desain sistem penukar panas pada reaktor nuklir di pusat teknologi nuklir bahan dan radiometri-batan

DESAIN SISTEM PENUKAR PANAS PADA REAKTOR NUKLIR DI PUSAT TEKNOLOGI NUKLIR BAHAN DAN RADIOMETRI-BATAN

(herry gunawan W, M.M Lucia Kloatubun, dosen pembimbing Ir. Syamsul Arifin, MT) Jurusan Teknik Fisika

Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Keputih Sukolilo Surabaya 60111

Abstrak Untuk mendinginkan reaktor nuklir dibutuhkan sebuah sistem pendingin primer. Aliran air pada sistem pendingin primer tersebut haruslah memiliki temperatur yang rendah dan tentunya mengandung radiasi yang berasal dari reaksi fisi berantai pada reaktor, sehingga air tersebut tidak bisa dibuang ke lingkungan. Agar temperatur air pada sistem pendingin primer tetap rendah maka dibutuhkan sistem penukar panas. Sistem ini yang akan memindahkan panas dari sistem pendingin primer ke sistem pendingin sekunder sehingga aliran air pada sistem pendingin primer yang mengandung radiasi tidak bercampur dengan aliran air pada sistem pendingin sekunder. Pada kegiatan kerja praktek didesain 2 (dua) macam sistem penukar panas, yaitu secara seri dan paralel. Dari kedua desain tersebut dilakukan penambahan pada jumlah pelat yang dipergunakan serta penambahan laju pada aliran sekunder dan aliran primer maka didapatkan temperatur paling rendah pada sistem pendingin primer sebesar 31,29°C pada desain sistem penukar panas secara seri serta penambahan laju aliran sekunder.

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi saat ini sedemikian pesat menuntut mahasiswa untuk selalu siap dalam menghadapinya, bukan hanya bekal berupa teori dibangku kuliah semata tetapi juga menuntut aplikasinya dalam dunia kerja secara nyata. Ilmu pengetahuan yang diperoleh mahasiswa dibangku perkuliahan akan terasa kurang bermanfaat, bila tanpa disertai dengan suatu pengalaman aplikatif yang dapat memberikan wacana serta gambaran bagi mahasiswa, tentang dunia kerja dan penerapan ilmu dan teknologi dalam bidang yang telah ditekuninya.

Praktek kerja lapangan yang merupakan mata kuliah wajib pada Jurusan Teknik Fisika Institut Teknologi Sepuluh Nopember diharapkan dapat memberikan kesempatan kepada mahasiswa untuk menerapkan ilmunya serta memperoleh pengalaman kerja pada perusahaan atau instansi tempat kerja praktek.

Pusat Teknologi Nuklir Bahan dan Radiometri - BATAN sebagai tempat kerja praktek merupakan lembaga pemerintah non-departemen (LPND) yang berada di kota Bandung Jawa Barat. Adapun lingkup kegiatan yang dilakukan dalam kerja praktek ini adalah

melakukan perhitungan-perhitungan untuk mendapatkan pilihan yang optimum dalam membuat konfigurasi seri pelat penambahan penukar panas di reaktor TRIGA 2000 Bandung.

Reaktor TRIGA 2000 Bandung memiliki sistem penukar panas tipe pelat yang merupakan bagian dari sistem pendingin primer dan sistem pendingin sekunder. Penukar panas ini berfungsi untuk memindahkan panas yang diambil dari teras reaktor oleh air pendingin primer ke air pendingin sekunder, untuk kemudian panas dibuang ke lingkungan.

Pada saat ini penukar panas reaktor TRIGA 2000 Bandung memberikan temperatur keluaran air primer cukup tinggi. Temperatur air pendingin primer yang tinggi ini akan menaikan temperatur teras reaktor sekaligus menurunkan keselamatan reaktor. Oleh karena itu perlu upaya untuk menurunkan temperatur air pendingin primer yang keluar dari penukar panas tersebut, diantaranya dengan menambahkan jumlah pelat penukar panas yang bersangkutan. 1.2 Tujuan

Tujuan dari kerja praktek ini adalah: 1. Mengetahui pengaruh penambahan

jumlah pelat penukar panas secara seri

dan pararel terhadap perubahan temperatur pendingin ppendingin sekunder reaktor TRIGA 2000 Bandung.

2. Mengetahui pengaruh perubahan aliran primer dan sekunder temperatur pendingin pendingin sekunder reaktor TRIGA 2000 Bandung.

3. Mengetahui kondisi optimum terhadap jumlah dan susunan pelat penukar panas yang dapat ditambahkan secara seri dan pararel terhadap pelat lama.

BAB II PROFIL INSTANSI 2.1 Sejarah Pusat Teknologi Nuklir Bahan dan Radiometri 2.1.1 Berdirinya Badan Tenaga Nuklir

Nasional Dengan terbentuknya Badan Tenaga

Atom Internasional (IAEA) pada tahun 1957, berdasarkan Peraturan Pemerintah No. 65 tahun 1958, maka pemerintah pada tanggal 5 Desember 1958 meningkatkan status Panitia Negara untuk Pengukuran Radioaktiviteit (berstatus sebagai lembaga penasihat) menjadi lembaga baru yang dapat merealisasikan pelaksanaan program nuklir di Indonesia, Lembaga Tenaga Atom (LTA) dipimpin oleh seorang Direktur Jenderal. Dirjen LTA dirangkap oleh Mentri Kesehatan Bapak Prof. G.A. Siwabessy.

Terbentuknya LTA memperoleh tanggapan dari para tenaga pengajar Bagian Fisika, Fakultas Ilmu Pasti dan Alam, UI Bandung (sekarang ITB), karena LTA yang baru dibentuk membutuhkan tenaga yang diperlukan untuk melaksanakan tugasnya, maka mulailah perekrutan tenaga pengajar dan mahasiswa untuk dikirim keluar negeri untuk memperdalam pengetahuan dan keterampilan dalam bidang nuklir. Beberapa dari mereka dikirim ke Amerika di berbagai universitas pusat penelitian dan pengembangan nuklir, serta untuk training pada pabrik pemasok calon reaktor pertama di Indonesia, Reaktor TRIGA Mark II, yaitu di General Atomic di San Diego, California.

Berdasarkan Undang-undang No.31 tahun 1964, LTA diubah menjadi Badan Tenaga Atom Nasional (BATAN), dan terakhir, berdasarkan Keppres No. 197 tahun

dan pararel terhadap perubahan temperatur pendingin primer dan

sekunder reaktor TRIGA

pengaruh perubahan aliran primer dan sekunder terhadap

primer dan reaktor TRIGA

kondisi optimum terhadap an pelat penukar

panas yang dapat ditambahkan secara seri dan pararel terhadap pelat lama.

Nuklir Bahan

Berdirinya Badan Tenaga Nuklir

Dengan terbentuknya Badan Tenaga Atom Internasional (IAEA) pada tahun 1957, berdasarkan Peraturan Pemerintah No. 65 tahun 1958, maka pemerintah pada tanggal 5 Desember 1958 meningkatkan status Panitia Negara untuk Pengukuran Radioaktiviteit

gai lembaga penasihat) menjadi lembaga baru yang dapat merealisasikan pelaksanaan program nuklir di Indonesia, yaitu Lembaga Tenaga Atom (LTA) dipimpin oleh seorang Direktur Jenderal. Dirjen LTA dirangkap oleh Mentri Kesehatan Bapak Prof.

Terbentuknya LTA memperoleh tanggapan dari para tenaga pengajar Bagian Fisika, Fakultas Ilmu Pasti dan Alam, UI Bandung (sekarang ITB), karena LTA yang baru dibentuk membutuhkan tenaga yang diperlukan untuk melaksanakan tugasnya,

enaga pengajar dan mahasiswa untuk dikirim keluar negeri untuk memperdalam pengetahuan dan keterampilan dalam bidang nuklir. Beberapa dari mereka dikirim ke Amerika di berbagai universitas pusat penelitian dan pengembangan nuklir,

pabrik pemasok calon reaktor pertama di Indonesia, Reaktor TRIGA Mark II, yaitu di General Atomic di

undang No.31 tahun 1964, LTA diubah menjadi Badan Tenaga Atom Nasional (BATAN), dan

es No. 197 tahun

1998, diubah lagi menjadi Badan Tenaga Nuklir Nasional tanpa merubah singkatan, tetap BATAN.

2.2 Struktur Organisasi,

Tugas dan Fungsi Pusat Teknologi Nuklir Bahan dan Radiometri Berdasarkan SK Ka.BATAN no.392/KA/XI/2005

Gambar 2.1 bagan struktur organisasi PTNBR 2.3 PUSAT TEKNOLOGI NUKLIR

BAHAN DAN RADIOMETRIPusat Teknologi Nuklir Bahan dan

Radiometri mempunyai tugas melaksanakan penelitian dan pengembangan di bidang fisika bahan, fisika dan termohidrolika reaktor, fisika radiasi dan lingkungan serta instrumentasi nuklir, senyawa bertanda dan radiometri, pendayagunaan reaktor serta melaksanakan pengendalian keselamatan kerja dan pelayanan kesehatan. Dalam melaksanakan tugas Pusat Teknologi Nuklir Bahan dan Radiometri menyelenggarakan fungsi:

a. Pelaksanaan penelitian dan pengembangan di bidang fisika bahan, fisika dan termohidrolika reaktor, fisika radiasi dan lingkungan serta instrumentasi nuklir.

b. Pelaksanaan penelitian dan pengembangan di bidang senyawa bertanda dan radiometri.

c. Pelaksanaan pendayagunaan reaktor riset.

d. Pelaksanaan pengendalian keselamatan kerja dan pelayanan kesehatan.

e. Pelaksanaan urusan tata usaha.f. Pelaksanaan pengamanan nuklir.

1998, diubah lagi menjadi Badan Tenaga Nuklir Nasional tanpa merubah singkatan,

Struktur Organisasi, Tugas dan Fungsi Pusat Teknologi Nuklir Bahan dan Radiometri Berdasarkan SK Ka.BATAN

bagan struktur organisasi PTNBR

PUSAT TEKNOLOGI NUKLIR BAHAN DAN RADIOMETRI Pusat Teknologi Nuklir Bahan dan

Radiometri mempunyai tugas melaksanakan penelitian dan pengembangan di bidang fisika bahan, fisika dan termohidrolika reaktor, fisika

dan lingkungan serta instrumentasi nuklir, senyawa bertanda dan radiometri, pendayagunaan reaktor serta melaksanakan pengendalian keselamatan kerja dan pelayanan

Dalam melaksanakan tugas Pusat Teknologi Nuklir Bahan dan Radiometri

kan fungsi: Pelaksanaan penelitian dan pengembangan di bidang fisika bahan, fisika dan termohidrolika reaktor, fisika radiasi dan lingkungan serta instrumentasi nuklir. Pelaksanaan penelitian dan pengembangan di bidang senyawa bertanda dan radiometri.

ksanaan pendayagunaan reaktor

Pelaksanaan pengendalian keselamatan kerja dan pelayanan

Pelaksanaan urusan tata usaha. Pelaksanaan pengamanan nuklir.

Pusat Teknologi Nuklir Bahan dan Radiometri terdiri dari :

a. Bagian Tata Usaha. b. Bidang Fisika. c. Bidang Senyawa bertanda dan

Radiometri. d. Bidang Reaktor. e. Bidang Keselamatan dan Kesehatan. f. Balai Instrumentasi dan

Elektromekanik. g. Unit Pengamanan Nuklir.

BAB III DESKRIPSI REAKTOR TRIGA 2000 BANDUNG 3.1 Tangki Reaktor TRIGA 2000 Bandung

Reaktor TRIGA 2000 Bandung adalah suatu jenis reaktor yang bertipe tangki (tank type). Tangki reaktor terbuat dari bahan alumunium (Al) dan ditambahkan dalam coran beton (Gambar 3.1). Pada tangki reaktor ditempatkan difuser yang berfungsi untuk memutar air di dalam tangki reaktor sehingga akan menahan atau memperlambat air teras reaktor yang mengandung radiasi mancapai permukaan tangki.

Tingkat daya dari reaktor dikendalikan oleh 5 (lima) batang kendali. Semua batang kendali ini berisi bahan penyerap neutron yang terbuat dari Boron-Karbida (B4C).

Gambar 3.1. Tangki reaktor TRIGA 2000 Bandung 3.2 Elemen bahan bakar reaktor TRIGA 2000 Bandung

Elemen bahan bakar reaktor TRIGA 2000 Bandung berbentuk batang silinder

padat yang berisi pelet bahan bakar (Gambar 3.2). Pelet beton terbuat dari campuran homogen dari paduan Uranium dan Zirkonium-Hidrida (U-ZrH).

Gambar 3.2. Elemen bahan bakar Elemen bahan bakar tersebut disusun

dalam pole heksagonal (Gambar 3.3) dan ditempatkan dalam suatu rak (grid plate) (Gambar 3.4).

Untuk mengetahui temperatur elemen bakar digunakan elemen bakar yang terinstrumentasi (Instrumented Fuel Element/IFE). IFE ini mempunyai 3 (tiga) buah termokopel yang terbenam dalam daging bahan bakar.

Gambar 3.3. Susunan Elemen Bahan Bakar

Gambar 3.4. Grid Plate

3.3 Teras Reaktor Teras reaktor merupakan tempat di

dalam reaktor, yang digunakan untuk menempatkan rak bahan bakar (grid plate). Di dalam teras reaktor terjadi reaktor fisi berantai.

Gambar 3.5. Teras reaktor

3.4. Sistem Pendingin

Sistem pendingin reaktor TRIGA 2000 Bandung terdiri dari sistem Pendingin primer dan sistem pendingin sekunder,. Sistem pendingan primer, yang mengambil panas dari teras melalui proses konveksi alamiah. Sistem pendingin sekunder berfungsi mengambil panas dari sistem pendingin primer untuk kemudian dibuang ke lingkungan. Gambaran sistem pendingin pada reaktor terdapat pada Gambar 3.6.

Temperatur air pada sistem pendingin sekunder harus lebih rendah dari temperatur air pada sistem pendingin primer agar sistem pendingin sekunder dapat menyerap panas dari sistem pendingin primer. Proses pemindahan dari sistem pendingin primer ke sistem pendingin sekunder berlangsung di sistem penukar panas.

Sistem pendingin teras darurat (Emergency Core Cooling System/ECCS), sistem ini digunakan untuk mendinginkan teras dalam keadaan darurat, jika reaktor mengalami kehilangan air pendingin primer. ECCS merupakan sistem yang bekerja berdasarkan gaya gravitasi dan tidak menggunakan pompa. Gambar 3.6. Diagram sistem pendingin reaktor TRIGA 2000 Bandung

3.5 Penukar Panas 3.5.1 Deskripsi Penukar Panas

Penukar panas reaktor TRIGA 2000 Bandung yang terpasang saat ini adalah tipe pelat dengan konfigurasi single pass (One-pass/one pass plate and frame heat exchanger), (Gambar 3.7).

Struktur penukar panas reaktor TRIGA 2000 Bandung terdiri dari susunan pelat logam bergelombang (Gambar 3.8) yang dilengkapi dengan lubang keluaran dan lubang input. Lubang pada penukar panas ini berfungsi sebagai saluran air untuk mengalir di atas permukaan pelat. Susunan pelat-pelat ini ditempatkan antara dua pelat penekan (pressure plate), kemudian dikencangkan menggunakan baut pengencang. Antara pelat-pelat tersebut dipisahkan oleh gasket yang berfungsi sebagai penahan bocor dan mengarahkan air agar mengalir dalam arah berlawanan. Permukaan pelat didesain bergelombang untuk meningkatkan arus turbulensi dan menyangga pelat terhadap perbedaan tekanan.

Gambar 3.7. Sistem penukar panas tipe pelat Bahan pelat penukar panas yang

digunakan adalah SS 304, sedangkan untuk gasket digunakan Noprene dan Nitrile Rubber.

Gambar 3.8. Pelat penukar panas Tabel 3.1. Data Teknis Penukar Panas Reaktor TRIGA 2000 Bandung

NO. PARAMETER UKURAN 1. Jumlah pelat 144 lembar 2. Panjang pelat 177 cm 3. Lebar pelat 61 cm 4. Tebal pelat 0,06 cm 5. Jarak antar pelat 0,35 cm 6. Diameter port 19,05 cm 7. Diameter pipa primer 15 cm

8. Diameter pipa sekunder 20 cm

9. Pitch 0,41 cm

10. Laju alir pendingin primer (Mh)

950 gpm (59,56 kg/s)

11. Laju alir pendingin sekunder (Mc)

1200 gpm (75,23 kg/s)

3.5.2 Perhitungan pada Penukar Panas

Pada sistem penukar panas tipe pelat yang terlihat pada Gambar 3.7 sebelumnya dapat dilihat bahwa pada sistem tersebut mendapat dua masukan berupa air panas (primer) dan air dingin (sekunder).

Laju aliran primer merupakan besar laju aliran air pada sistem pendingin primer yang masuk ke sistem penukar panas (Mh), yang berasal dari keluaran dari reaktor. Laju aliran sekunder (Mc) merupakan besar laju aliran air pendingin sekunder yang masuk ke sistem penukar panas yang berasal dari menara pendingin.

Besarnya laju aliran air pendingin primer yang masuk ke dalam setiap pelat (mh) dari sistem penukar panas dapat dihitung dengan persamaan 3.1.

1

2

+=

N

Mm h

h ........................ (3.1)

dimana : N = jumlah pelat Mh= laju aliran primer (kg/s)

Besarnya luasan yang dilewati oleh

aliran air pada setiap pelat (S) dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 3.2 berikut:

S Wb.= ............................... (3.2) dimana : b = jarak antar pelat (m)

W = lebar pelat (m)

Jika u = kecepatan antara dua pelat, De = diameter ekuivalensi dan Reh = bilangan reynolds, maka Nu (bilangan nuzzel) dapat dicari dengan persamaan :

u S

mh

.ρ= .......................... (3.3)

De b.2= .............................. (3.4)

Rehη

ρ.. eh Du= .................... (3.5)

Nuh64,04,0)(4,0 er RP= ......... (3.6)

dimana : ρ = massa jenis (kg/m3), η = viskositas (N.s)/ m2[kg/(m.s)], Pr = Prandtl number

Didefinisikan U = koefisien perpindahan panas menyeluruh (W/m2.K), yang dapat dicari menggunakan persamaan :

U=

pch

t

λαα++ 11

1 ............. (3.7)

αhDe

Nuh.λ= ......................... (3.8)

αc64,02hα

= ........................ (3.9)

dimana : αh = koefisien transfer kalor pada

aliran panas (W/m2.K) αc = koefisien transfer kalor pada

aliran dingin (W/m2.K) λp = konduktifitas pelat (W/m.K) t = ketebalan pelat (m) A = total luasan area (m2) L = panjang pelat (m)

Didefinisikan NTU sebagai,

NTU

min

.

)(

.

pcM

AU= .......... (3.10)

dimana : A WLN ..= ..................... (3.11) Didefinisikan,

Pincinh

incoutc

TT

TT

,,

,,

−−

= ............... (3.12)

Rincoutc

outhinh

hp

cp

TT

TT

cM

cM

,,

,,

.

..

)(

)(

−−

== ...... (3.13)

dimana : Th, out = temperatur primer keluar (K)

Tc, out = temperatur sekunder keluar (K) Th, in = temperatur primer masuk (K) Tc, in = temperatur sekunder masuk (K)

hm.

Cm.

Th, keluar Tc, keluar

Karena pada reaktor TRIGA 2000 Bandung, laju aliran primer (Mh) lebih kecil dari laju aliran sekunder (Mc) atau (Mcp)h < (Mcp)c, maka efektifitas (E) = R.P, sehingga

incinh

outhinh

TT

TTE

,,

,,

−−

= ............. (3.14)

Karena (Mcp)min = (Mcp)h, maka

NTUmin= NTUh

hpcM

AU

)(

..

= ........... (3.15)

Diketahui bahwa :

Err

r

CNTUC

NTUC

−−−−

=])1exp[(

1])1exp[(

min

min ...... (3.16)

dimana : Cr

cp

hp

cM

cM

R )(

)(1.

.

== ....... (3.17)

Subtitusi persamaan 3.15 dan 3.17 ke persamaan 3.16 diperoleh E. Dengan menggunakan persamaan 3.14 diperoleh Th, out. Untuk Tc, out diperoleh dari subtitusi Th, out ke persamaan 3.13.

BAB IV

ANALISIS DATA

4.1 Data Operasi Penukar Panas Reaktor TRIGA 2000 Bandung pada Daya 2000 kW

Tabel 4.1. Data operasi penukar panas

Percobaan ke

primer sekunder

Tin(K) M(gpm) Tin(K) M(lt/mnt)

1. 314,6 906 303,9 5025

2. 314,8 906 303,8 5025

3. 314,3 906 303,5 5025

4. 314,2 906 303,6 5025

rata-rata 314,475 906 303,7 5025

Tfilm = 2

7,303475,314 +

= 309,0875 K

4.2. Perhitungan dengan Jumlah Pelat 144

Gambar 4.1. Susunan pelat no.1 Laju aliran primer di setiap plat :

hm 1

2

+=

N

M h

skg0,82

1144

56,592 =+

×=

S Wb.=

20,00213m61.00035.0 =×=

Kecepatan air :

u S

mh

.ρ=

sm0,387

0,00213993,66

57.59 =×

=

Reynolds number

Reh η

ρ.. eh Du=

3801,360,0007213

993,660,0070,387 =××=

De b.2=

0,0070,00352 =×= m

Nuh 64,04,0)(4,0 er RP=

0,640,4 3801,36)(4,84)(4,0=

59,145= Koefisien transfer kalor pada aliran panas

αh e

uh

D

N.λ=

007,0

59,1450,626×=

).(

69,13026 2 KmW=

αc 64,02hα

=

144 pelat

64,02

69,13026=

).(

W8359,39 2 Km=

Koefisien Perpindahan Panas

U =

pch

t

λαα++ 11

1

96,14

0006,0

39,8359

1

69,13026

11

++=

α

).(5,4228 2 Km

W=

Total Luasan Area

A WLN ..= 61,077,1144 ××=

248,155 m= Nilai NTUmin dan Cr dengan laju aliran primer

NTUmin .

)(

.

hC PM

AU=

4178,2659,56

155,484228,50

××=

2,64=

Cr .

.

)(

)(

cC

hC

P

P

M

M=

23,75

56,59=

0,79= Efektifitas

E rr

r

CNTUC

NTUC

−−−−=

])1exp[(1])1exp[(

min

min

79,0]64,2)79,01exp[(

1]64,2)79,01exp[(

−−−−=

78,0=

R .

.

)(

)(

hM

M

P

P

C

cC=

56,59

23,75=

26,1= Karena R>1, maka E PR.=

dan R incoutc

outhinh

C

cC

TT

TT

hM

M

P

P

,,

,,

.

.

)(

)(

−−

==

;

P incinh

incoutc

TT

TT

,,

,,

−−

=

Sehingga, Th,out )]([ ,,, incinhinh TTET −−=

)]7,30348,314(78,0[48,314 −×−=

K08,306=

Tc,out incincinh TTTP ,,, )( +−=

K34,310= Dari perhitungan di atas diperoleh :

∆Tc =Tc,out-Tc,in

=310,34-303,7 =6,64 °C ∆Th =Th,in-Th,out

=314,48-306,08 =8,39 °C Efektifitas = 0,78

4.3 Perhitungan Susunan Pelat secara Seri 4.3.1 Perhitungan pada Laju Aliran Primer

dan Laju Aliran Sekunder Tetap dengan Susunan Pelat secara Pararel yang Bervariasi Data Tabel 4.3 adalah hasil perhitungan

pada kondisi laju aliran pendingin primer tetap dan laju aliran pendingin sekunder tetap dengan perubahan susunan pelat dinyatakan pada gambar 4.1 sampai dengan 4.6 :

Tabel 4.2. Data laju aliran primer dan laju aliran

sekunder tetap dengan susunan pelat yang bervariasi secara pararel

Susunan pelat no.

Laju aliran primer/sek

under (gpm)

Tc,in

(°C)

Th,i

n

(°C)

Tc,out

(°C)

Th,o

ut

(°C)

∆Tc

(°C)

∆

Th

(°C)

Efektifitas

1 950 / 1200

30,70

41,48

37,34

33,08

6,64

8,39

0,779

2 950 / 1200

30,70

41,48

38,12

32,11

7,42

9,37

0,870

3 950 / 1200

30,70

41,48

34,85

31,67

4,15

9,80

0,910

4 950 / 1200

30,70

41,48

34,42

31,58

3,72

9,89

0,918

5 950 / 1200

30,70

41,48

34,33

31,56

3,63

9,92

0,920

6 950 / 1200

30,70

41,48

34,31

31,55

3,61

9,93

0,921

Gambar 4.2. Susunan pelat no.2





Gambar 4.7. Grafik laju aliran primer dan laju aliran sekunder tetap

dengan susunan pelat yang bervariasi secara pararel 4.3.2 Data Temperatur dan Efektifitas pada

Penambahan laju Aliran Sekunder dan Susunan Pelat yang Bervariasi Menurut Gambar 4.8 Data pada Tabel 4.3 berikut ini adalah

data dengan penambahan laju aliran sekunder dan susunan pelat yang dinyatakan pada Gambar 4.8


0

2

4

6

8

10

12

no.1 no.2 no.3 no.4 no.5 no.6

perubahan pelat

∆T

empe

ratu

r (°C

)

0,700

0,750

0,800

0,850

0,900

0,950

efek

tifita

s ∆Tprimer

∆Tsekunder

efektifitas

144 pelat

300 pelat

150 pelat

144 pelat

150 pelat

100 100

144

100

75 75 75

14

75

60 60 60 60

14

60

200 300

144

100

Tabel 4.3. Data temperatur dan efektifitas pada penambahan laju aliran sekunder dan susunan pelat yang

bervariasi menurut Gambar 3.8

No.

Laju aliran primer/seku

nder (gpm)

Tc,in

(°C)

Th,i

n

(°C)

Tc,out

(°C)

Th,o

ut

(°C)

∆Tc

(°C)

∆Th

(°C)

Efektifitas

1 950 / 1200

30,70

41,48

34.39

31.56

3.69

9.92

0,9203

2 950 / 1300

30,70

41,48

34.16

31.47

3.46

10.01

0,9287

3 950 / 1400

30,70

41,48

33.95

31.40

3.25

10.08

0,9354

4 950 / 1500

30,70

41,48

33.76

31.34

3.06

10.14

0,9408

5 950 / 1600

30,70

41,48

33.59

31.29

2.89

10.19

0,9453

Gambar 4.9. Grafik perubahan data temperatur dan efektifitas pada penambahan laju aliran sekunder dan susunan pelat yang bervariasi menurut Gambar 3.8

4.3.3 Data Temperatur dan Efektifitas pada Penambahan Laju Aliran Primer dan Susunan Pelat yang Bervariasi Menurut Gambar 4.8

Data pada Tabel 4.4 berikut ini adalah data dengan penambahan laju aliran primer dan susunan pelat yang dinyatakan pada Gambar 4.8

Tabel 4.4. Data temperatur dan efektifitas pada

penambahan laju aliran primer dan susunan pelat yang bervariasi

menurut Gambar 3.8

No.


nder (gpm)

Tc,in

(°C)

Th,in

(°C)

Tc,out

(°C)

Th,o

ut

(°C)

∆Tc

(°C)

∆Th

(°C)

Efektifitas

1 950 / 1200

30,70

41,48

34.39

31.56

3.69

9.92 0,920

2 1000 / 1200

30,70

41,48

34.54

31.65

3.84

9.83 0,912

3 1050 / 1200

30,70

41,48

34.68

31.74

3.98

9.74 0,904

4 1100 / 1200

30,70

41,48

34.81

31.83

4.11

9.64 0,895

5 1150 / 1200

30,70

41,48

34.94

31.93

4.24

9.55 0,886

Gambar 4.10. Grafik data temperatur dan efektifitas pada penambahan laju aliran primer dan susunan pelat yang bervariasi menurut Gambar 3.8

4.3.4 Data Temperatur dan Efektifitas pada Penambahan Laju Aliran Sekunder dan Laju Aliran Primer dengan Susunan Pelat yang Bervariasi Menurut Gambar 4.8 Data pada Tabel 4.5 berikut ini adalah

data dengan penambahan laju aliran sekunder dan laju aliran primer. Susunan pelat yang dinyatakan pada Gambar 4.8

Tabel 4.5. Data temperatur dan efektifitas pada

penambahan laju aliran sekunderdan primer dengan susunan pelat yang Bervariasi menurut Gambar 3.8

No.


nder (gpm)

Tc,in

(°C)

Th,i

n

(°C)

Tc,out

(°C) Th,out

(°C) ∆Tc

(°C) ∆Th

(°C) Efektifi

tas

1 950 / 1200

30,70

41,48

34.39

31,5588

3.69

9,9162

0,92030

2 1000 / 1300

30,70

41,48

34.29

31,5489

3.59

9,9261

0,92122

3 1050 / 1400

30,70

41,48

34.21

31,5438

3.51

9,9312

0,92169

4 1150 / 1500

30,70

41,48

34.13

31,5423

3.43

9,9327

0,92183

5 1200/ 1600

30,70

41,48

34.06

31,5436

3.36

9,9314

0,92171

Gambar 4.11. Grafik data temperatur dan efektifitas pada

penambahan laju aliran sekunder dan primer dengan susunan pelat yang bervariasi menurut Gambar 3.8

0

2

4

6

8

10

12

1200 1300 1400 1500 1600

laju aliran sekunder

∆T

empe

ratu

r (°C

)

0,910,910,920,920,930,930,940,940,950,95

950 950 950 950 950

laju aliran primer

efek

tifita

s

∆Tprimer

∆Tsekunder

efektifitas

0

2

4

6

8

10

12

950 1000 1050 1100 1150

laju aliran primer

∆T

empe

ratu

r (°C

)

0,86

0,87

0,88

0,89

0,90

0,91

0,92

0,93

1200 1200 1200 1200 1200


efek

tifita

s

∆Tprimer

∆Tsekunder

efektifitas

0

2

4

6

8

10

12

1200 1300 1400 1500 1600


∆T

empe

ratu

r (°C

)

0,90

0,91

0,91

0,92

0,92

0,93

950 1000 1050 1100 1150

laju aliran primer

efek

tifita

s ∆Tprimer

∆Tsekunder

efektifitas

4.3.5 Data Temperatur dan Efektifitas pada Penambahan Laju Aliran Sekunder dan Susunan Pelat yang Bervariasi Menurut Gambar 4.3 Data pada Tabel 4.6 berikut ini adalah


Tabel 4.6. Data temperatur dan efektifitas pada penambahan laju aliran sekunder

dan susunan pelat yang bervariasi menurut Gambar 4.3

No.


under (gpm)

Tc,in

(°C)

Th,i

n

(°C)

Tc,out

(°C)

Th,o

ut

(°C)

∆Tc

(°C)

∆Th

(°C)

Efektifitas

1 950 / 1200

30,70

41,48

34.85

31.67

4.15

9.80

0,910

2 950 / 1300

30,70

41,48

34.55

31.56

3.85

9.91

0,920

3 950 / 1400

30,70

41,48

34.49

31.55

3.79

9.93

0,921

4 950 / 1500

30,70

41,48

34.05

31.41

3.35

10.07

0,935

5 950 / 1600

30,70

41,48

33.85

31.35

3.15

10.13

0,940

Gambar 4.12. Grafik data temperatur dan efektifitas pada penambahan laju aliran sekunder dan susunan pelat yang

bervariasi menurut Gambar 4.3 4.3.6 Data Temperatur dan Efektifitas pada

Penambahan Laju Aliran Primer dan Susunan Pelat yang Bervariasi Menurut Gambar 4.3 Data pada Tabel 4.7 berikut ini adalah

data dengan penambahan laju aliran primer dan susunan pelat yang dinyatakan pada Gambar 4.3

Tabel 4.7. Data temperatur dan efektifitas pada penambahan laju aliran primerdan susunan pelat yang


No.


under (gpm)

Tc,in

(°C)

Th,i

n

(°C)

Tc,out

(°C)

Th,o

ut

(°C)

∆Tc

(°C)

∆

Th

(°C)

Efektifitas

1 950 / 1200

30,70

41,48

34.85

31.67

4.15

9.80

0,91

2 1000 / 1200

30,70

41,48

35.04

31.78

4.34

9.69

0,90

3 1050 / 1200

30,70

41,48

35.23

31.90

4.53

9.58

0,89

4 1100 / 1200

30,70

41,48

35.42

32.02

4.72

9.46

0,88

5 1150 / 1200

30,70

41,48

35.60

32.14

4.90

9.34

0,87

Gambar 4.13. Grafik data temperatur dan efektifitas pada penambahan laju aliran sekunder dan susunan pelat yang


4.3.7 Data Temperatur dan Efektifitas pada Penambahan Laju Aliran Sekunder dan Laju Aliran Primer dengan Susunan Pelat yang Bervariasi Menurut Gambar 4.3 Data pada Tabel 4.8 berikut ini adalah


Tabel 4.8. Data Temperatur dan efektifitas pada

penambahan laju aliran sekunder dan primer dengan susunan pelat yang bervariasi menurut Gambar 4.3

No.

Laju aliran

primer/sekunder (gpm)

Tc,in

(°C)

Th,

in

(°C)

Tc,out

(°C)

Th,ou

t

(°C)

∆Tc

(°C)

∆Th

(°C)

Efektifitas

1 950 / 1200

30,70

41,48

34.85

31,6737

4.15

9,8013

0,90964

2 1000 / 1300

30,70

41,48

34.73

31,6617

4.03

9,8133

0,91075

3 1050 / 1400

30,70

41,48

34.63

31,6555

3.93

9,8195

0,91133

4 1100 / 1500

30,70

41,48

34.55

31,6537

3.85

9,8213

0,91149

5 1150 / 1600

30,70

41,48

34.47

31,6553

3.77

9,8197

0,91134

0

2

4

6

8

10

12

1200 1300 1400 1500 1600


∆T

empe

ratu

r (°C

)

0,890,90

0,900,910,910,92

0,920,930,930,94

0,940,95

950 950 950 950 950

laju aliran primer

efek

tifita

s ∆Tprimer

∆Tsekunder

efektifitas

0

2

4

6

8

10

12

950 1000 1050 1100 1150

laju aliran primer

∆T

empe

ratu

r (°C

)

0,840,85

0,860,87

0,880,89

0,900,91

0,92

1200 1200 1200 1200 1200


efek

tifita

s ∆Tprimer

∆Tsekunder

efektifitas

Gambar 4.14. Grafik data temperatur dan efektifitas pada

penambahan laju aliran sekunder dan perimer dengan susunan pelat yang bervariasi menurut Gambar 4.3

4.4 Perhitungan Susunan Pelat secara

Paralel 4.4.1 Perhitungan dengan Penambahan

Susunan Pelat dan Laju Aliran Berdasarkan Gambar 4.15

Gambar 4.15. Diagram blok penukar panas dengan penambahan pelat dalam susunan paralel dan

laju aliran

Tabel 4.9. Data Temperatur dan efektifitas terhadap penambahan pelat secara paralel dan perubahan laju

aliran .

hm

Data

Awal

475 gpm

316,67 gpm

237,5 gpm

190 gpm

135,71 gpm

.

cm

600 gpm

400 gpm

300 gpm

240 gpm

171,43 gpm

Jumlah

Pelat (lembar)

144 144

300

144

150

144

100

144

75

144

60

Tc,in

(°C) 30,70

30,70

30,70

30,70

30,7

30,70

30,70

30,70

30,70

30,70

30,70

Tc,out

(°C) 37,34

37,49

38,01

37,79

37,82

37,99

37,74

38,12

37,69

38,22

37,65

∆Tc

(°C) 6,64 6,79

7,31

7,09

7,12

7,29

7,04

7,42

6,99

7,52

6,95

Th,in

(°C) 41,4

8

41,4

41,4

41,4

41,4

41,4

41,4

41,4

41,4

41,48

41,48

8 8 8 8 8 8 8 8

Th,out

(°C) 33,08

32,90

32,24

32,51

32,48

32,27

32,59

32,10

32,65

31,97

32,69

∆Th

(°C) 8,39 8,58

9,24

8,96

9,00

9,20

8,89

9,37

8,83

9,50

8,78

Efektifitas (E)

0,78 0,80

0,86

0,83

0,84

0,85

0,82

0,87

0,82

0,88

0,82

ETotal 0,78 0,83 0,83 0,83 0,83 0,83

Tc,out campur(°C)

- 37,75 37,81 37,80 37,77 37,75

∆Tc camp

ur (°C)

6,64 7,05 7,11 7,10 7,07 7,05

Th,out

campur(°C)

- 32,57 32,49 32,51 32,54 32,57

∆Th

campur (°C)

8,39 8,91 8,99 8,97 8,94 8,90

Gambar 4.16. Grafik temperatur dan efektifitas terhadap

penambahan pelat secara paralel dan perubahan laju aliran

4.4.2 Perhitungan dengan Perubahan

Susunan Pelat dan Laju Aliran Berdasarkan Gambar 4.17

Gambar 4.17. Diagram blok penukar panas dengan perubahan jumlah pelat dan laju aliran

0

2

4

6

8

10

12

1200 1300 1400 1500 1600


∆T

empe

ratu

r (°C

)

0,900,910,920,930,940,950,960,970,980,991,00

950 1000 1050 1100 1150

laju aliran primer

efek

tifita

s ∆Tprimer

∆Tsekunder

efektifitas

6,647,05 7,11 7,10 7,07 7,05

8,398,90

8,91 8,99 8,97 8,94

0,83

0,78

0,830,83 0,83 0,83

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1 2 3 4 5 6

n

Tem

pera

tur

(K)

0,75

0,80

0,85

0,90

0 300 150 100 75 60

Penambahan pelat secara paralel

Efe

ktifi

tas

∆Tc, campur

∆Th, campur

Efektifitas

Tabel 4.10. Data temperatur dan efektifitas terhadap perubahan jumlah pelat dan

laju aliran

Gambar 4.18. Grafik temperatur dan efektifitas terhadap perubahan jumlah pelat dan Laju aliran

4.4.3 Perhitungan dengan Penambahan

Jumlah Pelat pada Laju Aliran Tetap

Gambar 4.19. Diagram Blok Penukar Panas yang

Disusun SecaraParalel

Tabel 4.11. Data temperatur dan efektifitas terhadap penambahan jumlah pelat pada laju aliran tetap

.

hm = 950 gpm ;

.

cm = 1200 gpm

Jumlah Pelat (lembar)

144

50

144

100

144

150

144

200

144

250

144

300

Tc,in

(°C)

30,70

30,70

30,70

30,70

30,70

30,70

30,70

30,70

30,70

30,70

30,70

30,70

Tc,o

ut

(°C)

37,89

36,98

37,89

37,62

37,89

37,92

37,89

38,11

37,89

38,24

37,89

38,34

∆Tc

(°C)

7,19

6,28

7,19

6,92

7,19

7,22

7,19

7,41

7,19

7,54

7,19

7,64

Th,in

(°C)

41,48

41,48

41,48

41,48

41,48

41,48

41,48

41,48

41,48

41,48

41,48

41,48

Th,o

ut

(°C)

32,39

33,54

32,39

32,74

32,39

32,35

32,39

32,11

32,39

31,95

32,39

31,82

∆Th

(°C)

9,09

7,94

9,09

8,74

9,09

9,12

9,09

9,36

9,09

9,53

9,09

9,65

7,227,207,18

6,17

7,147,05

9,129,109,079,028,91

7,80

0,78

0,830,84 0,84

0,84

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 1 2 3 4 5

Tem

pera

tur

(K)

0,70

0,75

0,80

0,85

0,90

0,95

1,00

0 300 150 100 75 60

Penambahan pelat secara paralel

Efe

ktiv

itas

∆Tc, campur

∆Th, campur

Efektifitas

.

hm

(gpm)

Data

Awal

475

475

475

237,5

475

158,33

475

118,75

475

95

.

cm

(gpm)

600

600

600

300

600

200

600

150

600

120

Jumlah Pela

t (lembar)

144

pelat

144

300

144

150

144

100

144

75 144

60

Tc,in

(°C) 30,70

30,70

30,70

30,70

30,70

30,70

30,70

30,70

30,70

30,70

30,70

Tc,out

(°C) 36,87

37,49

38,01

37,49

38,01

37,49

38,01

37,49

38,01

37,49

38,00

∆Tc

(°C) 6,17

6,79

7,31

6,79

7,31

6,79

7,31

6,79

7,31

6,79

7,30

Th,in

(°C) 41,48

41,48

41,48

41,48

41,48

41,48

41,48

41,48

41,48

41,48

41,48

Th,ou

t

(°C)

33,68

32,90

32,24

32,90

32,24

32,90

32,24

32,90

32,25

32,90

32,25

∆Th

(°C) 7,80

8,58

9,24

8,58

9,24

8,58

9,23

8,58

9,23

8,58

9,22

Efektifitas (E)

0,78

0,80

0,86

0,80

0,86

0,80

0,86

0,80

0,86

0,80

0,86

ETota

l 0,78

0,83 0,84 0,84 0,84 0,85

Tc,out

campur(°C)

- 37,75 37,84 37,88 37,90 37,92

∆Tc

campur(°C)

6,17

7,05 7,14 7,18 7,20 7,22

Th,ou

t

campur(°C)

- 32,57 32,46 32,41 32,38 32,36

∆Th

campur (°C)

7,80

8,91 9,02 9,07 9,10 9,12

Tc,campur keluar Th,campur keluar

hm.

Cm.

144 pelat

n - pelat

Efektifitas (E)

0,84

0,74

0,84

0,81

0,84

0,85

0,84

0,87

0,84

0,88

0,84

0,90

ETot

al 0,79 0,83 0,85 0,86 0,86 0,87

Tc,o

ut campur(°C)

37,44 37,76 37,91 38,00 38,07 38,12

∆Tc

campur (°C)

6,74 7,06 7,21 7,30 7,37 7,42

Th,o

ut campur(°C)

32,96 32,56 32,37 32,25 32,17 32,11

∆Th

campur (°C)

8,51 8,91 9,10 9,22 9,31 9,37


penambahan jumlah pelat pada laju aliran tetap

4.4.4 Perhitungan dengan Penambahan

Laju Aliran Sekunder pada Jumlah Pelat dan Laju Aliran Primer Tetap

Tabel 4.12. Data temperatur dan efektifitas terhadap

penambahan laju aliran sekunder pada jumlah pelat dan laju aliran primer tetap

.

hm = 475 gpm

.

cm

(gpm)

600 650 700 750 800 850

Jumlah Pela

t

(lembar)

144

300

144

300

144

300

144

300

144

300

144

300

Tc,in

(°C)

30,70

30,70

30,70

30,70

30,70

30,70

30,70

30,70

30,70

30,70

30,70

30,70

Tc,out

(°C)

37,89

38,34

37,47

37,88

37,08

37,45

36,72

37,07

36,40

36,72

36,11

36,40

∆Tc

(°C)

7,19

7,64

6,77

7,18

6,38

6,75

6,02

6,37

5,70

6,02

5,41

5,70

Th,in

(°C)

41,48

41,48

41,48

41,48

41,48

41,48

41,48

41,48

41,48

41,48

41,48

41,48

Th,out

(°C)

32,39

31,82

32,22

31,66

32,08

31,53

31,96

31,42

31,87

31,34

31,79

31,28

∆Th

(°C)

9,09

9,65

9,26

9,82

9,40

9,95

9,51

10,05

9,60

10,13

9,68

10,20

Efektifitas (E)

0,84

0,90

0,86

0,91

0,87

0,92

0,88

0,93

0,89

0,94

0,90

0,95

ETota

l 0,87 0,89 0,90 0,91 0,92 0,92

Tc,out campur (°C)

38,12 37,67 37,26 36,89 36,56 36,26

∆Tccampur (°C)

7,42 6,97 6,56 6,19 5,86 5,56

Th,out campur (°C)

32,11 31,94 31,80 31,69 31,61 31,53

∆Th

campur (°C)

9,37 9,54 9,67 9,78 9,87 9,94

Gambar 4.21. Grafik temperatur dan efektifitas terhadap penambahan laju aliran sekunder pada jumlah pelat dan

laju aliran primer tetap

7,42

7,377,307,21

7,066,746,64

9,37

8,39 8,518,91 9,10 9,22 9,31

0,79

0,78

0,83

0,85 0,860,86

0,87

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 50 100 150 200 250 300

Penambahan Pelat

Tem

pera

tur

(K)

0,72

0,74

0,76

0,78

0,8

0,82

0,84

0,86

0,88

Efe

ktifi

tas

∆Tc, campur

∆Th, campur

Efektifitas

9,94

7,426,97

6,56 6,195,86 5,56

9,37 9,54 9,67 9,789,87

0,87

0,89

0,90

0,91 0,92

0

2

4

6

8

10

12

1200 1300 1400 1500 1600 1700

Laju Aliran Sekunder (gpm)

Tem

pera

tur

(K)

0,84

0,85

0,86

0,87

0,88

0,89

0,90

0,91

0,92

0,93

Efe

ktifi

tas

∆Tc, campur

∆Th, campur

Efektifitas

4.4.4 Perhitungan dengan Penambahan Laju Aliran Primer pada Jumlah Pelat dan Laju Aliran Sekunder Tetap


penambahan laju aliran primer pada jumlah pelat dan laju aliran sekunder tetap

.

cm = 600 gpm

.

hm(gpm

)

475 500 525 550 575

Jumlah

Pelat (lemb

ar)

144

300

144

300

144

300

144

300

144

300

Tc,in

(°C)

30,70

30,70

30,70

30,70

30,70

30,70

30,70

30,70

30,70

30,70

Tc,out

(°C)

37,89

38,34

38,13

38,61

38,36

38,86

38,57

39,09

38,76

39,31

∆Tc

(°C) 7,19

7,64

7,43

7,91

7,66

8,16

7,87

8,39

8,06

8,61

Th,in

(°C)

41,48

41,48

41,48

41,48

41,48

41,48

41,48

41,48

41,48

41,48

Th,out

(°C)

32,39

31,82

32,56

31,98

32,72

32,15

32,89

32,32

33,06

32,49

∆Th

(°C) 9,09

9,65

8,92

9,49

8,75

9,33

8,58

9,16

8,41

8,98

Efektifitas (E)

0,84

0,90

0,83

0,88

0,81

0,87

0,80

0,85

0,78

0,83

ETotal 0,87 0,85 0,84 0,82 0,81

Tc,out

camp

ur (°C)

38,12 38,37 38,61 38,83 39,04

∆Tccampur (°C)

7,42 7,67 7,91 8,13 8,34

Th,out

camp

ur (°C)

32,11 32,27 32,44 32,61 32,78

∆Th

campur

(°C)

9,37 9,21 9,04 8,87 8,70

Gambar 4.22. Grafik temperatur dan efektifitas terhadap penambahan laju aliran primer pada jumlah pelat dan

laju aliran sekunder tetap

4.2.2.6 Perhitungan dengan Penambahan Laju Aliran Primer dan Sekunder


penambahan laju aliran .

hm(gpm) 475 500 525 550 575

.

cm(gpm) 600 650 700 750 800 Jumlah Pelat

(lembar) 144 300 144 300 144 300 144 300 144 300

Tc,in

(°C) 30,70

30,70

30,70

30,70

30,70

30,70

30,70

30,70

30,70

30,70

Tc,out

(°C) 37,89

38,34

37,70

38,15

37,54

37,98

37,39

37,82

37,25

37,69

∆Tc

(°C) 7,19

7,64

7,00

7,45

6,84

7,28

6,69

7,12

6,55

6,99

Th,in

(°C) 41,48

41,48

41,48

41,48

41,48

41,48

41,48

41,48

41,48

41,48

Th,out

(°C) 32,39

31,82

32,37

31,79

32,36

31,77

32,36

31,76

32,36

31,75

∆Th

(°C) 9,09

9,65

9,11

9,68

9,11

9,70

9,12

9,72

9,11

9,72

Efektifitas (E)

0,84

0,90

0,85

0,90

0,85

0,90

0,85

0,90

0,85

0,90

ETotal 0,87 0,87 0,87 0,87 0,87

Tc,out campur

(°C) 38,12 37,93 37,76 37,61 37,47 ∆Tc

campur (°C) 7,42 7,23 7,06 6,91 6,77 Th,out

campur

(°C) 32,11 32,08 32,07 32,06 32,05 ∆Th

campur (°C) 9,37 9,39 9,41 9,42 9,43

7,427,91 8,13

8,34

7,67

8,708,879,049,21

9,37

0,87

0,84

0,82

0,81

0,85

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

950 1000 1050 1100 1150

Laju Aliran Primer (gpm)

Tem

pera

tur

(K)

0,77

0,78

0,79

0,80

0,81

0,82

0,83

0,84

0,85

0,86

0,87

0,88

Efe

ktifi

tas

∆Tc, campur

∆Th, campur

Efektifitas


penambahan laju aliran 4.4 Pembahasan

Dengan menggunakan data awal seperti jumlah pelat penukar panas 144 lembar, laju aliran sekunder 1200 gpm serta laju aliran primer 950 gpm yang dinyatakan pada Gambar 4.1 diperoleh nilai ∆Tc= 6,64 °C; ∆Tp= 8,39 °C dan E = 0,78.

Susunan pelat yang digunakan untuk mengetahui pengaruh penambahan pelat dengan variasi seri pada Gambar 4.2 hingga Gambar 4.6 dan Gambar 4.8. Dengan laju aliran primer 950 gpm, laju aliran sekunder 1200 gpm, Th,in = 41,48°C dan Tc,in = 30,70°C diperoleh data pada Tabel 4.2. Pada tabel tersebut dapat dilihat bahwa Th,out yang paling kecil ditunjukkan oleh susunan pelat Gambar 4.6 dimana nilai ∆Th = 9,93°C (41,48°C–31,55°C) dan penurunan temperatur primer paling kecil pada susunan pelat gambar 4.1 dengan ∆Th = 8,39°C (41,48°C – 33,08°C)

Gambar 4.9 memperlihatkan bahwa seiring penambahan pelat maka terjadi kenaikan ∆Th, penurunan ∆Tc dan kenaikan efektifitas. Penurunan ∆Tc ini disebabkan oleh beberapa penukar panas yang mengambil sumber aliran air sekunder baru sehingga mempengaruhi temperatur sekunder keluar campuran.

Susunan pelat pada Gambar 4.8 laju aliran sekunder berubah dari 1200 gpm hingga 1600 gpm. Dengan perubahan aliran sekunder pada susunan pelat seperti Gambar 4.8 maka ∆Th yang paling besar saat laju aliran sekunder sebesar 1600 gpm dengan perubahan ∆Th = 10,19°C (41,48°C-31,29°C) dan nilai efektifitas = 0,9453.

Gambar 4.9 memperlihatkan perubahan ∆Th, ∆Tc dan efektifitas terhadap laju aliran sekunder. Pada Gambar 4.10. terlihat laju aliran sekunder ditambahkan dari 1200 gpm hingga 1600 gpm maka ∆Th bertambah, ∆Tc berkurang dan efektifitas naik. Temperatur aliran sekunder yang keluar dari penukar panas

semakin kecil karena adanya penambahan laju aliran sekunder.

Pada susunan pelat seperti Gambar 4.8 dengan variasi aliran primer berubah dari 950 gpm, 1000 gpm, 1050 gpm sampai 1150 gpm. Temperatur aliran primer yang paling kecil diperoleh saat laju aliran primer 950 gpm dan laju aliran sekunder 1200 gpm dengan ∆Th = 9,92°C (41,48°C-31,56°C) dengan efektifitas 0,92.

Gambar 4.10 memperlihatkan grafik perubahan ∆Th, ∆Tc dan efektifitas terhadap laju aliran primer. Saat laju aliran primer bertambah maka terjadi kenaikan ∆Tc, penurunan ∆Th dan penurunan efektifitas. Jika ∆Th semakin menurun maka temperatur keluaran aliran primer semakin naik begitu juga sebaliknya. Laju aliran primer harus selalu lebih kecil dari pada laju aliran sekunder karena jika laju aliran primer lebih besar dan terjadi kebocoran maka aliran primer akan mencemari aliran sekunder yang berhubungan dengan lingkungan luar. Oleh sebab itu pada penelitian ini laju aliran primer tidak bisa dinaikkan melebihi laju aliran sekunder.

Susunan pelat pada gambar 4.8 dengan perubahan laju aliran primer dan sekunder. Laju aliran primer berubah dari 950 gpm hingga 1150 gpm dan perubahan laju aliran sekunder dari 1200 gpm hingga 1600 gpm. Data hasil perhitungan dengan laju aliran primer dan sekunder tersebut ditampilkan pada Tabel 4.5. ∆Th yang paling kecil didapat saat laju aliran primer 950 gpm dan laju aliran sekunder 1200 gpm dengan nilai ∆Th = 9.9162°C (41,48°C-31,56°C).

Pada Gambar 4.11 terlihat bahwa saat laju aliran primer 950 gpm dan laju aliran sekunder 1200 gpm ∆Tp = 9.92°C, tidak berbeda jauh dengan laju aliran sekunder 1600 gpm dan laju aliran primer 1150 gpm dimana ∆Th = 9.93°C. Perbedaan yang tidak signifikan itu menyebabkan ∆Th pada Gambar 4.11 terlihat seperti garis lurus. Efektifitas pada penambahan laju aliran sekunder dan laju aliran sekunder tidak berbeda jauh.

Pada penukar panas dengan susunan pelat pada gambar 4.3 dengan aliran sekunder yang berubah dari 1200 gpm, 1300 gpm sampai dengan 1600 gpm diperoleh data pada Tabel 4.6. Pada tabel tersebut terlihat bahwa efektifitas dan ∆Th mengalami kenaikan. Jika ∆Th naik maka temperatur keluaran primer semakin kecil.

9,42

6,777,06 6,917,237,42

9,429,419,399,370,87

0,87 0,870,87 0,87

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

475 500 525 550 575

Laju Aliran Primer (gpm)

Tem

pera

tur

(K)

0,75

0,85

600 650 700 750 800

Laju Aliran Sekunder (gpm)

Efe

ktifi

tas

∆Tc, campur

∆Th, campur

Efektifitas

Pada Gambar 4.12 memperlihatkan perubahan ∆Th, ∆Tc dan efektifitas terhadap laju aliran sekunder. Pada Gambar 4.12 terlihat bahwa ∆Th,out semakin besar, ∆Tc semakin kecil dan efektifitas meningkat. Temperatur keluaran aliran primer yang paling rendah saat laju aliran primer 950 gpm dan laju aliran sekunder sebesar 1600 gpm diperoleh ∆Th = 10,13 °C (41,48°C -31,35°C) dengan efektifitas = 0,940.

Tabel 4.7 menunjukkan data perhitungan penukar panas dengan aliran primer yang dirubah dari 950 gpm, 1050 gpm, sampai 1150 gpm dan aliran sekunder tetap 1200 gpm dengan menggunakan susunan pelat pada gambar 4.3. Pada Tabel 4.7 terlihat bahwa ∆Th paling besar saat aliran primer 950 gpm dengan nilai sebesar 9,80°C dan ∆Th paling kecil saat aliran primer 1150 gpm dengan nilai 9,34.

Gambar 4.13 memperlihatkan hubungan perubahan laju aliran primer dengan ∆Th dan ∆Tc serta efektifitas penukar panas. Pada Gambar 4.13 terlihat jika laju aliran primer ditambah maka ∆Th turun dan ∆Tc naik, begitu juga dengan sebaliknya. Jika ∆Th semakin turun maka temperatur yang dihasilkan semakin panas seiring dengan penambahan laju aliran primer. Dari data dan Gambar pada susunan penukar panas Gambar 4.3 maka yang paling baik adalah saat aliran primer 950 gpm dan aliran sekunder 1200 karena pada aliran tersebut didapatkan nilai ∆Th = 9,34°C (41,48°C -32,14°C) dengan nilai efektifitas = 0.91.

Tabel 4.8 memperlihatkan data perhitungan untuk susunan pelat pada gambar 4.3 dengan perubahan laju aliran primer dan sekunder. Saat laju aliran primer 950 gpm maka laju aliran sekunder 1200 gpm, saat laju aliran 1050 gpm maka laju aliran sekunder 1300 gpm,laju aliran dirubah hingga laju aliran primer 1150 gpm dan laju aliran sekunder 1600 gpm.

Gambar 4.14 memperlihatkan perubahan ∆Th, ∆Tc dan efektifitas penukar panas terhadap laju aliran primer dan sekunder. Pada Gambar 4.14 terlihat ∆Th bertambah, ∆Tc berkurang dan efektifitas bertambah. Pada saat laju aliran primer sebesar 950 gpm dan sekunder sebesar 1200 maka didapatkan ∆Th = 9,8013°C (41,48°C -31,6737°C). Saat laju aliran primer 1150 gpm dan laju aliran sekunder 1600 didapatkan ∆Th = 9,8216°C (41,48°C -31,6534°C).

Pada perhitungan dengan variasi susunan pelat secara pararel dilakukan penambahan jumlah pelat seperti pada Gambar 4.15, dan diperoleh hasil perhitungan pada Tabel 4.9. Pada tabel tersebut dapat dilihat bahwa ∆Tc, ∆Th dan efektifitas tertinggi adalah ∆Tc= 7,11 °C; ∆Tp= 8,99 °C, E = 0,83, diperoleh dengan susunan pelat 3 tingkat secara paralel yang terdiri dari 144 pelat lama dan 150 pelat untuk 2 tingkat yang lainnya.

Dari Gambar 4.16 ditunjukkan bahwa nilai efektifitas mengalami kenaikan dengan penambahan pelat, maka dapat disimpulkan bahwa pelat penukar panas yang disusun secara paralel mampu memindahkan panas dari sistem pendingin primer ke sistem pendingin sekunder lebih baik jika dibandingkan dengan susunan 144 lembar.

Tabel 4.10 adalah hasil perhitungan berdasarkan susunan pelat seperti yang dinyatakan pada Gambar 4.17, dimana menggunakan 144 pelat lama ditambah dengan 60 lembar sebanyak 5 tingkat, diperoleh Th,out terendah, yaitu 32,36 °C, dan memiliki nilai ∆Tc dan ∆Th dan efektifitas tertinggi, yaitu ∆Tc= 7,22 °C; ∆Th= 9,12 °C dan E = 0,85, seperti yang ditampilkan pada Gambar 3.5.

Pada susunan paralel seperti pada Gambar 4.19, dimana diberi penambahan pelat secara bertahap 50 lembar, diperoleh hasil perhitungan seperti yang dinyatakan pada Tabel 4.11, dimana pada penambahan 300 pelat secara paralel diperoleh Th,out terendah, yaitu sebesar 32,11°C dan nilai ∆Tc, ∆Th dan efektifitas tertinggi, yaitu ∆Tc= 7,42 °C; ∆Th= 9,37 °C dan E = 0,87. Berdasarkan Gambar 3.7 diketahui bahwa, penambahan jumlah pelat pada susunan paralelnya memberikan nilai ∆Tc, ∆Th dan efektifitas yang semakin besar pula. Hal ini menunjukkan bahwa penambahan jumlah pelat akan menurunkan nilai Th,out.

Pada susunan paralel pelat 144 lembar dan 300 lembar diberi penambahan laju aliran sekunder dari 600 gpm hingga 850 gpm, secara bertahap di setiap cabang diperoleh hasil perhitungan pada Tabel 4.12. Tabel tersebut menunjukkan bahwa ∆Th dan efektifitas tertinggi , yaitu 31,53 °C dan 0,92 pada laju aliran sekunder sebesar 850 gpm. Dari keseluruhan perhitungan diperoleh Gambar 3.8 yang menunjukkan nilai ∆Th dan efektifitas mengalami kenaikkan sedangkan nilai ∆Tc menurun.

Susunan pelat yang diberi penambahan laju aliran primer (Mh) dari 475 gpm menjadi

575 gpm, secara bertahap disetiap cabang memberikan hasil perhitungan yang berlawanan dengan hasil perhitungan dengan menggunakan penambahan laju aliran sekunder. Hal ini ditunjukkan oleh Tabel 4.13 dan Gambar 4.22, dimana terlihat nilai ∆Th dan efektifitas mengalami penurunan sedangkan nilai ∆Tc naik. Dari Tabel 4.13 tersebut menunjukkan bahwa penambahan (Mh) menyebabkan kenaikkan temperatur primer keluarannya (Th,out). Pada Mh = 475 gpm menghasilkan Th = 32,11 °C sedangkan pada Mh = 575 gpm menghasilkan Th = 32,78°C.

Karena penambahan laju aliran primer, disamping menyebabkan kenaikan Th,out, juga menyebabkan air di dalam teras reaktor yang mengandung radiasi cepat mencapai permukaan tangki. Maka penambahan laju aliran primer yang tinggi tidak diperkenankan dalam teras reaktor.

Penambahan laju aliran primer (Mh) dan laju aliran sekunder (Mc) pada susunan paralel menyebabkan kenaikan pada ∆Th dan penurunan pada ∆Tc sedangkan nilai efektifitasnya tetap. Dari hasil perhitungan pada Tabel 4.14 diketahui bahwa pada Mh = 550 gpm, Mc = 750 gpm memberikan hasil yang paling baik jika dibandingkan dengan yang lain, karena memiliki nilai ∆Tc lebih besar.

desain sistem penukar panas pada reaktor nuklir di pusat teknologi nuklir bahan dan radiometri-batan

Documents