah publikasi hayyu.pdf · banyak. Adapun hasil olahan singkong antara lain tape, gethuk, dan keripik

ii

Page 4: STUDI EKSPERIMEN PERFORMANSI HEAT EXCHANGER …eprints.ums.ac.id/67806/15/naskah publikasi hayyu.pdf · banyak. Adapun hasil olahan singkong antara lain tape, gethuk, dan keripik

iii

Page 5: STUDI EKSPERIMEN PERFORMANSI HEAT EXCHANGER …eprints.ums.ac.id/67806/15/naskah publikasi hayyu.pdf · banyak. Adapun hasil olahan singkong antara lain tape, gethuk, dan keripik

4

STUDI EKSPERIMEN PERFORMANSI HEAT EXCHANGER CROSSFLOW

UNMIXED, FINNED TUBE 4 PASSES DENGAN VARIASI PUTARAN DAN

VOLUME FLOW RATE PADA ROTARY DRYER UNTUK MENGERINGKAN

SINGKONG

Abstrak

Alat penukar panas adalah suatu alat yang memungkinkan perpindahan panas dan bisa

berfungsi sebagai pemanas maupun pendingin. Unit Heat Exchanger sendiri terdiri atas air

heater dan rotary dryer. Adapun tujuan penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan putaran

rotary dryer dan nilai volume flow rate yang optimum dalam proses pengeringan singkong.

Hal-hal yang ditinjau dari proses pengeringan singkong yaitu pengurangan massa singkong,

kalor yang diterima singkong, efisiensi rotary dryer, dan efisiensi heat exchanger. Variasi

putaran rotary dryer yang digunakan antara lain 26,1 rpm; 33,9 rpm; dan 44,2 rpm lalu

variasi volume flow rate yang digunakan yaitu 0,023 m³/s; 0,027 m³/s; dan 0,029m³/s. Cara

kerja alat penukar panas ini yaitu udara selaku fluida dingin yang keluar dari blower lalu

masuk ke air heater. Didalam air heater fluida dingin menerima kalor dari fluida panas yang

mengalir disela-sela shell air heater. Sumber panas yang digunakan berasal dari kompor

sederhana yang berada dibawah air heater. Setelah menerima kalor, udara yang telah panas

tersebut masuk kedalam rotary dryer yang befungsi sebagai pengering. Hasil pengeringan

pengeringan bernilai optimum ketika pully di rotary dryer disetting dengan kecepatan pada

26,1 rpm dan volume flow rate fluida dingin sebesar 0,029 m³/s yaitu sebesar 0,235kg. Kalor

yang diterima singkong dari proses pengeringan bernilai optimum ketika pully di rotary

dryer disetting dengan kecepatan pada 26,1 rpm dan volume flow rate fluida dingin sebesar

0,029 m³/s yaitu sebesar 521300,7 J. Adapun nilai optimal dari efisiensi rotary dryer dan

heat exchanger berturut-turut sebesar 14,541% dan 4,158% ketika pully di rotary dryer

disetting dengan kecepatan pada 26,1 rpm dan volume flow rate fluida dingin sebesar 0,029

m³/s. Putaran pully pada rotary dryer terbaik yaitu ketika pully diputar dengan kecepatan

26,1 rpm dan laju volume fluida dingin sebesar 0,029 m³/s.

Kata kunci : heat exchanger, air heater, rotary dryer, putaran, massa , efisiensi.

Abstract

A heat exchanger is a device used to transfer heat between two or more fluids and which

function either as a heater or a coolant. The unit of Heat Exchanger is consist of air heater

and rotary dryer. This research is aimed to get the optimum value of rotary dryer rotation

and volume flow rate in cassava’s drying process. Matters from the cassava’s drying process

were cassava’s mass reduction, cassava’s heat accepted, rotary dryer’s efficiency, and heat

exchanger’s efficiency. The rotary dryer variatons used were 26,1 rpm; 33,9 rpm; and 44,2

rpm then the volume flow rate variations used were 0,023 m³/s; 0,027 m³/s; and 0,029m³/s.

The way this heat exchanger works is the air as the cold fluid coming out from the blower

then entering the air heater. Inside of the air heater the cold fluid receives heat from the hot

fluid that flowing between the air heater shells. The heat source used comes from a simple

stove under the air heater. After receiving the heat, the hot air has entered the rotary dryer

which functions as a dryer. The optimum drying drying results when the pully of rotary

dryer was setting at a speed of 26.1 rpm and the volume of cold fluid flow rate was 0.029

m³ / s is 0.235kg. The heat received by cassava from the optimum drying process when pully

of the rotary dryer was setting at a speed of 26.1 rpm and the volume of cold fluid flow rate

was 0.029 m³ / s is 521300.7 J. The optimal value of the efficiency of the rotary dryer and

heat exchanger respectively 14.541% and 4.158% when pully in the rotary dryer was setting

at a speed of 26.1 rpm and the volume of cold fluid flow rate was 0.029 m³ / s. Pully rotation

Page 6: STUDI EKSPERIMEN PERFORMANSI HEAT EXCHANGER …eprints.ums.ac.id/67806/15/naskah publikasi hayyu.pdf · banyak. Adapun hasil olahan singkong antara lain tape, gethuk, dan keripik

5

in the best rotary dryer is when the pully was rotating at a speed of 26.1 rpm and the cold

fluid volume was 0.029 m³ / s.

Keywords : heat exchanger, air heater, rotary dryer, mass, efficiency.

1. PENDAHULUAN

Indonesia merupakan negara yang terletak di garis khatulistiwa itu sebabnya negara ini

memiliki iklim tropis, selain itu masih aktifnya beberapa gunung berapi yang mempengaruhi

faktor kesuburan tanah di Indonesia. Dimana sektor pertanian adalah sektor yang tidak dapat

dipisahkan dari keberlangsungan hidup manusia untuk memenuhi kebutuhan pangan.

Kemajuan IPTEK juga mampu menjadi salah satu upaya untuk memenuhi kebutuhan

pangan dan memajukan sektor ekonomi. Salah satu hasil pertanian yang digunakan sebagai

bahan dasar produksi adalah singkong dikarenakan ketersediaan singkong yang cukup

banyak. Adapun hasil olahan singkong antara lain tape, gethuk, dan keripik singkong.

Dikarenakan kondisi tersebut pelaku usaha kecil dan menengah mulai mengolah

singkong menjadi makanan yang dapat bertahan lama dengan cara mengawetkannya. Salah

satu pengawetan alami yang dilakukan dengan cara mengeringkan. Namun pada proses

pengeringan, produsen sangat bergantung oleh sinar matahari dan terkendala oleh cuaca

apabila sudah memasuki musim penghujan. Kendala tersebut menyebabkan proses

pengeringan singkong menjadi tidak maksimal. Sehingga untuk menunjang jumlah produksi

agar tetap stabil dimusim penghujan, dibutuhkan sebuah mesin pengering. Diharapkan

dengan adanya mesin pengering, mampu mengoptimalkan proses pengeringan serta menjadi

solusi dari kendala cuaca yang tidak menentu.

Heat Exchanger adalah alat penukar kalor (enthalpy) antara dua fluida atau lebih. Pada

dasarnya Heat Exchanger merupakan alat yang berfungsi mengubahtemperatur dan fasa

fluid yang bertujuan sebagai alat pemanas atau pendingin. Proses tersebut dilakukan untuk

memanfaatkan perpindahan kalor dari fluida bersuhu tinggi ke fluida bersuhu rendah. Pada

penelitian-penelitian sebelumnya heat exchanger yang digunakan mengalami perubahan

bentuk dengan tujuan untuk meningkatkan efisiensi sesuai dengan fungsi kerjanya. Salah

satu tipe yang sering digunakan adalah tipe shell and tube. Tipe ini dinilai memiliki lebih

memiliki banyak keuntungan baik dari segi fabrikasi, biaya, serta efisiensi yang dihasilkan.

Diharapkan dengan adanya penambahan heat exchanger pada rotary dryer dapat

mengoptimalkan proses pengeringan. Yusuf Wijanarko (2017) telah melakukan penelitian

mengenai heat exchanger dengan jumlah laluan 4 (pass) dengan variasi mass flow rate fluida

dingin 0,0211 kg/s; 0,0247 kg/s; 0,0278kg/s dan 0,0305 kg/s adapun kecepatan pully yang

digunakan pada rotary dryer sebesar 44,2 rpm. Dari hasil penelitian tersebut disimpulkan

bahwa semakin besar nilai mass flow rate fluida dingin maka semakin kecil nilai kalor yang

Page 7: STUDI EKSPERIMEN PERFORMANSI HEAT EXCHANGER …eprints.ums.ac.id/67806/15/naskah publikasi hayyu.pdf · banyak. Adapun hasil olahan singkong antara lain tape, gethuk, dan keripik

6

diterima fluida dingin. Pada penelitian ini penulis bermaksud untuk menganalisa heat

exchanger tipe shell and tube, cross-flow unmixed, finned tube four passes dengan variasi

putaran pada rotary dryer dan debit. Digunakan tiga macam variasi putaran pada rotary

dryer antara lain 26,1 rpm; 33,9 rpm; dan 44,2 rpm adapun volume flow rate atau debit (𝑉�̇�)

yang digunakan yaitu 0,023 m³/s; 0,027 m³/s; 0,029 m³/s untuk mengetahui pengaruh

putaran pada rotary dryer dengan variasi volume flow rate yang terbaik terhadap unjuk kerja

heat exchanger.

Gambar 1. Perbedaan konfigurasi aliran pada crossflow heat exchanger

Page 8: STUDI EKSPERIMEN PERFORMANSI HEAT EXCHANGER …eprints.ums.ac.id/67806/15/naskah publikasi hayyu.pdf · banyak. Adapun hasil olahan singkong antara lain tape, gethuk, dan keripik

7

2. METODE PENELITIAN

2.1 Diagram Alir Penelitian

Gambar 2.Diagram Alir Penelitian

�̇�1 = 0,023 m³/s m³/s

𝑛1 = 26,1 rpm

𝑛2 = 33,9

rpm

𝑛3 = 44,2

rpm

�̇�2 = 0,027 m³/s m³/s

𝑛1 = 26,1 rpm

𝑛2 = 33,9

rpm

𝑛3 = 44,2 rpm

Mulai

Studi literatur

Persiapan alat dan bahan

Penambahan variasi jumlah pass pada heat exchanger

Pengujian Heat Exchanger Cross Flow, Finned Tube 4 Passes dengan variasi putaran pully pada rotary dryer dan volume flow

rate

�̇�3 = 0,029 m³/s m³/s

𝑛1 = 26,1

rpm

𝑛2 = 33,9

rpm

𝑛3 = 44,2 rpm

Hasil pengujian

Analisis data dan hasil pembahasan

Kesimpulan

Selesai

Page 9: STUDI EKSPERIMEN PERFORMANSI HEAT EXCHANGER …eprints.ums.ac.id/67806/15/naskah publikasi hayyu.pdf · banyak. Adapun hasil olahan singkong antara lain tape, gethuk, dan keripik

8

2.2 Alat dan Bahan Pengujian

Tabel 1. Peralatan yang digunakan saat pengujian

No. Alat Pengujian Fungsi 1. Heat exchanger Alat penukar kalor yang akan diuji.

2. Rotary dryer Untuk mengeringkan singkong.

3. Blower Sebagai penyuplai udara dingin.

4. Kompor Sebagai sumber udara panas.

Tabel 2. Alat ukur yang digunakan dalam pengujian

No. Alat Ukur Fungsi

1. Thermocouple Mengukur temperatur

2. Anemometer Mengukur kecepatan aliran udara

3. Stopwatch Mengukur waktu saat pengujian

4. Timbangan Mengukur massa

Gambar 3. Heat Exchanger cross-flow unmixed finned tube 4 passes

Page 10: STUDI EKSPERIMEN PERFORMANSI HEAT EXCHANGER …eprints.ums.ac.id/67806/15/naskah publikasi hayyu.pdf · banyak. Adapun hasil olahan singkong antara lain tape, gethuk, dan keripik

9

Gambar 4. Instalasi Pengujian

Keterangan :

1. Rotary Dryer

2. Blower

3. Thermocouple 1 (Tci)

4. Thermocouple 4 (Thi)

5. Air Heater

6. Thermocouple 3 (Tho)

7. Kompor Gas

8. Thermoreader

9. Thermocouple 2 (Tco)

10. Motor Listrik

11. Gear Reducer

Alat bantu :

1. Wadah

2. Sarung tangan

3. Kunci pass

4. Pisau

5. Stop Kontak

Page 11: STUDI EKSPERIMEN PERFORMANSI HEAT EXCHANGER …eprints.ums.ac.id/67806/15/naskah publikasi hayyu.pdf · banyak. Adapun hasil olahan singkong antara lain tape, gethuk, dan keripik

10

Bahan :

1. Udara

2. Singkong

3. Tabung LPG 3 kg

2.3 Langkah Pengujian

Dalam penelitian ini, pengujian het exchanger dilakukan dengan menambahkan

variasi jumlah putaran. Setiap variasi jumlah putaran memiliki masing-masing tiga variasi

volume flow rate, sehingga langkah-langkahnya akan sama dalam pengambilan data per

variasi pada 9 kali pengujian. Pengujian dilakukan secara bertahap. Untuk yang pertama

dilakukan pengujian pada heat exchanger variasi putaran pada rotary dryer sebesar 26,1

rpm yang diuji dengan tiga variasi volume flow rate yang didapat dari kecepatan udara

keluar dari blower. Langkah yang sama juga dilakukan untuk variasi putaran pada kecepatan

33,9 rpm dan 44,2 rpm. Adapun langkah-langkah pengujian yang dilakukan adalah sebagai

berikut :

1. Menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan dalam pengujian, serta memastikan

alat ukur yang digunakan berfungsi dengan baik.

2. Menghidupkan dan mengatur blower pada kecepatan udara 11,5 m/s.

3. Memasang instalasi pengujian.

4. Memasang alat ukur yang akan digunakan pada pengujian.

5. Memasang pully dan belt pada rotary dryer.

6. Menyalakan kompor gas untuk memanaskan air heater hingga diperoleh temperatur

keluar fluida dingin (Tco) sebesar 110°C.

7. Setelah suhu awal tercapai kemudian memasukan singkong ke dalam rotary dryer dan

menimbang massa awal tabung gas LPG.

8. Setelah suhu awal tercapai kembali, menyalakan rotary dryer pada kecepatan 26,1 rpm

dan stopwatch untuk memulai pengujian heat exchanger.

9. Pengujian akan dilakukan selama 30 menit dan pengambilan data temperatur dilakukan

setiap 10 menit.

10. Mematikan peralatan yang digunakan setelah 30 menit pengujian.

11. Menimbang singkong yang telah dikeringkan dan menghitung selisih massa singkong

setelah pengujian dengan sebelum pengujian.

12. Menimbang tabung gas LPG setelah pengujian.

Page 12: STUDI EKSPERIMEN PERFORMANSI HEAT EXCHANGER …eprints.ums.ac.id/67806/15/naskah publikasi hayyu.pdf · banyak. Adapun hasil olahan singkong antara lain tape, gethuk, dan keripik

11

13. Melakukan pengujian kembali seperti pada langkah ke 6-12 dengan variasi putaran

rotary dryer sebesar 33,9 rpm dan 44,2 rpm.

14. Setelah selesai pengujian untuk kecepatan blower 11,5 m/s , maka mengulangi lagi

langkah percobaan dengan variasi kecepatan blower sebesar 13,6 m/s dan 14,6 m/s.

15. Melakukan pengujian kembali seperti pada langkah ke 6-13 dengan variasi putaran

rotary dryer sebesar 33,9 rpm dan 44,2 rpm.

Dari hasil pengukuran kecepatan aliran pada blower dan diameter saluran fluida dingin

masuk heat exchanger maka didapatkan nilai volume flow rate dengan kecepatan udara

masuk 11,5 m/s adalah 0,023 m³/s; kecepatan udara masuk 13,6 m/s yaitu 0,027 m³/s; dan

kecepatan udara masuk 14,6 m/s sebesar 0,029 m³/s.

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

3. 1 Kalor yang dihasilkan air heater

Gambar 5. Kalor yang dihasilkan air heater

Dari grafik diatas terlihat bahwa kalor yang dihasilkan air heater pada putaran pully 26,1

rpm menghasilkan nilai kalor air heater optimum sebesar 3640433 J saat volume flow

rate bernilai 0,027 m3/s. Untuk putaran pully 33,9 rpm nilai optimum dari kalor yang

dihasilkan air heater sebesar 3630740 J ketika volume flow rate sebesar 0,023 m3/s. Dan

saat putaran diperbesar lagi menjadi 44,2 rpm dengan volum flow rate 0,029 m3/s

diperoleh nilai optimum dari kalor yang dihasilkan air heater sebesar 3585127 J.

3094816

3630740

2675462

36404333323425

31606873192236

3390009 3585127

0

500000

1000000

1500000

2000000

2500000

3000000

3500000

4000000

26,1 33,9 44,2

Qa

irh

eate

r(J

)

putaran pully (rpm)

v̇ 1 = 0,023 m³/s

v̇ 2 = 0,027 m³/s

v̇ 3 = 0,029 m³/s

Page 13: STUDI EKSPERIMEN PERFORMANSI HEAT EXCHANGER …eprints.ums.ac.id/67806/15/naskah publikasi hayyu.pdf · banyak. Adapun hasil olahan singkong antara lain tape, gethuk, dan keripik

12

3.2 Pengaruh putaran rotary dryer dan volume flow rate terhadap pengurangan

massa singkong.

Gambar 6. Pengaruh putaran rotary dryer terhadap pengurangan massa singkong

Grafik diatas menunjukkan pengaruh putaran rotary dryer dan volume flow rate terhadap

kalor yang diterima untuk menguapkan air dari singkong. Pada putaran 26,1 rpm dengan

variabel volume flow rate 0,023 m3/s ; 0,027 m3/s ; dan 0,029 m3/s berturut-turut dihasilkan

kalor penguapan sebesar 428642,3 J; 418394,9 J; dan 521300,7 J. Untuk putaran 33,9 rpm

dengan variabel volume flow rate 0,023 m3/s ; 0,027 m3/s ; dan 0,029 m3/s berturut-turut

dihasilkan kalor penguapan sebesar 272060 J; 339955,1 J; dan 390104 J. Sedangkan pada

putaran 44,2 rpm dengan variabel volume flow rate 0,023 m3/s ; 0,027 m3/s ; dan 0,029 m3/s

berturut-turut dihasilkan kalor penguapan sebesar 267600 J; 262620 J; dan 319435 J. Dari

data tersebut dapat diketahui bahwa kalor yang diterima untuk menguapkan kadar air dari

singkong bernilai optimum saat putaran 26,1 rpm dengan volume flow rate 0,029 m3/s yaitu

sebesar 521300,7 J. Kondisi ini sesuai dengan rumus yang digunakan yaitu 𝑄𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑎𝑝𝑎𝑛 =

𝛥𝑚 𝑥 𝐻𝑓𝑔 , semakin besar pengurangan massa singkong yang dihasilkan semakin besar

pula nilai kalor peguapan yang dihasilkan. Besar kecilnya nilai kalor penguapan yang

dihasilkan juga dipengaruhi oleh nilai dari entalphi penguapan atau 𝐻𝑓𝑔, dimana entalphi

penguapan ditentukan oleh temperatur fluida dingin yang keluar dari air heater.

0,195

0,122 0,120

0,196

0,1540,120

0,235

0,176

0,145

0,000

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

26,1 33,9 44,2

Δm

sin

gko

ng

(kg)

putaran pully / n (rpm)

v̇ 1 = 0,023 m³/s

v̇ 2 = 0,027 m³/s

v̇ 3 = 0,029 m³/s

Page 14: STUDI EKSPERIMEN PERFORMANSI HEAT EXCHANGER …eprints.ums.ac.id/67806/15/naskah publikasi hayyu.pdf · banyak. Adapun hasil olahan singkong antara lain tape, gethuk, dan keripik

13

3.3 Pengaruh putaran rotary dryer dan volume flow rate terhadap kalor yang diterima

singkong.

Gambar 7. Pengaruh putaran rotary dryer dan volume flow rate terhadap kalor yang

diterima singkong.

Grafik diatas menunjukkan pengaruh putaran rotary dryer dan volume flow rate terhadap

kalor yang diterima untuk menguapkan air dari singkong. Pada putaran 26,1 rpm dengan

variabel volume flow rate 0,023 m3/s ; 0,027 m3/s ; dan 0,029 m3/s berturut-turut

dihasilkan kalor penguapan sebesar 428642,3 J; 418394,9 J; dan 521300,7 J. Untuk

putaran 33,9 rpm dengan variabel volume flow rate 0,023 m3/s ; 0,027 m3/s ; dan 0,029

m3/s berturut-turut dihasilkan kalor penguapan sebesar 272060 J; 339955,1 J; dan 390104

J. Sedangkan pada putaran 44,2 rpm dengan variabel volume flow rate 0,023 m3/s ; 0,027

m3/s ; dan 0,029 m3/s berturut-turut dihasilkan kalor penguapan sebesar 267600 J;

262620 J; dan 319435 J. Dari data tersebut dapat diketahui bahwa kalor yang diterima

untuk menguapkan kadar air dari singkong bernilai optimum saat putaran 26,1 rpm

dengan volume flow rate 0,029 m3/s yaitu sebesar 521300,7 J. Kondisi ini sesuai dengan

rumus yang digunakan yaitu 𝑄𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑎𝑝𝑎𝑛 = 𝛥𝑚 𝑥 𝐻𝑓𝑔 , semakin besar pengurangan

massa singkong yang dihasilkan semakin besar pula nilai kalor peguapan yang

dihasilkan. Besar kecilnya nilai kalor penguapan yang dihasilkan juga dipengaruhi oleh

nilai dari entalphi penguapan atau 𝐻𝑓𝑔, dimana entalphi penguapan ditentukan oleh

temperatur fluida dingin yang keluar dari air heater.

428642,3

272060,0 267600,0

418394,9

339955,1 262620,0

521300,7

390104,0319435,0

0,0

100000,0

200000,0

300000,0

400000,0

500000,0

600000,0

26,1 33,9 44,2

Q p

engu

apan

(J)

putaran pully / n (rpm)

v̇ 1 = 0,023 m³/s

v̇ 2 = 0,027 m³/s

v̇ 3 = 0,029 m³/s

Page 15: STUDI EKSPERIMEN PERFORMANSI HEAT EXCHANGER …eprints.ums.ac.id/67806/15/naskah publikasi hayyu.pdf · banyak. Adapun hasil olahan singkong antara lain tape, gethuk, dan keripik

14

3.4 Efisiensi Air Heater

Gambar 8. Efisiensi Air Heater

Dari grafik diatas terlihat bahwa efisiensi yang dihasilkan air heater pada putaran pully

26,1 rpm menghasilkan nilai efisiensi air heater optimum sebesar 29,035 % saat volume

flow rate bernilai 0,027 m3/s. Untuk putaran pully 33,9 rpm nilai optimum dari efisiensi

yang dihasilkan air heater sebesar 28,958 % ketika volume flow rate sebesar 0,023 m3/s.

Dan saat putaran diperbesar lagi menjadi 44,2 rpm dengan volum flow rate 0,029 m3/s

diperoleh nilai optimum dari kalor yang dihasilkan air heater sebesar 28,594 %.

3.5 Pengaruh putaran rotary dryer dan volume flow rate terhadap efisiensi rotary dryer.

Gambar 9. Pengaruh putaran rotary dryer dan volume flow rate terhadap efisiensi rotary

dryer.

24,683

28,958

21,339

29,03526,507

25,20925,460

27,038 28,594

0,000

5,000

10,000

15,000

20,000

25,000

30,000

35,000

26,1 33,9 44,2

Efis

ien

si a

ir h

eate

r (%

)

putaran pully / n (rpm)

v̇ 1 = 0,023 m³/s

v̇ 2 = 0,027 m³/s

v̇ 3 = 0,029 m³/s

13,850

10,169

7,370

11,493

10,756

7,902

14,541

11,507

10,007

0,000

2,000

4,000

6,000

8,000

10,000

12,000

14,000

16,000

26,1 33,9 44,2

Efis

ien

si r

ota

ry d

ryer

(%

)

putaran pully / n (rpm)

v̇ 1 = 0,023 m³/s

v̇ 2 = 0,027 m³/s

v̇ 3 = 0,029 m³/s

Page 16: STUDI EKSPERIMEN PERFORMANSI HEAT EXCHANGER …eprints.ums.ac.id/67806/15/naskah publikasi hayyu.pdf · banyak. Adapun hasil olahan singkong antara lain tape, gethuk, dan keripik

15

Grafik diatas merupakan grafik pengaruh putaran rotary dryer dan volume flow rate

terhadap efisiensi rotary dryer. Efisiensi optimum dari rotary dryer yang dihasilkan yaitu

sebesar 14,541 % terjadi pada putaran pully 26,1 rpm dengan volume flow rate sebesar 0,029

m3/s. Dari data yang dihasilkan, terlihat bahwa untuk mencapai nilai efisiensi tertinggi dari

rotary dryer diperlukan pengaturan putaran pully yang paling rendah dengan volume flow

rate yang paling tinggi. Berdasarkan rumus yang digunakan efisiensi rotary dryer

dipengaruhi oleh perbandingan dari kalor penguapan dan kalor air heater. Semakin besar

nilai kalor penguapan yang dihasilkan, maka semakin besar pula nilai dari efisiensi air

heater yang dihasilkan.

3.6 Pengaruh putaran rotary dryer dan volume flow rate terhadap efisiensi unit

heat exchanger.

Gambar 10. Pengaruh putaran rotary dryer dan volume flow rate terhadap efisiensi unit

heat exchanger

Grafik diatas menunjukkan pengaruh putaran rotary dryer terhadap efisiensi unit heat

exchanger. Efisiensi optimum dari heat exchanger yang dihasilkan yaitu sebesar 4,158 %

terjadi pada putaran pully 26,1 rpm dengan volume flow rate sebesar 0,029 m3/s. Dari grafik

tersebut terlihat bahwa semakin cepat putaran pully pada rotary dryer efisiensi yang

dihasilkan semakin kecil, dikarenakan bahwa suhu fluida dingin keluar yang dihasilkan juga

semakin kecil. Pernyataan tersebut sesuai dengan penelitian yang dilakukan oleh Andrzej

Grzebielec, Artur Rusowicz, Adam Rucinski (2014).

3,419

2,170 2,134

3,337

2,711 2,095

4,158

3,111 2,548

0,000

1,000

2,000

3,000

4,000

5,000

26,1 33,9 44,2Efis

ien

si h

eat

exch

an

ger

(%)

putaran pully / n (rpm)

v̇ 1 = 0,023 m³/s

v̇ 2 = 0,027 m³/s

v̇ 3 = 0,029 m³/s

Page 17: STUDI EKSPERIMEN PERFORMANSI HEAT EXCHANGER …eprints.ums.ac.id/67806/15/naskah publikasi hayyu.pdf · banyak. Adapun hasil olahan singkong antara lain tape, gethuk, dan keripik

16

4. PENUTUP

4.1 Kesimpulan

1) Kalor yang dihasilkan air heater bernilai optimum sebesar 3640433 J saat putaran pully

26,1 rpm dan volume flow rate 0,023 m3/s.

2) Perubahan masa singkong bernilai optimum sebesar 0,235 kg ketika putaran pully

disetting pada putaran paling rendah 26,1 rpm dan volume flow rate yang digunakan

paling tinggi 0,029 m3/s.

3) Kalor yang diterima air untuk menguapkan air dari singkong bernilai optimum sebesar

521300,7 J ketika putaran pully disetting pada putaran paling rendah yaitu 26,1 rpm

dan volume flow rate yang digunakan paling tinggi 0,029 m3/s.

4) Efisiensi yang dihasilkan air heater bernilai optimum yaitu sebesar 29,035 % saat

putaran pully disetting sebesar 26,1 rpm dan volume flow rate 0,023 m3/s.

5) Efisiensi rotary dryer tertinggi dihasilkan sebesar 14,541 % ketika putaran pully

disetting pada putaran paling rendah yaitu 26,1 rpm dan volume flow rate yang

digunakan paling tinggi 0,029 m3/s.

6) Efisiensi heat exchanger yang dihasilkan bernilai optimum sebesar 4,158 ketika

pengaturan putaran pully pada rotary dryer dan volume flow rate berturut-turut diatur

pada nilai 26,1 rpm dan 0,029 m3/s.

4.2 Saran

1) Menyempurnakan dalam pembuatan alat untuk mengurangi kebocoran-kebocoran gas

uap, panas dari kompor, dll agar efisiensi meningkat.

2) Menggunakan alat ukur digital sehingga didapatkan akurasi dalam pengambilan data.

3) Pengujian dilakukan dalam suhu ruangan dan waktu yang konstan agar didapatkan data

pengujian yang valid.

4) Menambahkan penutup pada kompor (burner) agar panas yang dihasilkan tidak

terbuang ke lingkungan.

5) Menambahkan variasi putaran pully pada rotary dryer dibawah 26,1 rpm dan diatas

44,2 rpm guna memperoleh data yang lebih valid untuk menghitung nilai kalor yang

dihasilkan air heater dan efisiensi air heater.

Page 18: STUDI EKSPERIMEN PERFORMANSI HEAT EXCHANGER …eprints.ums.ac.id/67806/15/naskah publikasi hayyu.pdf · banyak. Adapun hasil olahan singkong antara lain tape, gethuk, dan keripik

17

DAFTAR PUSTAKA

Ademiluyi, F.T., M. F. N. Abowei., Y. T. Puyate., and S. C. Achinewhu. 2013. “Effects of

Drying Parameters on Heat Transfer during Drying of Fermented Ground Cassava in a

Rotary Dryer”. Nigeria.

Ameta, Divyansh. 2017. “Shell and Tube Heat Exchanger”. New Delhi.

Cengel, Y.A. 2003. "Heat Transfer : A Practical Approach". 2nd edition. Mc Graw Hill :

New York.

Efendi, Maulana. 2017. "Perancangan Alat Pengering Biji Kakao dengan Sistem Rotari

Sederhana pada Usaha Mandiri Di Desa Wiyono Kabupaten Pesawaran". Skripsi. Bandar

Lampung : Fakultas Teknik, Universitas Lampung.

Firmansyah, A. 2018. “Studi Eksperimen Performansi Heat Exchanger Tipe Shell and Tube,

Cross-Flow and Multipass Mixed, Finned Tube dengan Variasi 4, 6, 8 Passes Untuk

Mengeringkan Singkong”. Skripsi. Surakarta : Fakultas Teknik, Universitas

Muhammadyah Surakarta.

Firdaus, A. 2016. “Perancangan dan Analisa Alat Pengering Ikan dengan Memanfaatkan

Energi Briket Batubara”. Jurnal Teknik Mesin, Volume 05, Edisi Spesial 2016, halaman

1-9.

Grzebielec Andrzej., Artur Rusowicz., Adam Rucinski. 2014. “Analysis of the

performance of the rotary heat exchanger in the real ventilation systems”. Polandia.

Holman, J.P. 1997. "Perpindahan Kalor". Jakarta.

LeGuent, L., F. Huchet., P. Tamagny. 2011. “Drying and Heating Modelling of Granular

Flow : Application to the Mix-Asphalt Processes”. Perancis.

Setiawan, Bayu. 2017 "Rancang Bangun dan Pengujian Heat Exchanger Cross Flow

Unmixed, Tube Non Finned Four Pass, untuk Mengeringkan Empon-Empon dengan

Variasi Mass Flow rate". Skripsi. Surakarta : Fakultas Teknik, Universitas

Muhammadiyah Surakarta.

Sitompul, T.M. 1993. "Alat Penukar Kalor (Heat Exchanger)". Jakarta : Raja Grafindo

Persada.

Suryanto, A. 2017. "Rancang Bangun dan Pengujian Heat Exchanger Cross Flow Mixed,

Tube Non Finned Four Pass, untuk Mengeringkan Empon-Empon dengan Variasi Mass

Flow rate". Skripsi. Surakarta : Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Wijanarko, Y. 2017. "Rancang Bangun dan Pengujian Heat Exchanger Cross Flow Mixed,

Finned Tube Four Pass, untuk Mengeringkan Empon-Empon dengan Variasi Mass Flow

rate". Skripsi. Surakarta : Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Page 19: STUDI EKSPERIMEN PERFORMANSI HEAT EXCHANGER …eprints.ums.ac.id/67806/15/naskah publikasi hayyu.pdf · banyak. Adapun hasil olahan singkong antara lain tape, gethuk, dan keripik

18

Zikri, A.,Erlinawati., Rusnadi I., 2015. Uji Kinerja Rotary Dryer Berdasarkan Efisiensi

Termal Pengeringan Serbuk Kayu untuk Pembuatan Biopelet. Jurnal Teknik

Kimia,Volume21 Nomor 2,April 2015, halaman 50–5