ANALISA PENGARUH VARIASI LAJU ALIRAN UDARA TERHADAP EFEKTIVITAS HEAT EXCHANGER MEMANFAATKAN ENERGI PANAS LPG Oleh : I Made Agus Wirawan Pembimbing : Ir. Hendra Wijaksana, M.Sc. Ketut Astawa, ST., MT. ABSTRAK Efektivitas heat exchanger biasanya dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain bentuk heat exchanger, arah aliran dan kecepatan udara yang masuk dalam heat exchanger. Dalam penelitian ini ingin diuji bagaimana pengaruh variasi laju aliran udara terhadap efektivitas heat exchanger yang memanfaatkan energi panas LPG. Penelitian ini dilakukan dengan mentransfer energi panas LPG ke udara yang dialirkan didalam box pemanas pada alat heat exchanger. Dalam pengujiannya dirancang alat dengan memvariasikan laju aliran udara pada 0,005 m 3 /dt, 0,01 m 3 /dt, 0,015 m 3 /dt, 0,02 m 3 /dt dan 0,025 m 3 /dt didalam box pemanas pada heat exchanger. Pengujian akan dilakukan dengan waktu 120 menit, untuk setiap pengujian variasi. Setelah data temperatur untuk setiap pengujian variasi diperoleh selanjutnya dilakukan perhitungan untuk mengetahui nilai efektivitas dari alat. Dari hasil pengujian dan perhitungan yang telah dilakukan, peningkatan laju aliran udara yang diberikan didalam box pemanas pada alat heat exchanger berbanding lurus dengan nilai efektifitas yang dihasilkan. Dari pengujian dengan memvariasikan laju aliran udara paling tinggi 0,025 m 3 /dt, diperoleh nilai efektivitas alat sebesar 0,356. Kata Kunci : Analisa efektivitas, Variasi laju aliran udara, Heat exchanger, Bahan bakar LPG iii
ANALYSIS EFFECT AIR FLOWRATE VARIATION TO EFFECTIVENESS OF HEAT EXCHANGER USE THE HEAT ENERGY OF LPG By Suvervisor : I Made Agus Wirawan : Ir. Hendra Wijaksana, M.Sc. Ketut Astawa, ST., MT. ABSTRAC The effectiveness of heat exchangers are usually influenced by several factors, among other forms of heat exchangers, flow direction and speed of air entering in a heat exchanger. In this study want to test how the effect of variations in air flow rate on the effectiveness of heat exchangers that utilize heat energy LPG. This research was carried out by transferring the heat energy of LPG into the air that flowed in the box heater on heat exchangers. In use in the design by varying the air flow rate at 0,005 m 3 /s, 0.01 m 3 /s, 0,015 m 3 /s, 0.02 m 3 /s and 0,025 m 3 /s in the box the heater on heat exchanger. Tests will be performed with a time of 120 minutes, for each test variation. After the temperature data for each test variations were then performed calculations to determine the value of the effectiveness of the heat exchanger. From the results of tests and calculations have been carried out, the increase in air flow rate given in the box on the appliance heat exchanger heating is directly proportional to the effectiveness of the resulting value. From the test by varying the air flow rate highest 0,025 m 3 /s, the value of the effectiveness of the tools at 0.356. Keywords: Analysis of the effectiveness, Variation of air flowrate, Heat exchanger, Fuel LPG iv
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat dan rahmad-nya penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul Analisa Pengaruh Variasi Laju Aliran Udara Terhadap Efektivitas Heat Exchanger Memanfaatkan Energi Panas LPG Dalam penulisan skripsi ini penulis banyak mendapatkan bantuan serta bimbingan dari beberapa pihak, maka melalui kesempatan ini penulis mengahaturkan terima kasih kepada : 1. Bapak Dr. Ir. I Ketut Gede Sugita, MT. Selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Udayana. 2. Bapak Ir. Hendra Wijaksana, M.Sc. Selaku Dosen Pembimbing I dan Bapak Ketut Astawa, ST., MT.Selaku Dosen Pembimbing II. 3. Bapak/Ibu dosen, serta staf pegawai Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Udayana. 4. Semua pihak dan kawan-kawan Jurusan Teknik Mesin yang telah membantu dalam penyelesaian skripsi. Dengan segala kerendahan hati, penulis menyadari skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan, maka dari itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari berbagai pihak untuk dapat menyempurnakan skripsi ini. Penulis mohon maaf apabila ada kekurangan atau kesalahan dalam penulisan proposal skripsi ini. Bukit Jimbaran, Juli 2016 Penulis v
DAFTAR ISI Halaman LEMBAR PENGESAHAN... i LEMBAR PERSETUJUAN.... ii ABSTRAK... iii ABSTRAC... iv KATA PENGANTAR... v DAFTAR ISI... vi DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR TABEL... ix DAFTAR LAMPIRAN... x BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Rumusan Masalah... 2 1.3 Tujuan Penelitian... 2 1.4 Batasan Masalah... 2 1.5 Manfaat Penelitian... 3 BAB II DASAR TEORI... 4 2.1 Perpindahan Kalor... 4 2.1.1 Perpindahan Kalor Konduksi... 5 2.1.2 Perpindahan Kalor Konveksi... 5 2.1.3 Perpindahan Kalor Radiasi.. 6 2.2 Kalor... 7 2.2.1 Kalor Sensibel... 8 2.2.2 Kalor Laten... 8 2.3 Alat Penukar Kalor... 9 2.3.1 Penukar Kalor Aliran Berpapasan... 9 2.3.2 Penukar Kalor Aliran Searah... 10 2.3.3 Penukar Kalor Aliran Silang... 10 2.4 Bahan Bakar... 11 2.4.1 Jenis-jenis Bahan Bakar... 12 2.4.2 Bahan Bakar Cair... 12 2.4.3 Bahan Bakar Padat... 12 2.4.4 Biomassa... 12 2.4.5 Bahan Bakar Gas... 13 2.5 Isolasi Panas... 14 2.6 Konstruksi Alat Penukar Kalor... 14 2.6.1 Menghitung Efektivitas Heat Exchanger... 15 BAB III METODE PENELITIAN... 17 3.1 Deskripsi Penelitian... 17 3.2 Variabel Penelitian... 18 3.3 Konstruksi Heat Exchanger... 18 vi
3.4 Pengambilan Data... 20 3.4.1 Alat dan Bahan Penelitian...... 20 3.4.2 Penempatan Alat Ukur.... 21 3.5 Prosedur Pengujian..... 22 3.6 Pengolahan Data Pengujian... 23 3.7 Analisa Performansi... 24 3.8 Waktu dan Tempat Penelitian. 24 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN... 25 4.1 Analisa Data Pengujian... 25 ` 4.2 Data Hasil Pengamatan... 23 4.3 Perhitungan Efektivitas Heat Exchanger... 27 4.3.1 Perhitungan Perpindahan Panas Maksimal... 27 4.3.2 Perhitungan Perpindahan Panas Sebenarnya... 27 4.3.3 Perhitungan Efektivitas Heat Exchanger... 28 4.3.4 Hasil Perhitungan Efektivitas Heat Exchanger... 28 4.4 Analisa Efektivitas dari Heat Exchanger... 30 BAB V PENUTUP... 32 5.1 Kesimpulan... 32 5.2 Saran... 32 DAFTAR PUSTAKA... 33 LAMPIRAN... 34 vii
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Perpindahan konduksi pada dinding... 5 Gambar 2.2 Perpindahan panas konveksi... 6 Gambar 2.3 Perpindahan panas radiasi... 7 Gambar 2.4 Aliran Counter Flow... 10 Gambar 2.5 Aliran Parallel Flow... 10 Gambar 2.6 Aliran Cross Flow... 11 Gambar 2.7 Skema Aliran Cross Flow... 14 Gambar 2.8 Konstruksi Alat Heat Exchanger... 15 Gambar 3.1 Konstruksi Heat Exchanger... 19 Gambar 3.2 Skematik Heat Exchanger... 21 Gambar 4.1 Grafik Efektivitas Heat Exchanger... 30 viii
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 4.1 Data Hasil Pengujian Variasi Laju Aliran Udara 0,005 m 3 /dt... 25 Tabel 4.2 Data Hasil Pengujian Variasi Laju Aliran Udara 0,01 m 3 /dt... 26 Tabel 4.3 Data Hasil Pengujian Variasi Laju Aliran Udara 0,015 m 3 /dt... 26 Tabel 4.4 Data Hasil Pengujian Variasi Laju Aliran Udara 0,02 m 3 /dt... 26 Tabel 4.5 Data Hasil Pengujian Variasi Laju Aliran Udara 0,025 m 3 /dt... 26 Tabel 4.6 Data Hasil Perhitungan Variasi Laju Aliran Udara 0,005 m 3 /dt... 28 Tabel 4.7 Data Hasil Perhitungan Variasi Laju Aliran Udara 0,01 m 3 /dt... 29 Tabel 4.8 Data Hasil Perhitungan Variasi Laju Aliran Udara 0,015 m 3 /dt... 29 Tabel 4.9 Data Hasil Perhitungan Variasi Laju Aliran Udara 0,02 m 3 /dt... 29 Tabel 4.10 Data Hasil Perhitungan Variasi Laju Aliran Udara 0,025 m 3 /dt... 29 ix
DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1. Tabel Higher Heating Value... 35 Lampiran 2. Tabel Thermophysical Properties Air at 1atm... 36 Lampiran 3. Tabel Data Pengamatan... 37 Lampiran 4 Gambar Peralatan dan Pengujian... 45 x