Tugas Akhir STUDI EKSPERIMEN ANALISA PERFORMANCE COMPACT HEAT EXCHANGER LOUVERED FIN FLAT TUBE UNTUK PEMANFAATAN WASTE ENERGY Oleh: Taqwim Ismail 2111.105.007 Dosen Pembimbing: Ary Bachtiar K. P, ST., MT., P.hD
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.
Heat Recovery for Waste Energy Tugas Akhir
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.
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..
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
Tugas Akhir Tinjauan Pustaka Compact Heat Exchanger Louvered Fin
Tugas Akhir Tinjauan Pustaka Louvered Fin Flat Tube, Surface 3/8-8.7
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
Luas Permukaan Efektif Total A HE = Free Flow Area A ff = Effisiensi Fin Efisiensi Fin Tunggal Efisiensi Overall Fin =. h / / = 1 1 = Grafik
Tugas Akhir Overall Heat Transfer Coefficient Overall Heat Transfer Coefficient 1 = 1 h + 1 h
Perancangan Compact Heat Exchanger Metode Long Mean Temperatur Difference ( ) =........ =.
Analisa Performance Compact Heat Exchanger Ratio Heat Capacity Rate = Number of Transfer Unit Effectiveness = =
Tugas Akhir Overall Heat Transfer Coefficient Overall Heat Transfer Coefficient =.
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) 0.7 0.6 0.5 0.4 effectiveness Radiator ε 0.3 0.2 0.1 straight Louver 0 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 n(rpm)
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.
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:
Sistematika Penelitian Tugas Akhir
Tugas Akhir Skema Instalasi Percobaan Compact Heat Exchanger
Instalasi Percobaan Compact Heat Exchanger Tugas Akhir
Diagram Perancangan Compact Heat Exchanger = = 4. ṁ... =. h = 0.023 0.8 1/3 = 2/3 h =. h =.. =. 2 = h 1/2 3/2 0 =
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
Diagram Alir Pengambilan Data
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
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)
Grafik Hasil Percobaan Tugas Akhir q aktual (kw) q aktual = f(re udara ) 16 14 12 10 8 6 4 2 0 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 Re udara q aktual udara q aktual air
Grafik Hasil Percobaan Tugas Akhir Effectiveness 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 Effectiveness = f(re udara ) 0 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 Effectiveness Re udara
Grafik Hasil Percobaan Tugas Akhir 5 NTU = f(re udara ) 4 NTU 3 2 1 NTU 0 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 Re udara
Grafik Hasil Percobaan Tugas Akhir ɛ 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 NTU = f(ɛ) 0 1 2 3 4 5 NTU Cr = 1 Cr = 0.75 Cr = 0.5 Cr = 0.25 Cr = 0 High Medium Low Desain
Grafik Hasil Percobaan Tugas Akhir 30 U = f(re udara ) U (W/m 2.K) 25 20 15 10 5 0 1500 2500 3500 4500 Re udara Overall Heat Transfer Coefficient
Grafik Hasil Percobaan Tugas Akhir ΔT LMTD = f(re udara ) ΔT LMTD (K) 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 ΔTLMTD Re udara
Kesimpulan Tugas Akhir Flat Tube Tebal tube 3.048 mm Lebar tube 22.098 mm Panjang tube 300 mm Jumlah tube 34 Bentuk susunan tube Aligned Jarak tube transversal ( ST) 8.0264 mm Jarak tube arah longitudinal ( SL ) 6.35 mm Fin Jumlah fin 4000 Tebal fin 0.1016 mm Lebar fin 8.0264 mm Core Compact Heat Exchanger Tinggi Compact Heat Exchanger 300 mm Panjang Compact Heat Exchanger 400 mm Lebar Compact Heat Exchanger 12 mm
Kesimpulan 1. 2. 3. Heat transfer aktual pada Compact Heat Exchanger yang telah diuji memiliki nilai yang konstan pada sisi air yaitu 3.095 kw dan pada sisi udara memiliki nilai maksimal pada Re udara = 2035.55 yaitu 3.786 kw Nilai Effectiveness maksimal dari Compact Heat Exchanger yang telah diuji adalah ɛ = 0.549 pada putaran fan low Nilai NTU maksimal dari Compact Heat Exchanger yang telah diuji adalah NTU = 1.004 pada putaran fan low
Kesimpulan 4. Nilai overall heat transfer coefficient maksimal dari Compact Heat Exchanger yang telah diuji adalah U = 10.30 W/m 2 K pada putaran fan high
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.
Tugas Akhir