STUDI EKSPERIMEN ANALISA PERFORMANCE COMPACT HEAT EXCHANGER LOUVERED FIN FLAT TUBE UNTUK PEMANFAATAN WASTE ENERGY

Transkripsi

1 Tugas Akhir STUDI EKSPERIMEN ANALISA PERFORMANCE COMPACT HEAT EXCHANGER LOUVERED FIN FLAT TUBE UNTUK PEMANFAATAN WASTE ENERGY Oleh: Taqwim Ismail Dosen Pembimbing: Ary Bachtiar K. P, ST., MT., P.hD

2 Tugas Akhir Latar Belakang 1. Kebutuhan Energi yang terus meningkat. 2. Potensi Waste Energy yang melimpah di indonesia. 3. Memanfaatkan waste energy misalnya dari pembangkit listrik tenaga diesel.

3 Heat Recovery for Waste Energy Tugas Akhir

4 Tugas Akhir Rumusan Masalah 1 2 Bagaimana mendesain Heat Exchanger yang sesuai untuk memanfaatkan waste energy misalnya pada PLTD. Bagaimana menganalisa secara eksperimen performance dari Heat Exchanger yang telah di desain.

5 Tugas Akhir Tujuan Penelitian 1 2 Merancang Heat Exchanger yang sesuai untuk memanfaatkan waste energy misalnya pada PLTD.. Menganalisa secara eksperimen performance dari Heat Exchanger yang telah di desain..

6 Batasan Masalah Kondisi operasi Heat Exchanger diasumsikan dalam kondisi Steady State. Analisa Fouling tidak diperhitungkan. Aliran dalam pipa diasumsikan aliran fully develop flow. Diasumsikan tidak ada kebocoran dalam sistem. Perubahan energi kinetik dan potensials angat kecil sehingga dapat diabaikan. Perpindahan panas secara radiasi diabaikan. Pengambilan data dilakukan dalam skala laboratorium

7 Tugas Akhir Tinjauan Pustaka Compact Heat Exchanger Louvered Fin

8 Tugas Akhir Tinjauan Pustaka Louvered Fin Flat Tube, Surface 3/8-8.7

9 Tugas Akhir Dimensi Compact Heat Exchanger Tipe Louvered Fin Flat Tube Luas Permukaan Tube Efektif A tube = ( Luas Permukaan Fin Efektif A f = A HE x β

10 Luas Permukaan Efektif Total A HE = Free Flow Area A ff = Effisiensi Fin Efisiensi Fin Tunggal Efisiensi Overall Fin =. h / / = 1 1 = Grafik

11 Tugas Akhir Overall Heat Transfer Coefficient Overall Heat Transfer Coefficient 1 = 1 h + 1 h

12 Perancangan Compact Heat Exchanger Metode Long Mean Temperatur Difference ( ) = =.

13 Analisa Performance Compact Heat Exchanger Ratio Heat Capacity Rate = Number of Transfer Unit Effectiveness = =

14 Tugas Akhir Overall Heat Transfer Coefficient Overall Heat Transfer Coefficient =.

15 Tugas Akhir Penelitian Terdahulu Hasil penelitian tentang Studi Experimental Pengaruh Perubahan Jenis Radiator terhadap Unjuk Kerja Mesin Sinjai yang dilakukan oleh Dwi Cahyo Andrianto (2013) effectiveness Radiator ε straight Louver n(rpm)

16 Tugas Akhir Penelitian Terdahulu Shekh Nisar Hossain Rubaiyat, Saiful Bari (2010). Penelitian tentang Waste heat recovery using shell and tube heat exchanger from the exhaust of an automotive engine.

17 Tugas Akhir Penelitian Terdahulu Pada artikel George Thomas Hall dan James Edwin Marthinuss Jr yang berjudul Air Cooled Heat Exchanger Design meneliti tentang pengaruh beberapa parameter yang menjadi pertimbangan untuk design HE meliputi perpindahan panas, pressure drop, ukuran dan berat. Hasil penelitian sebagai berikut:

18 Sistematika Penelitian Tugas Akhir

19 Tugas Akhir Skema Instalasi Percobaan Compact Heat Exchanger

20 Instalasi Percobaan Compact Heat Exchanger Tugas Akhir

21 Diagram Perancangan Compact Heat Exchanger = = 4. ṁ... =. h = /3 = 2/3 h =. h =.. =. 2 = h 1/2 3/2 0 =

22 A B 1 = 1 h + 1 h 0.1 Dimensi HE : Panjang tube, Jumlah tube, Bentuk susunan tube, Panjang Fin, Jumlah Fin, Tebal Fin End

23 Diagram Alir Pengambilan Data

24 Diagram Alir Analisa Data Start Kecepatan Putaran Fan, Th.i, Th.o, Tc.i, Tc.o, Flow Air, Pc.i, Pc.o, Dimensi Existing Compact Heat Exchanger Memilih data pada Vfan = 1 (Low) Cc = ṁair.cpair Ch = ṁudara.cpudara Jika Cc > Ch maka Jika Cc < Ch maka = h = h =.. ( h. h. ). ( h.. ) Vfan = Vfan - 1 = Menghitung overall heat transfer coefficient = h. Vfan = 3 (High) Effectiveness, NTU, overall heat transfer coefficient, Cr End

25 Tugas Akhir Hasil Percobaan Grafik Heat Transfer = f (Reynold Number Udara) Grafik Effectiveness = f (Reynold Number Udara) Grafik NTU = f (Reynold Number Udara) Grafik NTU - Effectiveness Grafik Overall Heat Transfer Coefficient = f (Reynold Number Udara) Grafik ΔT LMTD = f (Reynold Number Udara)

26 Grafik Hasil Percobaan Tugas Akhir q aktual (kw) q aktual = f(re udara ) Re udara q aktual udara q aktual air

27 Grafik Hasil Percobaan Tugas Akhir Effectiveness Effectiveness = f(re udara ) Effectiveness Re udara

28 Grafik Hasil Percobaan Tugas Akhir 5 NTU = f(re udara ) 4 NTU NTU Re udara

29 Grafik Hasil Percobaan Tugas Akhir ɛ NTU = f(ɛ) NTU Cr = 1 Cr = 0.75 Cr = 0.5 Cr = 0.25 Cr = 0 High Medium Low Desain

30 Grafik Hasil Percobaan Tugas Akhir 30 U = f(re udara ) U (W/m 2.K) Re udara Overall Heat Transfer Coefficient

31 Grafik Hasil Percobaan Tugas Akhir ΔT LMTD = f(re udara ) ΔT LMTD (K) ΔTLMTD Re udara

32 Kesimpulan Tugas Akhir Flat Tube Tebal tube mm Lebar tube mm Panjang tube 300 mm Jumlah tube 34 Bentuk susunan tube Aligned Jarak tube transversal ( ST) mm Jarak tube arah longitudinal ( SL ) 6.35 mm Fin Jumlah fin 4000 Tebal fin mm Lebar fin mm Core Compact Heat Exchanger Tinggi Compact Heat Exchanger 300 mm Panjang Compact Heat Exchanger 400 mm Lebar Compact Heat Exchanger 12 mm

33 Kesimpulan Heat transfer aktual pada Compact Heat Exchanger yang telah diuji memiliki nilai yang konstan pada sisi air yaitu kw dan pada sisi udara memiliki nilai maksimal pada Re udara = yaitu kw Nilai Effectiveness maksimal dari Compact Heat Exchanger yang telah diuji adalah ɛ = pada putaran fan low Nilai NTU maksimal dari Compact Heat Exchanger yang telah diuji adalah NTU = pada putaran fan low

34 Kesimpulan 4. Nilai overall heat transfer coefficient maksimal dari Compact Heat Exchanger yang telah diuji adalah U = W/m 2 K pada putaran fan high

35 Saran Tugas Akhir Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dengan memvariasikan flow air agar diketahui performance maksimal lebih detail dari Compact Heat Exchanger untuk memanfaatkan Waste Energy. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dengan menggunakan tipe Fin yang berbeda agar dapat diketahui tipe Fin yang memiliki performance maksimal untuk memanfaatkan Waste Energy.

36 Tugas Akhir