bab 3 fdm paling fix
DESCRIPTION
laporan FDM UBTRANSCRIPT
7/17/2019 Bab 3 Fdm Paling Fix
http://slidepdf.com/reader/full/bab-3-fdm-paling-fix 1/20
WATER TO WATER HEAT EXCHANGER BENCH
BAB III
WATER TO WATER HEAT EXCHANGER BENCH
3.1 Dasar Teori3.1.1 Mekanisme Perpindaan Panas
Energi panas dapat ditransfer dari satu sistem ke sistem yang lain, sebagai hasil
dariperbedaan temperatur. Sedangkan analisis termodinamika hanya mengangkat hasil
dari perpindahan panas sebagai sistem yang mengalami proses dari satu keadaan
setimbang yanglain. Jadi ilmu yang berhubungan dengan penentuan tingkat perpindahan
energi adalah perindahan panas. Adapun transfer energi panas selalu terjadi dari
medium suhu yang lebihtinggi ke suhu yang lebih rendah, dan perpindahan panas
berhenti ketika dua medium mencapai suhu yang sama.
Proses perpindahan panas dapat berpindah dengan tiga cara, yaitu kondusi,
konveksi dan radiasi. Semua cara dari perpindahan panas memerlukan adanya
perbedaan suhu, dan semua cara berasal dari medium suhu yang lebih tinggi ke suhu
yang lebih rendah. Di baah ini kita memberikan gambaran singkat dari setiap cara.
3.1.! "ond#ksi
!onduksi adalah perpindahan energi dari partikel yang lebih energik dari suatu
"atdengan yang kurang energik yang berdekatan sebagai akibat dari interaksi antara
partikel.!onduksi dapat terjadi pada "at padat, cair dan gas.Pada gas dan cair, konduksi
ini disebabkan oleh tabrakan dan pembauran dari gerakan molekul selama gerakan acak
mereka. Pada benda padat, gerakan ini disebabkan akibat kombinasi getaran dari
molekul di dalam kisi dan berpindahnya energi yang disebabkan oleh elektron bebas.
#aju konduksi panas melalui media tergantung pada geometri dari medium, ketebalan,
dan bahan dari medium, serta beda suhu di medium terdebut.
Pada penjelasan berikut, dapat dilihat proses perpindahan panas melalui dinding
yang tebalnya $%&# dan luasnya A, seperti pada gambar berikut '
LABORATORIUM FENOMENA DASAR MESIN
7/17/2019 Bab 3 Fdm Paling Fix
http://slidepdf.com/reader/full/bab-3-fdm-paling-fix 2/20
WATER TO WATER HEAT EXCHANGER BENCH
(ambar ).*' Perpindahan Panas !onduksi +elalui Dinding
Sumber' eat -ransfer, engel. /00)'/*
Perbedaan temperatur pada dinding adalah $-& -/1-*. Percobaan dapat
menghasilkan laju dari perpindahan panas 2 melalui dinding dua kali lipat ketika
perbedaan suhu di seluruh dinding atau area A normal terhadap arah perpindahan panas
dua kali lipat, tapi dibelah duaketika ketebalan dinding # dua kali lipat. Dengan
demikian kita menyimpulkan baha lajukonduksi panas melalui lapisan dinding
sebanding dengan perbedaan suhu di seluruh lapisandan area perpindahan panas, namun
berbanding terbalik dengan ketebalan lapisan, sehinggadapat dirumuskan dengan'
Atau,
Dimana konstanta k adalah konduktivitas termal material, yang merupakan
ukurankemampuan suatu material untuk menghantarkan panas. Jika $% & 0, persamaan
di atastereduksi menjadi bentuk diferensial
&
-anda negatif di dalam rumus memastikan baha perpindahan panas dalam arah
%positif adalah jumlah yang positif.
LABORATORIUM FENOMENA DASAR MESIN
7/17/2019 Bab 3 Fdm Paling Fix
http://slidepdf.com/reader/full/bab-3-fdm-paling-fix 3/20
WATER TO WATER HEAT EXCHANGER BENCH
3.1.3 "on$eksi
!onveksi adalah proses transport energi dengan kerja gabungan dari konduksi panas,penyimpanan dan gerakan mencampur. !onveksi sangat penting sebagai
mekanisme perpindahan energi antara permukaan benda padat dan cairan atau gas.
Perpindahan energi dengan cara konveksi dari suatu permukaan yang suhunya di
atas suhu fluida sekitarnya berlangsung dalam beberapa tahap. Pertama, panas akan
mengalir dengan cara konduksi dari permukaan ke partikel1partikel fluida yang
berbatasan. Energi yang berpindah dengan cara demikian akan menaikkan suhu dan
energi dalam partikel1partikelfluida ini. !emudian partikel1partikel fluida tersebut akan
bergerak ke daerah yang bersuhurendah didalam fluida di mana mereka akan bercampur
dengan, dan memindahkan sebagianenerginya kepada, partikel1partikel fluida lainnya.
Dalam hal ini alirannya adalah aliranfluida maupun energi. Energi sebenarnya disimpan
di dalam partikel1partikel fluida dandiangkut sebagai akibat gerakan massa partikel1
partikel tersebut. +ekanisme ini untukoperasinya tidak tergantung hanya pada beda
suhu dan oleh karena itu tidak secara tepatmemenuhi definisi perpindahan panas. -etapi
hasil bersihnya adalah angkutan energi, dankarena terjadinya dalam arah gradien suhu,
maka juga digolongkan dalam suatu caraperpindahan panas dan ditunjuk dengan
sebutan aliran panas dengan cara konveksi.
#aju perpindahan panas dengan cara konveksi antara suatu permukaan dan suatu
fluidadapat dihitung dengan hubungan
Di mana '
3 & laju perpindahan panas dengan cara konveksi, 45att6
As & luas perpindahan panas, 4m76
-s & -emperarur permukaan benda padat, 48!6
-9 & -emperatur fluida mengalir, 48!6
h & koefisien perpindahan panas konveksi, 45:m78!6
Perpindahan panas konveksi diklasifikasikan dalam konveksi bebas 4free
convection6dan konveksi paksa 4forced convection6 menurut cara menggerakkan
LABORATORIUM FENOMENA DASAR MESIN
7/17/2019 Bab 3 Fdm Paling Fix
http://slidepdf.com/reader/full/bab-3-fdm-paling-fix 4/20
WATER TO WATER HEAT EXCHANGER BENCH
alirannya. !onveksi + alami adalah perpindahan panas yang disebabkan oleh beda
suhu dan beda rapat saja dan tidak ada tenaga dari luar yang mendorongnya. !onveksi
alamiah dapat terjadi karena ada arus yang mengalir akibat gaya apung, sedangkan gaya
apung terjadi karena ada perbedaan densitas fluida tanpa dipengaruhi gaya dari luar
sistem. Perbedaan densitas fluida terjadi karena adanya gradien suhu pada fluida.
!onveksi paksa adalah perpindahan panas aliran gas atau cairan yang
disebabkan adanya tenaga dari luar. !onveksi paksa dapat pula terjadi karena arus
fluida yang terjadi digerakkan oleh suatu peralatan mekanik 4contoh ' pompa dan
pengaduk6, jadi arus fluida tidak hanya tergantung pada perbedaan densitas. ontoh
perpindahan panas secara konveksi paksa adalah pelat panas dihembus udara dengan
kipas:bloer.
Secara umum aliran fluida dapat diklasifikasikan sebagai aliran eksternal dan
aliran internal.Aliran eksternal terjadi saat fluida mengenai suatu permukaan benda.
ontohnya adalah aliran fluida melintasi plat atau melintang pipa. Aliran internal adalah
aliran fluida yang dibatasi oleh permukaan "at padat, misalnya aliran dalam
pipa:saluran.Perbedaan antara aliran eksternal dan aliran internal pada suatu
pipa:saluran ditunjukkan pada (ambar)./.
Secara umum aliran fluida dapat diklasifikasikan sebagai aliran eksternal danaliraninternal.Aliran eksternal terjadi saat fluida mengenai suatu permukaan benda.
ontohnya adalah aliran fluida melintasi plat atau melintang pipa. Aliran internal adalah
aliran fluida yang dibatasi oleh permukaan "at padat, misalnya aliran dalam
pipa:saluran.Perbedaan antara aliran eksternal dan aliran internal pada suatu
pipa:saluran ditunjukkan pada (ambar )./.
(ambar )./ Aliran eksternal udara dan aliran internal air pada suatu pipa:saluran
LABORATORIUM FENOMENA DASAR MESIN
7/17/2019 Bab 3 Fdm Paling Fix
http://slidepdf.com/reader/full/bab-3-fdm-paling-fix 5/20
WATER TO WATER HEAT EXCHANGER BENCH
Sumber' eat -ransfer, engel. /00)'/*
3.1.% Radiasi
;adiasi adalah energi yang dipancarkan oleh materi dalam bentuk gelombangelektromagnetik sebagai akibat dari perubahan konfigurasi elektronik dari atom atau
molekul. -ingkat maksimum radiasi yang dapat dipancarkan permukaan pada suhu -s
mutlak diberikan
oleh hukum stefaan1<olt"mann yaitu
Dimana = & >,?@ % 5:m/ ! merupakan konstanta Stefen1<olt"mann. Permukaan
ideal yang memancarkan radiasi pada tingkat maksimum ini disebut benda hitam, dan
radiasi yang dipancarkan oleh benda hitam disebut ;adiasi benda hitam. ;adiasi yang
dipancarkan oleh semua permukaan nyata lebih kecil dari radiasi yang dipancarkan oleh
benda hitam pada suhu yang sama, dan dinyatakan sebagai
Dimana B adalah emisivitas permukaan yang besarnya adalah diantara 0 C B C *.As
adalah luas permukaan dan -s adalah temperature absolute.
3.1.& "ond#k'i$i'as 'erma(
!onduktivitas termal adalah kemampuan suatu material untuk menghantarkan
panas.Persamaan untuk laju perpindahan panas konduksi dalam kondisi stabil juga
dapat dilihat sebagai persamaan penentu bagi konduktivitas termal.Sehingga
konduktivitas termal dari material dapat didefinisikan sebagai laju perpindahan panas
melalui ketebalan unit bahanper satuan luas per perbedaan suhu.!onduktivitas termal
material adalah ukuran kemampuanbahan untuk menghantarkan panas.arga tertinggi
untuk konduktivitas termal menunjukkanbaha material adalah konduktor panas yang
baik, dan harga terendah untuk konduktivitastermal menunjukan baha material adalah
bukan pengahantar panas yang baik atau disebutisolator.!onduktivitas termal beberapa
bahan umum pada suhu kamar diberikan dalam table di baah ini.
Suhu adalah ukuran energi kinetik dari partikel seperti molekul atau atom dari
suatu "at.Pada cairan dan gas, energi kinetik dari partikel terjadi karena gerak translasi
LABORATORIUM FENOMENA DASAR MESIN
7/17/2019 Bab 3 Fdm Paling Fix
http://slidepdf.com/reader/full/bab-3-fdm-paling-fix 6/20
WATER TO WATER HEAT EXCHANGER BENCH
acak mereka serta gerakan getaran dan rotasi mereka. !etika dua molekul yang
memiliki energi kinetic yang berbeda berbenturan, bagian dari energi kinetik dari
molekul lebih bertenaga ditransfer ke molekul kurang bertenaga, sama seperti ketika
dua bola elastis dari massa yang sama dengan kecepatan yang berbeda berbenturan,
bagian dari energi kinetik dengan bola kecepatan tinggi ditransfer ke bola yang
kecepatanya lebih lambat. +akin tinggi suhu, semakin cepat molekul bergerak, semakin
tinggi jumlah molekul tabrakan, dan semakin baik perpindahan panasnya.
3.1.) Di*#si$i'as Terma(
p sering dijumpai dalam analisis perpindahan panas, disebut kapasitas panas
material.<aik dari p panas spesifik dan kapasitas panas p meakili kemampuan
penyimpanan panas dari suatu material. -api p mengungkapkan itu per satuan massa
sedangkan p mengungkapkan itu per satuan volume, dapat melihat dari satuan
mereka masing1masing. Sifat bahan lain yang muncul dalam analisis konduksi panas
transien adalah difusivita termal, yang meakili bagaimana cepat panas berdifusi
melalui materi dan dirumuskan dengan
arap diingat baha !onduktivitas termal k merupakan seberapa baik suatu
bahanmenghantarkan panas, dan kapasitas panas p meakili berapa banyak
menyimpan sebuahenergi bahan per satuan volume.leh karena itu, difusivitas termal
dari material dapat dipandang sebagai rasio panas yang dilakukan melalui bentuk
material panas yang tersimpanper satuan volume. <ahan yang memiliki konduktivitas
panas yang tinggi atau kapasitas panas yang rendah jelas akan memiliki difusivitas
termal besar. Semakin besar difusivitas termal, semakin cepat penyebaran panas ke
medium.Filai diffusivitas termal yang kecil berarti panas yang sebagian besar diserap
oleh material.
3.1.+ Resis'ansi Terma(
;esistansi termal merupakan salah satu properti panas dan memiliki definisi
ukuranperbedaan temperatur dari material yang tahan terhadap aliran panas.;esistansi
termal sendiri berbanding terbalik dengan !onduktivitas termal. ;esistansi termal
memiliki satuan yaitu 4m/!6:5. Aliran panas dapat dimodelkan dengan analogi
LABORATORIUM FENOMENA DASAR MESIN
7/17/2019 Bab 3 Fdm Paling Fix
http://slidepdf.com/reader/full/bab-3-fdm-paling-fix 7/20
WATER TO WATER HEAT EXCHANGER BENCH
rangkaian listrik di mana aliran panas diakili oleh arus, suhu diakili oleh tegangan,
sumber panas yang diakili oleh sumber arus konstan, resistensi termal mutlak diakili
oleh resistor dan kapasitansi termal dengan kapasitor. Diagram menunjukkan rangkaian
termal setara untuk perangkat semikonduktor dengan heat sink
.3.1., Hea' E-an/er
eat e%changer adalah perangkat yang memfasilitasi pertukaran panas antara
dua cairan pada temperatur yang berbeda, sekaligus menjaga mereka dari pencampuran
satu sama lain. Dalam radiator mobil, misalnya , panas dipindahkan dari air panas yang
mengalir melalui tabung radiator ke udara mengalir melalui pelat tipis berjarak dekat
dinding luar yang melekat pada tabung . Perpindahan panas pada eat e%changer
biasanya melibatkan konveksi di setiap cairan dan konduksi melalui dinding yang
memisahkan dua cairan . Dalam analisis penukar panas , akan lebih mudah untuk
bekerja dengan koefisien perpindahan panas keseluruhan Gyang menyumbang
kontribusi dari semua efek transfer panas ini . #aju perpindahan panas antara dua cairan
pada lokasi di penukar panas tergantung pada besarnya perbedaan suhu dibaha lokasi ,
yang bervariasi sepanjang penukar panas . Jenis paling sederhana dari penukarpanas
terdiri dari dua pipa konsentris yang berbeda diameter , seperti yang ditunjukkan pada(ambar ).) , yang disebut double pipa panas e%changer.
(ambar ).) Aliran sistem heat e%changer double pipa
Sumber' eat -ransfer, engel. /00)'/*
Salah satu cairan dalam penukar panas double1 pipa mengalir melalui pipa yang
lebihkecil, sementara cairan lainnya mengalir melalui ruang annular antara dua pipa .
Dua jenispengaturan aliran yang mungkin dalam double1 pipa penukar panas yaitu
LABORATORIUM FENOMENA DASAR MESIN
7/17/2019 Bab 3 Fdm Paling Fix
http://slidepdf.com/reader/full/bab-3-fdm-paling-fix 8/20
7/17/2019 Bab 3 Fdm Paling Fix
http://slidepdf.com/reader/full/bab-3-fdm-paling-fix 9/20
WATER TO WATER HEAT EXCHANGER BENCH
Ai adalah luas permukaan dalam dari dinding yang memisahkan dua cairan, dan
Ao adalah luas permukaan luar dinding. Dengan kata lain, Ai dan A0 adalah luas
permukaandinding yang memisahkan dan dibasahi oleh cairan dalam dan cairan luar,
masing1masing.
3.1.0 Co#n'er*(o2 Hea' E-an/er
Hariasi suhu cairan panas dan dingin dalam heat e%changer counter1flo
diberikan pada (ambar ).>. Perhatikan baha cairan panas dan dingin masukkan pada
ujung1ujung pipa, dan suhu keluar dingin cairan pada keadaan ini dapat melebihi suhu
keluar panas cairan.dalam kasus ini , cairan dingin akan dipanaskan sampai suhu inlet
dari fluida panas . Famun, suhu outlet fluida dingin tidak pernah bisa melebihi inlet
suhu dari fluida panas karena ini akan menjadi pelanggaran hukum kedua dari
termodinamika . ubungan di atas untuk log berarti perbedaan suhu dikembangkan
menggunakan penukar panas paralel 1 aliran, tetapi kita dapat menunjukkan dengan
mengulangi analisis atas untuk counter1flo penukar panas yang juga berlaku untuk
counterflo penukar panas. Gntuk inlet dan outlet suhu yang ditentukan, log rata1ratasuhu perbedaan bagi penukar panas counter1flo selalu lebih besar dari itu untuk paralel
1flo. Artinya, $- counter1flo lebih besar dari pada $- paralel flo dan dengan
demikian untuk mencapai laju perpindahan panas tertentu dalam counter1flo
dibutuhkan luas penampang yang kecil .
LABORATORIUM FENOMENA DASAR MESIN
7/17/2019 Bab 3 Fdm Paling Fix
http://slidepdf.com/reader/full/bab-3-fdm-paling-fix 10/20
WATER TO WATER HEAT EXCHANGER BENCH
(ambar ).> aliran 4a6 counter flo, 4b6 parallel flo, dan grafik temperatur in, out.
Sumber' eat -ransfer, engel. /00)'/*
3.! T##an Pen/#ian
*. +empelajari formulasi dasar dari Heat Exchanger sederhana
/. +enghitung keseimbangan panas pada Heat Enxchanger
). +engukur koefisien perpindahan panas berdasarkan kuantitas aliran fluida
3.3 4pesi*ikasi A(a'
• Hot water source
Head tank with square wei
Flow rate meter 4 rotameter 6 ' /00 liter:jam
Thermometer pada inlet & outlet ' 0 *000
Electrically immersion heater ' > !5 K ) !5
• Cool water source
Head tank with square weir
Flow rate meter 4 rotameter 6 : 500 liter/am
Thermometer pada inlet & outlet ' 0 *000
• Heat exchanger !ou"le tu"es water to water heat exchanger ' diameter *L% panjang *000 mm
!atup pengatur aliran ' katub ) arah
• Controller unit
Hot water tem#erature control unit
• #istrik ) fase /00://0 vilt, >0:?0 h", >0 ampere
• Suplai air 4 @00 liter : jam 6
3.% Cara Pen/am5i(an Da'a
*. Set temperatur
Atur temperatur air panas pada head tank dengan -E+P. SE- pada control unit.-unggu hingga pembacaan termometer air panas mencapai stabil
LABORATORIUM FENOMENA DASAR MESIN
7/17/2019 Bab 3 Fdm Paling Fix
http://slidepdf.com/reader/full/bab-3-fdm-paling-fix 11/20
WATER TO WATER HEAT EXCHANGER BENCH
/. Set aliran laminar dan turbulen
Dengan mengatur katub no 4 ) 6 dan 4 *M 6 aturlah debit air panas dan air dingin
sesuai dengan tabel berikut '
#A+NFA; -G;<G#EF-
Flow rate meter
$ hot water %
C )0 # : h O *00 # : h
Flow rate meter
$ cold water %
C *>0 # : h O >00 # : h
). Pengukuran
Gkurlah nilai -*, -/, t*, t/, 5 dan dan tulis data dalam lembar pengambilandata yang telah disediakan.
. Perhitungan
a. itung nilai $tm dengan persamaan 4 6 dan 4 > 6
b. itung nilai 4 -* -/ 6 : / kemudian tentukan nilai viskositas kinematic vh pada
tabel property air.
c. itung nilai 3 dan 2 dengan persamaan *
d. itung nilai 4 t* t/ 6 : / kemudian tentukan nilai viskositas kinematic vh pada
tabel property air.
e. itung nilai ;e dengan persamaan 4 Q 6 dan ;e dengan persamaan 4 M 6
f. itung nilai efisiensi dengan persamaan 4 @ 6
g. itung nilai G dengan persamaan 4 ? 6
3.& Hasi( Pen/#ian
3.&.1 Da'a Hasi( Pen/#ian
*.ubungan koefisien perpindahan panas terhadap ;egime aliran
-abel )./ ubungan jenis aliran pada #arallel low terhadap G
Pararel
Flow
Variasi Arah Aliran U
A H : Laminar, C:Laminar 947
B
H : Turbulen, C:
Laminar 104!414
C
H : Laminar, C:
Turbulen" 1#$4!%&
'
H : Turbulen, C:
Turbulen" 1771!7
-abel ).) ubungan jenis aliran pada counter low terhadap G
Coun"er Variasi Arah Aliran U
LABORATORIUM FENOMENA DASAR MESIN
7/17/2019 Bab 3 Fdm Paling Fix
http://slidepdf.com/reader/full/bab-3-fdm-paling-fix 12/20
WATER TO WATER HEAT EXCHANGER BENCH
Flow
(H : Laminar,
C:Laminar
1009!%
#
FH : Turbulen, C:
Laminar
99#!&0
&
)H : Laminar, C:
Turbulen"
111!1
07
HH : Turbulen, C:
Turbulen"
1%7#!1
#
/.ubungan Efisiensi Heat Exchanger terhadap variasi regime aliran
-abel ). ubungan jenis aliran pada #arallel low terhadap efisiensi
Pararel
Flow
Variasi Arah Aliran *h +-
AH : Laminar,
C:Laminar41!17%
BH : Turbulen, C:
Laminar#!0&
CH : Laminar, C:
Turbulen"%$!74
'H : Turbulen, C:
Turbulen"14!0#
-abel ).> ubungan jenis aliran pada counter low terhadap efisiensi
Coun"er
Flow
Variasi Arah Aliran *h +-
(H : Laminar,
C:Laminar47!11
FH : Turbulen, C:
Laminar$!%4&
)H : Laminar, C:
Turbulen"%4
HH : Turbulen, C:
Turbulen"
14!19$
$
3.&.! Con'o Peri'#n/an
Dalam ontoh Perhitungan kali ini, contoh data yang diambil adalah dari Hariasi
A, yang diambil dari data hasil perhitungan
LABORATORIUM FENOMENA DASAR MESIN
7/17/2019 Bab 3 Fdm Paling Fix
http://slidepdf.com/reader/full/bab-3-fdm-paling-fix 13/20
WATER TO WATER HEAT EXCHANGER BENCH
A. Gntuk menghitung 2 dan 3
2 &3
5p 4-*1-/6 & p 4t/1t*6
Dimana '
2 & !alor yang dilepas 4kcal:jam6
3 & !alor yang diterima 4kcal:jam6
- & temperature Rluida bertemperatur tinggi 4.6
t & temperature fluida bertemperatur rendah 4 .6
5 & laju aliran fluida bertemperatur tinggi4 kg:jam6
& laju aliran fluida bertemperatur rendah 4kg:jam 6
p & Panas spesifik 4kcal:kg.6
Dengan perhitungan Hariasi A
2 &5p 4-*1-/6
& /0 kg:jam % * kcal:kg % 4 Q*1?0 6
& /0 % /*
& /0 kcal:jam
3 & p 4 t/1t* 6
& *00 kg:jam % *kcal :kg % 4 *.>1/M.> 6
& *00 % */
& */00 kcal:jam
Jika ditentukan rata1rata perbedaan temperatur antara kedua fluida sebagai $-m, maka
jumlah panas 436 '
3 & A. G. $-m T..4/6
Dimana
LABORATORIUM FENOMENA DASAR MESIN
7/17/2019 Bab 3 Fdm Paling Fix
http://slidepdf.com/reader/full/bab-3-fdm-paling-fix 14/20
WATER TO WATER HEAT EXCHANGER BENCH
Dimana '
3 & jumlah panas yang ditukar 4kcal:jam6
A & area permukaan perpindahan kalor 4m/6 dalam kasus tabung A& /d#
G & !oefisien transmisi kalor : heat transmission coeicient 4kcal:m/ jam .6
$-m & ;ata1rata 4logaritmik6 perbedaan temperatur 4.6
Dengan perhitungan Hariasi A
Sehingga
Dimana satuan G adalah kcal:m/ jam
Dengan perhitungan 3 untuk Hariasi A
Sehingga
<.+enghitung untuk pararel flo
LABORATORIUM FENOMENA DASAR MESIN
7/17/2019 Bab 3 Fdm Paling Fix
http://slidepdf.com/reader/full/bab-3-fdm-paling-fix 15/20
WATER TO WATER HEAT EXCHANGER BENCH
Dimana '
$-m & ;ata1rata 4logaritmik6 perbedaan temperatur 4.6
- & -emperatur fluida bertemperatur tinggi 4.6
t & -emperatur fluida bertemperatur rendah 4.6
Dengan perhitungan $-m untuk 'arallel Flow Hariasi A
.+enghitung $-m untuk Counter Flow
Dimana '
$-m & ;ata1rata 4logaritmik6 perbedaan temperatur 4.6
- & -emperatur fluida bertemperatur tinggi 4.6
t & -emperatur fluida bertemperatur rendah 4.6
D.+encari Filai Efisiensi Heat Exchanger 4*h6
Dengan perhitungan Efisiensi heat exchanger Hariasi A
h & *.*@?
LABORATORIUM FENOMENA DASAR MESIN
7/17/2019 Bab 3 Fdm Paling Fix
http://slidepdf.com/reader/full/bab-3-fdm-paling-fix 16/20
WATER TO WATER HEAT EXCHANGER BENCH
E.+encari <ilangan ;eynold
Gntuk Air Panas
Dimana'
;e5 & <ilangan ;eynold
5 & #aju alir Rluida <ertemperatur tinggi 4kg:jam6
Hh & viskositas kinematic 4m/:sec6 pada temperatur rata1rata air panas
Dengan perhitungan <ilangan ;eynold 4;e56 Hariasi A
Gntuk Air Dingin
Dimana '
vl & viskositas kinematic 4m/:sec6 pada temperature rata1rata air dingin dalam tabung
Dengan Perhitungan <ilangan ;eynold 4;e6 Hariasi A
LABORATORIUM FENOMENA DASAR MESIN
7/17/2019 Bab 3 Fdm Paling Fix
http://slidepdf.com/reader/full/bab-3-fdm-paling-fix 17/20
WATER TO WATER HEAT EXCHANGER BENCH
Ana(isa Gra*ik 6
Dari grafik diatas dapat dilihat baha nilai koefisien perpindahan panas tertinggi
diperoleh oleh kondisi D dengan nilai *@@*.@ dengan regime aliran Hot water turbulen
dan cold water turbulen dengan arah aliran #ararel low. Dan data dengan nilai
koefisien perpindahan panas yang paling rendah adalah kondisi R dengan nilai MM).Q0Q
dengan dengan regime aliran Hot water turbulen dan Cold water laminer dengan arah
aliran counter low.
LABORATORIUM FENOMENA DASAR MESIN
7/17/2019 Bab 3 Fdm Paling Fix
http://slidepdf.com/reader/full/bab-3-fdm-paling-fix 18/20
WATER TO WATER HEAT EXCHANGER BENCH
Pada bagian #ararel low nilai koefisien perpindahan panas yang paling tinggi
didapatkan pada kondisi D dengan nilai *@@*.@ dengan regime aliran Hot water turbulen
dan Cold water turbulen dengan arah aliran #ararel low. Sedangkan kondisi dengan
nilai terendahnya adalah kondisi A dengan nilai M@ dengan regime aliran Hot (ater
laminer dan Cold water laminer. !edua hal ini dapat terjadi karena nilai koefisien
perpindahan kalor akan semakin baik saat aliran Hot water turbulen dan cold water
turbulen karena pada saat kondisi ini akan semakin banyak peluang partikel fluida 4cold
water dan hot water 6 untuk saling bertukar kalor.
Pada bagian Counter low nilai koefisien perpindahan panas yang paling tinggi
didapatkan pada kondisi dengan nilai *?@).*)> dengan regime aliran hot water
turbulen dan cold water turbulen dengan arah aliran counter low. Sedangkan kondisi
dengan nilai terendah adalah kondisi R dengan nilai MM).Q0Q dengan regime aliran hot
water turbulen dan cold water laminer. !edua hal ini dapat terjadi karena nilai koefisien
perpindahan kalor akan semakin baik saat aliran hot water turbulen dan cold water
turbulen, karena pada saat kondisi ini akan semakin banyak peluang partikel fluida 4
cold water dan hot water 6 untuk saling bertukar kalor.
Filai koefisien perpindahan yang paling baik terdapat pada #arallel low jika
dibandingkan dengan counter low hal ini diakibatkan karena pada #arallel low keduafluida bergerak dengan arah yang sama sehingga memiliki pergerakan yang sama,
sehingga akan terjadi perpindahan kalor dengan baik, jika dibandingkan dengan arah
aliran counter low. Disamping itu, pada #arallel low akan dihasilkan perbedaan suhu
akhir yang lebih kecil daripada counter low, sehingga akan mempengaruhi nilai
koefisien perpindahan kalor nantinya.
!esimpulannya koefisien perpindahan panas akan semakin meningkat nilainya jika
regime aliran yang digunakan adalah hot water turbulen dan cold water turbulen, dan jika arah aliran adalah #arallel low)
Ana(isa Gra*ik 6
Dari grafik diatas dapat dilihat baha efisiensi tertinggi diperoleh dari kondisi (
dimana pada kondisi ( ini eifisiensi mencapai ?U dengan kondisi aliran counter low
dengan regime aliran hot water laminar dan cold water turbulen. Data dengan nilai
paling rendah didapatkan dari kondisi R dengan nilai efisiensi /.?>U dengan arah
aliran counter low dan regime aliran hot water turbulen dan cold water laminer.
LABORATORIUM FENOMENA DASAR MESIN
7/17/2019 Bab 3 Fdm Paling Fix
http://slidepdf.com/reader/full/bab-3-fdm-paling-fix 19/20
WATER TO WATER HEAT EXCHANGER BENCH
Pada bagian #arallel low , efisiensi terbesar didapatkan dari kondisi dengan
nilai ?/.@>U dengan arah aliran #arallel low serta regime aliran hot water laminer dan
cold water turbulen sedangkan kondisi dengan efisiensi terendahnya didapatkan pada
kondisi < yaitu dengan nilai ).>0QU dengan regime aliran hot water turbulen serta cold
water laminer. !edua hal ini dapat terjadi karena pada perpindahan panas yang
memegang peranan penting dalam penyerapan kalor adalah cold water , sehingga saat
cold water memiliki aliran turbulen akan terjadi perpindahan panas yang sangat efektif
jika dibandingkan pada saat cold water memiliki aliran laminer, al ini bertolak
belakang dengan hot water yang akan semakin baik jika memiliki aliran laminar
daripada saat alirannya turbulent.
Pada bagian counter low, efisiensi terbesar didapatkan dari kondisi ( dengan
nilai ?@.@0U, dengan arah aliran counter low serta regime aliran hot water laminer dan
cold water turbulen, sedangkan kondisi dengan efisiensi terendahnya didapatkan pada
kondisi R yaitu dengan nilai /.?>U dengan regime aliran hot water turbulen serta cold
water laminer. !edua hal ini dapat terjadi karena pada perpindahan panas yang efektif
menyerap kalor adalah cold water sehingga saat cold water memiliki aliran turbulen
akan terjadi perpindahan panas yang sangat efektif jika dibandingkan pada saat cold
ater memiliki aliran laminer, hal ini bertolak belakang dengan hot water yang akansemakin baik jika memiliki aliran laminer.
Efiensi paling baik, jika ditunjukkan dari diagram diatas adalah efisiensi yang
terjadi pada saat jenis aliran fluida counter low. al ini dikarenakan pada counter low
aktu penyerapan panas oleh air dingin akan lebih lama jika dibandingkan dengan
#arallel low, karena pada #arallel low air mengalir dengan arah yang sama. al ini
juga diakibatkan karena pada counter low akan dihasilkan perbedaan suhu yang lebih
tinggi daripada #arallel low saat kondisi akhir.!esimpulannya adalah efisiensi perpindahan kalor akan semakin baik jika hot water
memiliki regime aliran laminer dan cold water memiliki regime aliran turbulen, serta
arah aliran yang lebih baik untuk meningkatkan efisiensi adalah counter low.
3.&.% "esimp#(an dan 4aran
3.&.%.1 "esimp#(an
*. Filai efisiensi paling tinggi saat hot water memiliki regime laminer dan cold water
memiliki regime turbulen dan pada saat aliranya counter low
LABORATORIUM FENOMENA DASAR MESIN
7/17/2019 Bab 3 Fdm Paling Fix
http://slidepdf.com/reader/full/bab-3-fdm-paling-fix 20/20
WATER TO WATER HEAT EXCHANGER BENCH
/. Filai efisiensi paling rendah adalah pada saat hot water regime turbulen dan cold
water regime laminer dan pada saat alirannya #arallel low
). Filai efisiensi paling baik adalah saat arah aliran fluida counter low
. Filai koefisien perpindahan panas paling tinggi saat hot water regime turbulen dan
cold water regime turbulen dan pada saat alirannya #ararel low
>. Filai koefisien perpindahan panas paling rendah saat hot water regime turbulen dan
cold water laminer dengan arah aliran counter low
?. Filai koefisien perpindahan panas paling baik adalah saat aliran fluida #arallel low
3.&.%.! 4aran
*. Praktikan diharapkan mempelajari modul praktikum sebelum memulai percobaan
sehingga mengetahui prosedur pengujian yang benar.
/. Pada saat asistensi diharapkan asisten membenarkan praktikan, saat menjaab
pertanyaan dari asisten.
). Nnformasi untuk praktikum Renomena Dasar +esin juga terdapat di media lain
selain mading pada laboratorium Renomena Dasar +esin.
. Jam yang ada pada laboratorium Renomena Dasar +esin disamakan dengan 5N<
agar tidak terjadi bentrok dengan jam yang lain.
LABORATORIUM FENOMENA DASAR MESIN