ANALISA DESAIN DAN PERFORMA KONDENSOR PADA SISTEM REFRIGERASI ABSORPSI UNTUK KAPAL PERIKANAN Jurusan Teknik Sistem Perkapalan Fakultas Teknologi Keluatan Institut Teknolgi Sepuluh Nopember Surabaya 2011 Mochamad Isa Anshori 4207 100 095
Dapat mengurangi berapa banyak es balok? Bagaimana desain kondensor yang efektif dalam sistem sste pendingin ini? Type kondensor mana yang akan digunakan pada sistem pendingin ini?
Mengurangi Es balok sebesar 25% dari 200 Es balok. Merancang ea gsuatu komponen kondensor dari sistem sste pendingin absorbsi sebesar 3,8018 Kw. Membuat kondensor dari sistem pendingin absorpsi dengan skala sebenarnya.
Prinsip kerja refrigerasi absorbsi
Prinsip kerja refrigerasi absorbsi Panas untuk sistem refrigrasi absorpsi uap dapat diberikan dbe oleh oe limbah panas as yang diambil da dari proses,generator diesel,dll. Dalam kasus tersebut sistem absorpsi memerlukan listrik hanya untuk menjalankan pompa.tergantung pada suhu yang diperlukan dan biaya energy,mungkin akan ekonomis apabila membangkitkan panas/steam untuk mengoperasikan sistem absorpsi.
KONDENSOR Kondensor adalah salah satu jenis alat penukar kalor (heat exchanger) untuk mengkondensasi uap menjadi zat cair. Macam-macam kondensor Kondensor dengan pendinginan air (water cooled) Kondensor dengan pendinginan udara (air cooled) Kondensor dengan pendinginan i campuran air dan udara (evaporative)
Kondensor dengan pendinginan air (water cooled) kondensor ini punya 3 type, yaitu : 1. Shell and tube 2. Shell and coil 3. Double tube
Kondensor dengan pendinginan udara (air cooled) Faktor penting untuk menentukan kapasitas kondensor adalah : 1. Luas permukaan yang diinginkan. 2. Jumlah udara permenit yang dipakai untuk mendinginkan. 3. Perbedaan suhu antara bahan pendingin dengan udara.
parameter Type/Value Heat Exchanger Type D o = 0,0127m0127 D i = 0,0117m Cooling water inlet temp. 27 0 C Cooling water outlet temp. 29 0 C Mass flow rate (m) 0,455 kg/s Condensor Load (Qc) 3,8018 Kw Condensing water vapour temp. 100 to 45 0 C Condensing water vapour pressure 9,58 kpa Condensing water vapour mass flow rate 0,0015 kg/s
poperti air pendingin pada temperatur (27+29)/2=2828 0 C =997,5 kg/m 3 v =8,365E-07 m 2 /s K =0,61 w/m 0 c Pr =5,72 Cp =4178 J/Kg 0 C m =Qc/(Cp* t) =3802/(4178 x 2) =0,454978 kg/s
Kondensor diletakkan secara horizontal sehinggan diberikan heat transfer coeffisien rata-rata Dimana, h m =koeffisien rata-rata perpindahan panas (W/m 20 C) g = gaya gravitasi (m/s) = 3 1 massa jenis air (kg/m ) v = massa jenis uap air (kg/m 3 ) h fg = kalor laten (Kj/Kg) k 1 = konduktivitas thermal (W/m 0 C) = diameter luar tube (m) D o 1 = viscositas absolut air (Kg/ms) T v = temperatur uap ( 0 C) T w = temperatur dinding ( 0 C)
Temperatur rata-rata dari condensor film adalah (45+28)/2 = 36,5 0 C 1 = 993 kg/m 3 v = 1,1774 kg/m 3 h fg = 2415,8 J/Kg k 1 = 0,632 W/m 0 c 1 = 0,000651 Kg/ms T v =45 0 C T w =28 0 C g = 9,8 m/s 2 h m = 1857,43 W/m 20 C
koeffisien perpindahan panas keseluruhan (U) adalah: Dimana: D 0 = diameter luar tube (m) D i = diameter dalam tube (m) F i & F 0 = faktor kesalahan (fouling factor) pada luar dan dalam permukaan tube = 0.09x10-3 m 20 C/W k = konduktivitas thermal pada material (W/mK) (karena material yang digunakan stainless steel maka nilai konduktivitas thermalnya adalah 16 W/m- 0 C untuk suhu 25 0 C )
U = 969,3597 W/m 2 0 C Setelah nilai U (koeffisien panas rata-rata) selanjutnya akan menghitung Tm dengan menggunakan rumus: = Perbedaan temperatur panas dan dingin fluida pada waktu masuk =Perbedaan temperature panas dan dingin fluida pada waktu keluar
T 0 = 71 0 C T L = 18 0 C Setelah Tm diketahui dapat dicari berapa luasan yang dibutuhkan untuk mendinginkan refrigran yang masuk ke kondensor.
A = 3801,8 / 969,3597 x =0,587599 m² t = 14,73 meter (diambil 15 meter).
Spesifikasi Tube yang akan dijadikan kondensor Data dan Ukuran Kondensor Tube: Panjang (L) = 15000 mm Diameter luar (D 0 ) = 12,7 mm Diameter dalam (D i ) = 11,7 mm Shell: Panjang (L) = 750 mm Diameter luar (D 0 ) = 300 mm Diameter dalam (D i ) = 297 mm
Performa Kondensor Berikut adalah hasil analisis matematis dengan memvariasikan perbedaan suhu air untuk mendinginkan i refrigran. Performa Kondensor Qc (Kw w) 3900 3700 3500 3300 3100 2900 2700 2500 performa kondensor 4 5 6 7 Tm (⁰C)
generator kondensor absorber evaporator Foto sistem pendingin absorpsi
Refrigran masuk Air masuk Refrigran keluar Air keluar
Gambar alat kondensor Gambar kondensor tampak samping & tampak atas
Berdasarkan dari apa yang telah dihitung di atas tentang desain dan pembuatan kondensor pada sistem pendingin absorpsi maka, dapat disimpulkan sebagai berikut: Dari hasil perhitungan bahwa sistem pendingin ini didesain untuk dapat mengurangi 25% es balok. Untuk menghasilkan kapasitas (Qc) sebesar 3,8018 Kw pada kondensor dibutuhkan tube sepanjang 15 meter dengan diameter luar 12,7 mm, dan diameter dalam 11,7 mm dengan diameter shell sebesar 300 mm, dan memiliki panjang 750 mm. Semakin besar kapasitas kondensor maka ukuran tube yang dibutuhkan akan semakin panjang, jadi ukuran kondensor berbanding lurus dengan besarnya kasitas yang dihasilkan.
Nilai Tm juga berpengaruh pada besar kecilnya kapasitas yang dihasilkan kondensor. Semakin kecil nilai Tm semakin kecil pula kapasitas kondensor yang dihasilkan, sebaliknya semakin besar nilai Tm maka, semakin besar kapasitas yang dihasilkan. Dari beberapa type kondensor dipilih kondensor dengan type shell and tube. Type tersebut dipilih karena dinilai paling efektiv diterapkan dalam sistem refrigrasi absorbsi ini. Hal ini dikarenakan dengan menggunakan pendinginan air maka proses pengkondensasian akan lebih cepat dan efektif,juga relatif murah/ekonomis.