RANCANG BANGUN HEAT EXCHANGER TUBE NON FIN SATU PASS, SHELL TIGA PASS UNTUK MESIN PENGERING EMPON-EMPON

Ukuran: px

Mulai penontonan dengan halaman:

Download "RANCANG BANGUN HEAT EXCHANGER TUBE NON FIN SATU PASS, SHELL TIGA PASS UNTUK MESIN PENGERING EMPON-EMPON"

Johan Sudirman
6 tahun lalu
Tontonan:

TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN HEAT EXCHANGER TUBE NON FIN SATU PASS, SHELL TIGA PASS UNTUK MESIN PENGERING EMPON-EMPON Disusun Sebagai Syarat Untuk Menyelesaikan Progam Studi Strara 1 Pada

1 TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN HEAT EXCHANGER TUBE NON FIN SATU PASS, SHELL TIGA PASS UNTUK MESIN PENGERING EMPON-EMPON Disusun Sebagai Syarat Untuk Menyelesaikan Progam Studi Strara 1 Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Disusun oleh: DONA SETIAWAN D JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2017 i

2 ii

3 iii

4 iv

5 MOTTO Kita akan menyesal bila mimpi yang kita kejar akhirnya gagal, Tapi kita akan lebih menyesal bila kita tidak mencoba untuk mengejarnya Selama masih belum 0%, Segalanya masih mungkin dilakukan Masalah dan coba\an terus menerus menghampiri. kalau bukan kita yang melakukan sesuatu, lalu siapa lagi yang akan menolong v

6 HALAMAN PERSEMBAHAN Dengan rasa hati senang karya sederhana ini dapat terselesaikan yang kupersembahkan kepada : 1. Kedua orangtua yang selalu memberi dukungan berupa semangat, doa, dan material. 2. Kembaran dan adik yang selalu memotivasi dan menemani sehari-hari. 3. Seluruh teman dekat ataupun teman jauh yang selalu mendorong supaya cepat wisuda. 4. Seluruh teman-teman teknik mesin yang selalu menemani dalam bangku perkuliahan. Semoga tugas akhir ini membawa manfaat, saya selaku penulis hanya bisa mengucapkan terima kasih. vi

7 ABSTRAKSI RANCANG BANGUN HEAT EXCHANGER TUBE NON FIN SATU PASS, SHELL TIGA PASS UNTUK MESIN PENGERING EMPON- EMPON Dona Setiawan, Sartono Putro ir. MT. Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartasura ardona69@gmail.com Heat Exchanger atau penukar kalor adalah alat yang berfungsi menukar kalor antara dua fluida yang berbeda temperatur tanpa mencampurkan kedua fluida tersebut. Tujuan penelitian ini adalah mengetahui pengaruh variasi mass flow rate pada Heat Exchanger tube non fin satu pass shell tiga pass untuk pengeringan kunir. Dengan variasi mass flow rate 0,027, 0,030, dan 0,32 kg/s Cara kerja dari heat exchanger ini adalah pertama fluida dingin berupa udara dari blower mengalir masuk ke dalam Heat Exchanger, didalam heat exhanger fluida dingin akan menerima kalor dari fluida panas yang mengalir dalam shell yang sebelumnya dipanaskan oleh kompor, dan setelah itu fluida dingin tersebut keluar dari heat exchanger dan masuk ke dalam mesin pengering empon-empon. Hasil kalor yang optimal didapatkan pada variasi mass flow rate fluida dingin 0,032 kg/s. Jadi disimpulkan bahwa semakin besar mass flow rate fluida dingin maka perubahan temperatur dan kalor mass flow rate fluida dingin semakin besar. Kata kunci : Alat Penukar Kalor, mass flow rate, Kalor, fluida vii

8 ABSTRACTS RANCANG BANGUN HEAT EXCHANGER TUBE NON FIN SATU PASS, SHELL TIGA PASS UNTUK MESIN PENGERING EMPON- EMPON Dona Setiawan, Sartono Putro ir. MT. Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartasura ardona69@gmail.com Heat Exchanger is device that facilitate the exchange of heat between two fluids that are at different temperatures while keeping them from mixing with each other. This research is aimed at fidding an influence of mass flow rate variety of Heat Exchanger tube non fin one pass and shell three pass for turmeric drainage. The mass flow rate variety 0,027, 0,030, and 0,32 kg/s The steps of Heat Exchanger is, first, cold fluid such as air from the blower to flow into the heat exchanger, in the heat exhanger cold fluid will receive heat from hot fluid flowing in a shell that is pre-heated by the stove, and after that cold fluid is out of heat exchanger and into the engine medicinal dryer. The optimum heat found at variety of cold fluid mass flow rate kg/s. The result of this research show that, if the cold fluid mass flow rate of air are bigger, it is means that temperature different dan heat of cold fluid mass flow rate is bigger. Keywords : Heat Exchanger, Mass Flow Rate, Heat, Fluid viii

9 ix

10 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI... ii HALAMAN PERSETUJUAN... iii HALAMAN PENGESAHAN... iv LEMBAR MOTTO... v HALAMAN PERSEMBAHAN... vi ABSTRAKSI... vii ABSTRACTS... ix KATA PENGANTAR... ix DAFTAR ISI... x DAFTAR GAMBAR... xii DAFTAR TABEL....xiv DAFTAR RUMUS....xv DAFTAR SIMBOL....xvi DAFTAR DIAGRAM....xvii BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Perumusan Masalah Tujuan Penelitian Batasan Masalah Sistematika Penulisan Laporan... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI Tinjauan Pustaka Landasan Teori Teori Kesetimbangan Kalor Perpindahan Kalor x

11 2.2.3 Perpindahan Kalor Gabungan Antara Konveksi dan Konduksi Metode LMTD dan Meode NTU Standarisasi Alat Penukar Kalor Jenis-jenis Heat Exchanger BAB III METODOLOGI PENELITIAN Bahan Penelitian Alat-alat Penelitian Rancangan Penelitian Tempat Penelitian Prosedur Penelitian BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN DATA Data Dimensi Alat Penukaran Kalor Data Hasil Pengujian Analisa Pehitungan Pembahasan BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xi

12 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Konsep Kesetimbangan Kalor... 7 Gambar 2.2 Perpindahan Kalor Konduksi pada Dinding Datar... 9 Gambar 2.3 Perpindahan Kalor Konduksi Pada Dinding Pipa Gambar 2.4 Perpindahan kalor konveksi pada Dinding Datar Gambar 2.5 Skema Perpindahan Kalor Gabungan Gambar 2.6 Perpindahan Kalor Gabungan Gambar 2.7 Variasai Perbedaan Temperatur Pada Heat Exchanger Gambar 2.8 Diagram faktor Koreksi (F) untuk single pass cross flow unmixed Gambar 2.9 Diagram Keefektifan Heat Exchanger cross-flow unmixed 18 Gambar 2.10 Aliran Double Pipe Heat Exchanger Gambar 2.11 Bentuk Susunan Tabung Gambar 2.12 Shell and Tube Heat Exchanger Gambar 3.1 Tabung Gas LPG Gambar 3.2 Kunir Gambar 3.3 Desain Heat Exchanger Tube non fin satu pass shell tiga pass Gambar 3.4 Aliran fluida pada Heat Exchanger Tube non fin satu Pass shell tiga pass Gambar 3.5 Mesin Pengering Empon-empon Gambar 3.6 Blower Gambar 3.7 Kompor Gambar 3.8 Thermocouple Gambar 3.9 Anemometer xii

13 Gambar 3.10 Timbangan Digital Gambar 3.11 Timbangan Analog Gambar 3.12 Stopwatch Gambar 3.13 Diagram Alir Penelitian Gambar 3.14 Instalasi Pengujian Gambar 4.1 Menentukan Nilai NTU dengan Diagaram NTU Gambar 4.2 Pengaruh Mass Flow Rate Fluida Dingin (ṁ c ) Terhadap Perubahan Temperatur Fluida dingin ( T c ) Gambar 4.3 Pengaruh Mass Flow Rate Fluida Dingin (ṁ c ) Terhadap Kalor yang Diterima Fluida Dingin(q c ) Gambar 4.4 Pengaruh Mass Flow Rate Fluida Dingin (ṁ c ) Terhadap Koefisien Perpindahan Kalor Total(U) Gambar 4.5 Pengaruh Mass Flow Rate Fluida Dingin (ṁ c ) Terhadap Koefisien Perpindahan Kalor Fluida Dingin(h c ) Gambar 4.6 Pengaruh Mass Flow Rate Fluida Dingin (ṁ c ) Terhadap Effisiensi (η) Gambar 4.7 Pengaruh Mass Flow Rate Fluida Dingin (ṁ c ) Terhadap Perubahan Massa Kunir ( m kunir ) xiii

14 DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Data Hasil Pengujian Heat Exchanger Tabel 4.2 Data yang Didapat dari Tabel Lampiran Tabel 4.3 Hasil Perhitungan xiv

15 DAFTAR RUMUS Rumus 1.1 Rumus Mencari Kalor (q)... 7 Rumus 1.2 Teori Kesetimbangan Kalor... 7 Rumus 1.3 Perpindahan Kalor Konduksi Pada Dinding Datar... 9 Rumus 1.4 Perpindahan Kalor Konduksi Pada Dinding Datar... 9 Rumus 1.5 Perpindahan Kalor Konduksi Pada Dinding Pipa Rumus 1.6 Perpindahan Kalor Konveksi Pada Dinding Datar Rumus 1.7 Perpindahan Kalor Radiasi Rumus 1.8 Menentukan Hambatan Perpindahan Kalor Rumus 1.9 Menentukan Nilai Koefisien Perpindahan Kalor Rumus 2.0 Menentukan Angka Reynold Rumus 2.1 Menentukan Angka Nusselt Rumus 2.2 Menentukan Angka Nusselt Rumus 2.3 Menentukan koefisien Perpindahan Kalor Rumus 2.4 Metode LMTD Rumus 2.5 Menentukan Rumus 2.6 Menentukan Raiso Temperature P Rumus 2.7 Menentukan Raiso Temperature R Rumus 2.8 Menentukan Keefektifan Perpindahan Kalor ( ) Rumus 2.9 Menentukan Kalor dengan kapasitas kalor Rumus 3.0 Menentukan q max Rumus 3.1 Menentukan rasio Kapasitas Kalor Rumus 3.2 Menentukan NTU xv

16 DAFTAR SIMBOL Simbol q m ṁ Cp ΔT = Perpindahan Kalor (J) atau (W) = massa (kg) = massa fluida (kg/s) = Kalor Jenis Benda (kj/kgk) = Perubahan Suhu (K) K = Konduktivitas Thermal (W/m 2 K) A = Luas Permukaan (m 3 ) R wall = Hambatan pada dinding h = Koefisien perpindahan kalor (W/m 2 K) U = Koefisien Perpindahan Kalor Total (W/m 2 K) Re = Bilangan Reynold = Viskositas absolut fluida (kg/m.s) v Nu F T LMTD P R = Viskositas kinematik fluida = Bilangan Nuselt = Faktor koreksi = Perbedaan temperatur rata-rata logaritma (K) = Rasio temperatur P = Rasio temperatur R = Keefektifan perpindahan kalor q max C = Perpindahan kalor maksimal (W) = Kapasitas Kalor (W/K) xvi

17 NTU = Number of Transfer Unit η = Efisiensi (%) Subskrip c h = Cool = Hot xvii

18 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 Desain Heat Exchanger 3D Lampiran 2 Desain Heat Exchanger 2D Lampiran 3 Desain Shell Lampiran 4 Desain Smoke Box Lampiran 5 Desain Tub Lampiran 6 Shell Plate Lampiran 7 Tabel Properti Udara Lampiran 8 Tabel Properti CO 2 Lampiran 9 Tabel HHV Lampiran 10 Diagram NTU Lampiran 11 Hasil Pengeringan dan Set-Up Pengujian Lampiran 12 Bagian-bagian Heat exchanger xviii

dokumen-dokumen yang mirip

RANCANG BANGUN HEAT EXCHANGER TUBE FIN TIGA PASS SHELL SATU PASS UNTUK MESIN PENGERING EMPON-EMPON

TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN HEAT EXCHANGER TUBE FIN TIGA PASS SHELL SATU PASS UNTUK MESIN PENGERING EMPON-EMPON Disusun Sebagai Syarat Untuk Menyelesaikan Progam Studi Strara 1 Pada Jurusan Teknik Mesin