Alat-alat penukar kalor

Metoda NTU-Effektivitas


Pendekatan metoda LMTD berguna jika suhu masuk dan
suhu keluar dari kedua fluida diketahui atau dapat
ditentukan dengan mudah (dpt dihitung dengan neraca
energi).
Bila diminta untuk menentukan salah satu suhu yang
belum diketahui baik suhu masuk atau suhu keluar untuk
fluida panas atau fluida dingin, maka diperlukan
perhitungan yang cukup panjang dengan cara coba-coba
(trial and error)
1. Neraca energi:
Kesetimbangan energi dari kedua
fluida pada penukar kalor
• Energi yang dilepaskan oleh fluida panas
Q = mh.ch.(Thin – Thout)
• Energi yang diterima oleh fluida dingin
Q = mc.cc.(Tcout – Tcin)
• Energi yang dipindahkan penukar kalor
Q = U . A . TLMTD
p.k. pipa ganda
Q = U . A . F . TLMTD
utk yg lainnya
Masalah yang kerap ditemui dalam perencanaan
biasanya justru harus menentukan suhu keluar
 Cara singkat dengan metoda berdasar
efektivitas penukar kalor dalam memindahkan
sejumlah kalor tertentu
perpindahan kalor nyata
ε
perpindahan kalor maksimum yang mungkin
1. Perpindahan kalor nyata adalah energi yang
dilepas fl panas atau energi yang diterima fl
dingin.
2. Perpindahan kalor maksimum yg mungkin terjadi:
 Nilai maksimum didapat bila salah satu fluida
mengalami perubahan suhu sebesar beda suhu
maksimum
 Beda suhu maks = suhu fluida panas masuk suhu fluida dingin masuk.
 Fluida yang mengalami beda suhu maksimum
adalah fluida yang nilai ( m . cp ) minimum
selanjutnya disebut sebagai fluida minimum.
2. Menentukan fluida minimum
a.Membandingkan mh.ch dengan mc.cc
Fluida dikatakan minimum jika perkalian aliran massa dengan
panas jenis yang terkecil atau sebaliknya
b. Membandingkan selisih temperatur
3. Menentukan nilai efektivitas
a. Dengan persamaan
 Cmin = mh . ch
 Cmin = mc . cc
b. Dengan kurva
tersedia kurva spt gb. 4.16 sampai 4.18
Gb.4.16. Efektivitas pada penukar kalor pipa ganda
Gb.4.17. Efektivitas pada penukar kalor aliran silang
Gb.4.18. Efektivitas pada penukar kalor selongsong-tabung
1. Dalam sebuah penukar kalor aliran silang tabung bersirip
digunakan gas buang panas untuk memanaskan 2,5 kg/dt air dari
35oC menjadi 85oC. Gas itu dengan cp = 1,09 kJ/kg.K masuk
pada suhu 200oC dan keluar pada 93oC. Koefisien perpindahan
kalor menyeluruh ialah 180 W/m2.K. Hitunglah luas penukar kalor
dengan menggunakan metoda LMTD dan metoda NTUefektivitas.
Gas,cp = 1,09 kJ/kg.K, 200oC
U=180 W/m2.K
Air,35oC
85oC
93oC
Berapa A
a) Dgn LMTD
b) Dgn NTU-eff
Metoda LMTD
a) Hitung ΔTLMTD dengan distribusi suhu pada lawan arah
b) Tentukan F dengan menghitung P dan R lebih dulu
c) Tentukan panas jenis air pada suhu rerata
d) Hitung panas yang diterima air Q = m . cp . ΔTc
e) Panas dipindahkan setara dengan panas yang diterima air
Q = U . A . F. ΔTLMTD sehingga A dapat dicari.
Metoda NTU-effektivitas
a. Tentukan fluida yang minimum dengan menghitung ΔTh dan ΔTc.
T yang besar  fluida minimum
b. Tentukan Cmin (pd fluida min) dan Cmax dari balans energi
c. Tentukan C= Cmin/Cmax
d. Hitung nilai efektivitas dengan persamaan berdsr fl min.
e. Plotkan nilai efektivitas dan C sehingga didapat NTU pada kurva
yang sesuai
f. Luas permukaan A didapat dr pers. NTU = U.A/Cmin