PROBLEM PENGUKURAN TEMPERATUR DALAM FLUIDA MENGALIR (*)

dokumen-dokumen yang mirip
Perpindahan Panas. Perpindahan Panas Secara Konduksi MODUL PERKULIAHAN. Fakultas Program Studi Tatap Muka Kode MK Disusun Oleh 02

METODOLOGI PENELITIAN

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

PERANCANGAN ALAT PRAKTIKUM KONDUKTIVITAS TERMAL. Jl. Menoreh Tengah X/22, sampangan, semarang

KINERJA PIPA KALOR DENGAN STRUKTUR SUMBU FIBER CARBON dan STAINLESS STEEL MESH 100 dengan FLUIDA KERJA AIR

Pengaruh Penggunaan Baffle pada Shell-and-Tube Heat Exchanger

Konduksi Mantap Satu Dimensi (lanjutan) Shinta Rosalia Dewi

PERPINDAHAN PANAS PIPA KALOR SUDUT KEMIRINGAN

KAJI EKSPERIMENTAL ALAT UJI KONDUKTIVITAS TERMAL BAHAN

STUDI KARAKTERISTIK ALIRAN PADA TUJUH SILINDER VERTIKAL DENGAN SUSUNAN HEKSAGONAL DALAM REAKTOR NUKLIR MENGGUNAKAN PAKET PROGRAM FLUENT

Konduksi Mantap 2-D. Shinta Rosalia Dewi

KARAKTERISTIKA PERPINDAHAN PANAS TABUNG COOLER PADA FASILITAS SIMULASI SISTEM PASIF MENGGUNAKAN ANSYS

TEKNIK PERBAIKAN SAMBUNGAN TERMOKOPEL TEMPERATUR TINGGI PADA HEATING-01

KONSTRUKSI DAN KALIBRASI TERMOKOPEL TIPE K

Pembuatan Prototipe Thermal Mass Flowmeter Tipe Heat Transfer untuk Pengukuran Laju Aliran Massa Udara

LABORATORIUM TERMODINAMIKA DAN PINDAH PANAS PROGRAM STUDI KETEKNIKAN PERTANIAN FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2012

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

SOLUSI ANALITIK DAN SOLUSI NUMERIK KONDUKSI PANAS PADA ARAH RADIAL DARI PEMBANGKIT ENERGI BERBENTUK SILINDER

Konduksi mantap 1-D pada fin. Shinta Rosalia Dewi (SRD)

BAB II DASAR TEORI. ke tempat yang lain dikarenakan adanya perbedaan suhu di tempat-tempat

(Studi Kasus PT. EMP Unit Bisnis Malacca Strait) Dosen Pembimbing Bambang Arip Dwiyantoro, ST. M.Sc. Ph.D. Oleh : Annis Khoiri Wibowo

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. Perpindahan kalor (heat transfer) ialah ilmu untuk meramalkan

Sidang Tugas Akhir - Juli 2013

PERCOBAAN PENENTUAN KONDUKTIVITAS TERMAL BERBAGAI LOGAM DENGAN METODE GANDENGAN

STUDI EKSPERIMENTAL DISTRIBUSI TEMPERATUR TRANSIEN PADA SEMI SPHERE SAAT PENDINGINAN. Amirruddin 1, Mulya Juarsa 2

Momentum, Vol. 9, No. 1, April 2013, Hal ISSN ANALISA KONDUKTIVITAS TERMAL BAJA ST-37 DAN KUNINGAN

METODOLOGI PENELITIAN. Waktu dan Tempat Penelitian. Alat dan Bahan Penelitian. Prosedur Penelitian

BAB II TEORI ALIRAN PANAS 7 BAB II TEORI ALIRAN PANAS. benda. Panas akan mengalir dari benda yang bertemperatur tinggi ke benda yang

UJI EKSPERIMENTAL PENGARUH PERUBAHAN TEMPERATUR LORONG UDARA TERHADAP KOEFISIEN PERPINDAHAN PANAS KONVEKSI PELAT DATAR

Pengaruh Tebal Isolasi Termal Terhadap Efektivitas Plate Heat Exchanger

BAB II PENERAPAN HUKUM THERMODINAMIKA

Analisis Elektromotansi Termal antara Pasangan Logam Aluminium, Nikrom dan Platina sebagai Termokopel

9/17/ KALOR 1

Pengaruh Kecepatan Aliran Terhadap Efektivitas Shell-and-Tube Heat Exchanger

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB III. METODE PENELITIAN

BAB III KONDUKSI ALIRAN STEDI - DIMENSI BANYAK

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. Perpindahan kalor (heat transfer) ialah ilmu untuk meramalkan

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang Masalah

Pemodelan Matematika dan Metode Numerik

Karakteristik Perpindahan Panas pada Double Pipe Heat Exchanger, perbandingan aliran parallel dan counter flow

Contoh klasik dari persamaan hiperbolik adalah persamaan gelombang yang dinyatakan oleh

DESAIN DAN ANALISIS ALAT PENUKAR KALOR TIPE CES

OLEH : DEDDY REZA DWI P DOSEN PEMBIMBING : IR. DENNY M. E. SOEDJONO,MT.

OPTIMASI KINERJA IHX UNTUK SISTEM KOGENERASI RGTT200K

Sistem Akuisisi Data Suhu Multipoint Dengan Mikrokontroler

BAB II LANDASAN TEORI

Gambar 3.1 Arang tempurung kelapa dan briket silinder pejal

BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang

DAFTAR ISI. KATA PENGANTAR... i. ABSTRAK... iv. DAFTAR ISI... vi. DAFTAR GAMBAR... xi. DAFTAR GRAFIK...xiii. DAFTAR TABEL... xv. NOMENCLATURE...

steady/tunak ( 0 ) tidak dipengaruhi waktu unsteady/tidak tunak ( 0) dipengaruhi waktu

PENGARUH PEMASANGAN SIRIP TERHADAP JUMLAH PANAS YANG DIPINDAHKAN PADA ALAT PENUKAR PANAS ANULUS

RENCANA PEMBELAJARAN (RP) / GARIS-GARIS BESAR PROGRAM PENGAJARAN (GBPP) E-LEARNING MATA KULIAH FENOMENA TRANSPORT

Pengaruh Jarak Kaca Ke Plat Terhadap Panas Yang Diterima Suatu Kolektor Surya Plat Datar

STUDI EKSPERIMENTAL PENGARUH VARIASI PITCH COILED TUBE TERHADAP NILAI HEAT TRANSFER DAN PRESSURE DROP PADA HELICAL HEAT EXCHANGER ALIRAN SATU FASA

P I N D A H P A N A S PENDAHULUAN

BAB I PENDAHULUAN. kebutuhan utama dalam sektor industri, energi, transportasi, serta dibidang

III. METODE PENDEKATAN

PENDINGIN TERMOELEKTRIK

BAB IV HASIL DAN ANALISA

BAB II LANDASAN TEORI

EFEKTIFITAS PERPINDAHAN PANAS PADA DOUBLE PIPE HEAT EXCHANGER DENGAN GROOVE. Putu Wijaya Sunu*, Daud Simon Anakottapary dan Wayan G.

1. BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang

DINAMIKA PROSES PENGUKURAN TEMPERATUR (Siti Diyar Kholisoh)

Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV) Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015 Pengaruh Variasi Luas Heat Sink

PENGUJIAN PERPINDAHAN PANAS KONVEKSI PADA HEAT SINK

PENINGKATAN UNJUK KERJA KETEL TRADISIONAL MELALUI HEAT EXCHANGER

DESAIN DAN PERAKITAN ALAT KONTROL TEMPERATUR UNTUK PERALATAN NITRIDASI PLASMA ABSTRAK ABSTRACT

ANALISIS PERHITUNGAN IRADIASI TARGET PRASEODIMIUM DI REAKTOR SERBA GUNA -GA SIWABESSY

BAB IV ANALISA DAN PERHITUNGAN

BAB II LANDASAN TEORI

Panas berpindah dari objek yang bersuhu lebih tinggi ke objek lain yang bersuhu lebih rendah Driving force perbedaan suhu Laju perpindahan = Driving

BAB IV METODE PENGUJIAN CIGARETTE SMOKE FILTER

RANCANG BANGUN DAN PENGUJIAN HEAT EXCHANGER CROSS FLOW MIXED, TUBE NON FINNED FOUR PASS,UNTUK MENGERINGKAN EMPON-EMPON DENGAN VARIASI MASS FLOW RATE

BAB II LANDASAN TEORI

BAB I PENDAHULUAN di Bandung dan Reaktor Kartini yang berada di Yogyakarta. Ketiga reaktor

Karakteristik Perpindahan Panas dan Pressure Drop pada Alat Penukar Kalor tipe Pipa Ganda dengan aliran searah

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

PENGARUH VARIASI KETEBALAN ISOLATOR TERHADAP LAJU KALOR DAN PENURUNAN TEMPERATUR PADA PERMUKAAN DINDING TUNGKU BIOMASSA

BAB I PENDAHULUAN. Gambar 1.1 Skema pressurized water reactor ( September 2015)

BAB II LANDASAN TEORI

BAB I PENDAHULUAN. Plant, Nuclear Plant, Geothermal Plant, Gas Plant, baik di On-Shore maupun di. Offshore, semuanya mempunyai dan membutuhkan Piping.

PEMBUATAN ALAT UKUR KONDUKTIVITAS PANAS BAHAN PADAT UNTUK MEDIA PRAKTEK PEMBELAJARAN KEILMUAN FISIKA

BAB II Dasar Teori BAB II DASAR TEORI

PENGUKURAN TEMPERATUR

BAB I PENDAHULUAN. Tabel 1.1 Besaran dan peningkatan rata-rata konsumsi bahan bakar dunia (IEA, 2014)

BAB III METODE PENELITIAN

PENGGUNAAN MODUL TERMOLEKTRIK UNTUK OPTIMASI ALAT ARAGOSE GEL ELEKTROFORESIS TUGAS AKHIR

Gambar 3.1. Plastik LDPE ukuran 5x5 cm

Tabel 4.1 Perbandingan desain

BAB II LANDASAN TEORI

DASAR PENGUKURAN LISTRIK

STUDI PERPINDAHAN PANAS KONVEKSI PADA SUSUNAN SILINDER VERTIKAL DALAM REAKTOR NUKLIR ATAU PENUKAR PANAS MENGGUNAKAN PROGAM CFD

STUDI ANALITIK POLA ALIRAN DAN DISTRIBUSI SUHU DINDING ELEMEN BAKAR SILINDER DI TERAS REAKTOR NUKLIR SMALL MODULAR REACTOR

Gambar 11 Sistem kalibrasi dengan satu sensor.

MARDIANA LADAYNA TAWALANI M.K.

Transkripsi:

PROBLEM PENGUKURAN TEMPERATUR DALAM FLUIDA MENGALIR (*) Sukmanto Dibyo ABSTRAK PROBLEM PENGUKURAN TEMPERATUR DALAM FLUIDA MENGALIR : Pengukuran temperatur fluida mengalir, pada umumnya menggunakan termokopel. Salah satu permasalahan error pengukuran pada termokopel terjadi karena aliran konduksi panas antara ujung pengukur temperatur merambat menuju batang penyangga. Makalah ini menghitung besarnya error akibat pengaruh konduksi panas dari ujung termokopel ke dinding pipa sistem primer RSG-GAS. Hasil menunjukkan, berdasarkan pengukuran temperatur di dinding pipa primer dan data pengukuran temperatur aliran dari CT-01 bahwa besarnya error dapat dianggap sangat kecil yakni -0,08 o C pada daya reaktor 5MW. ABSTRACT TEMPERATURE MEASURERING PROBLEM IN FLOWING FLUID : In attempting to measure temperature of flowing fluid, the thermocouple is commonly used. Error problem is arise due to heat conduction flowing from junction to the thermocouple support. This paper calculates the temperature error measurement at CT-01 (Control Temperature) of primary pipe. Based on temperature measurement data taken from CT-01 and pipe wall of primary sistem, it shows that the error indicate very small of -0,08 o C at reactor power of 5MW. (*) : Disampaikan pada Seminar Pranata Nuklir BATAN, Jakarta 4-5 Juni 1997 (**) : Sub-Bidang Teknologi sistem BTR-PRSG 1

PENDAHULUAN Latar Belakang Pengukuran temperatur aliran fluida banyak menemui berbagai hal yang menyangkut permasalahan respon alat sensor ukur yang digunakan. Pada umumnya pengukuran temperatur untuk fluida mengalir di dalam pipa, menggunakan alat ukur jenis termokopel. Salah satu permasalahan dalam menggunakan termokopel adalah terjadinya error (penyimpangan) pengukuran oleh pengaruh perpindahan panas dari ujung pengukur temperatur dan batang penyangga di dekatnya. Permasalahan terjadi karena aliran konduksi panas antara ujung pengukur temperatur merambat menuju batang penyangga. Disamping itu penyimpangan berupa fluktuasi juga disebabkan oleh fluktuasi kecepatan aliran fluida di mana pengukur temperaturnya berada pada posisi tetap. Beberapa literatur mengatakan bahwa dalam beberapa kasus error pengukuran temperatur ini perlu diperhitungkan. Perhitungan terhadap kemungkinan error pengukuran temperatur yang ada di RSG-GAS berguna untuk mengetahui tingkat akurasinya. Tujuan Berdasarkan uraian di atas maka makalah ini ingin menghitung besarnya error (penyimpangan) pengukuran temperatur akibat pengaruh konduksi panas dari ujung termokopel ke penyangga termokopel (dinding pipa) pada sistem primer. TEORI Termokopel (1) Apabila kawat yang berbeda bahan, disambungkan di dalam satu junction di mana salah satu bahan pada temperatur T1 dan yang lain pada temperatur T maka apabila diukur akan timbul arus dari junction tersebut. Besarnya arus ini tergantung pada jenis bahan dan temperaturnya, hubungan antara arus dan temperatur ini digunakan sebagai dasar pengukuran secara termoelektris yang dikenal dengan nama Efek Seebeck. Termokopel adalah alat ukur temperatur yang banyak dipakai di dalam industri maupun laboratoria penelitian. Jenis termokopel yang pada umumnya dipakai adalah Platinum/ Rodium, Cromel/ Alumel, Copper/Constantan dan seba-gainya. Tiap jenis memiliki rentang pengukuran dan besarnya error pemba-caan yang berbeda-beda. Pengukuran temperatur pada fluida yang mengalir di dalam pipa bisa timbul error oleh pengaruh temperatur dari dinding pipa, di mana temperatur dinding pipa dipengaruhi oleh temperatur sekitarnya. Jenis-jenis error dalam pengukuran temperatur fluida oleh perpindahan panas, terutama disebabkan karena : 1. Error oleh konduksi panas. Error oleh radiasi panas Error Karena Konduksi Panas (1)() Pada umumnya pemasangan termokopel untuk mengukur temperatur fluida mengalir atau diam yang terdapat pada sebuah pipa, sangatlah sederhana

yaitu dengan menancapkan termokopel yang cukup panjang menembus dinding pipa seperti yang terlihat pada gambar 1. Untuk memperkuat kedudukan probe termokopel, maka termokopel disangga pada dinding pipa. arah aliran T f Temperatur dinding bisa lebih panas atau lebih dingin dari temperatur fluidanya. Dengan adanya berbedaan temperatur antara fluida dan dinding maka akan terjadi proses perpindahan panas dari fluida ke dinding atau sebaliknya. Untuk menyederhanakan proses analisis perpindahan panas konduksi pada kasus yang terjadi seperti gambar, maka perlu dibuat model perhitungannya. Model yang dibuat dapat dilihat pada gambar berikut ini. x termokopel qx L T w Gambar 1. Pemasangan Termokopel Tr(x) qx+ Gambar. Model Perhitungan Perpindahan Panas Di dalam model tersebut dibuat asumsi bahwa temperatur pada termokopel merupakan fungsi dari x (panjang) tetapi tidak bergantung terhadap waktu dan temperatur fluida seragam disekitar dinding batang termokopel. Sehingga perhitungan perpindahan panas secara konveksi dapat dilakukan dengan memakai neraca panas. Panas pada x = (Panas yang keluar pada +x) + ( Panas yang hilang pada permukaan) q x = q x+ + q... (1) dengan memasukkan faktor konduktivitas (k) dan luas penampang (A), maka persamaaan ( 1 ) dapat diubah menjadi, d q q q kadt r d kadt r x + = x + ( x ) = + ( )... () Dengan menganggap k dan A konstan, dan mengasumsikan panas yang hilang akibat konveksi permukaan sebagai : ql = h( C)( Tr )... (3) di mana h=koefisien perpindahan panas dan C=luasan, maka persamaan () dapat diubah menjadi d Tr hc ka T hc r = ka T f...(4) Persamaan (4) akan menjadi persamaan differensial linier apabila h dan C konstan, sehingga T r hanya sebagai fungsi x saja. Untuk menyelesaikan persaamaan tersebut maka diperlukan kondisi batas, yaitu : 3

T r = T w pada x = 0 dtr = 0 pada x = L (ujung batang terisolasi). dtr 0 pada x = L (batang sangat panjang tanpa terisolasi) Dengan syarat batas tersebut, maka penyelesaian persamaan diferensial menjadi : ml ml e T T T T ml e e r f f w mx = ( ) + 1 ml e cosh cosh...(5) di mana : m mx hc...(5a) ka Oleh karena pada umumnya elemen sensor temperatur ditempatkan pada x=l, sehingga persamaan (5) menjadi, Tw errorsuhu = Tr =...(6) coshml Jika kondisi batas pada x=l berubah sesuai dengan keadaan riil pada posisi x dan di mana koeffisien perpindaan panas konveksi film h e pada ujung L, maka persamaan (6) akan menjadi : T r Tw =...(7) cosh ml + h / mk sinh ml [ e ( )] Akan tetapi persamaan ini akan lebih rumit dibanding persamaan (6). mengalir di dalam pipa primer pada daya reaktor 15MW dan 5MW, temperatur ruangan primary cell konstan 34 o C. Tercatat temperatur dari CT-01 sebagai T f dan temperatur dinding pipa di dekat posisi CT-01 sebagai T w masing-masing disajikan pada Tabel 1. Tabel 1. Data Temperatur T f dan T w Tgl. Daya Reak tor (MW) Tempera tur Temperat ur Tw 1/6/97 15 35,6 35,4 13/6/97 5 43,9 43,4 Data-data lain yang diperlukan sbb: Konduktifitas Panas Bahan, k=50 w/m o C Panjang Celupan, L=0cm = 0, m Diameter wire, d=0,005 m, A=0,000 m dan C=0,016m. Koefisien perpindahan panas rerata h=00 w/m o C (3) Error pengukuran temperatur oleh konduksi panas pada termokopel dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (5), harga m diperoleh dari persamaan (5a) sebesar 17,89. Tabel menyajikan hasil perhitungan error yang diperoleh dari data pengukuran di atas. Tabel. Hasil Perhitungan Error Tempera tur Temperat ur Tw Error % (abs) 35,6 35,4-0,011 0,03 43,9 43,4-0,08 0,06 Aplikasi Perhitungan Termokopel dengan kode CT-01 mengukur temperatur air pendingin yang 4

PEMBAHASAN Dari persamaan (6) dapat ditunjukkan bahwa semakin besar beda temperatur antara fluida yang mengalir dengan temperatur dinding pipa maka semakin besar error yang terjadi. Oleh karena itu untuk memperoleh error seminimal mungkin, maka pengaruh temperatur dinding pipa terhadap termokopel harus diminimalkan dengan usaha mengisolasi panas. Suku cosh ml akan besar bila m dan L besar. Oleh karena itu dalam praktek pemasangan termokopel, probe harus sedalam mungkin dicelupkan (L disebut panjang celupan). Dari hasil perhitungan menunjukkan bahwa semakin daya reaktor tinggi maka error temperatur CT- 01 semakin tinggi pula, akan tetapi angka error ini masih dianggap sangat kecil (- 0,08 o C pada daya reaktor 5MW). Sebagai pembahasan tambahan bahwa apabila temperatur ruangan primary cell lebih dingin maka temperatur Tw akan turun dan berakibat error akan naik. temperatur ruangan primary cell lebih dingin maka error akan naik. DAFTAR PUSTAKA 1. Andrianto,"Pengukuran Data",TK- 608, ITB/199.. Benedict,"Fundamentals of Temperature Pressure And Flow Measurement",Wiley, NY, 1997 3. Birth S, Lightfoot, Transport Phenomena Departement of Chemical Eng. Univ. of Wisconsin, John Wiley &Sons,Inc. Page91 *** KESIMPULAN Dari hasil perhitungan dan bahasan yang dikemukakan di atas dapatlah diungkapkan kesimpulan yakni bahwa, Insulasi panas dapat memperkecil beda (Tw-) dan dengan memperbesar L (dicelupkan sedalam dalamnya) dapat mengurangi besarnya error. Besarnya error oleh pengaruh konduksi panas pada pengukuran aliran di dalam pipa primer oleh CT- 01 di dianggap sangat kecil. Apabila 5