MODUL HT Tiga - Universitas Mercu Buana

TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
UNIVERSITAS MERCU BUANA
MODUL KE TIGA
HEAT TRANSFER
NANANG RUHYAT
ALAT PENUKAR KALOR
APK merupakan suatu alat yang banyak ditemukan dalam berbagai industri dan melibatkan
perpindahan panas yang cukup tinggi, sehingga peningkatan efektivitas suatu APK bisa
menurunkan biaya energi yang cukup signifikan.
Dalam APK digunakan rumus :
Q = U.A. ∆ Tm
Dengan : Q = laju perpindahan panas ( W )
U = koefisien perpindahan panas menyeluruh
A = luas permukaan pemindah panas dimana U direferernsikan ( m 2 )
∆ Tm = beda temperatur
Metode analisis APK dengan beberapa metoda :
1. LMTD ( Logarithmic Mean TemperatureDifference ).
2. NTU-efektivitas
3. T-H Diagram, membagi APK dalam sejumlah tertentu zona dimana temperatur kedua
fluida berubah mendekati linier.
http://www.mercubuana.ac.id
m1
dQ
m2
dA
T1,i
T1
- dT1
T2,o
T1,0
T2
- dT2
T2,i
Gambar 2. Aliran berlawanan
Fluida panas dan dingin di subskrip-kan dengan 1 dan 2 .
Kesetimbangan energi termal pada elemen luas dA :
dQ = - m1.Cpm1. dT1 = m2. Cpm2. dT2
atau ;
dQ = Ulok ( T1 –T2 ) dA
dengan :
dT1 = - dQ / m1. Cpm1 dan
dT2 = - dQ / m2.Cpm2
sehingga :
dT1 – dT2 = d ( T1 – T2 ) = - dQ { [ 1/ m1.Cpm1 ] + [1/ m2Cpm2 ]}
d(T1 – T2 ) / ( T1 – T2 ) = - U lok { [1/ m1.Cpm1 ] + [ 1/ m2. Cpm2 ] } dA
Q = U.A. ∆ Ta - ∆ Tb
http://www.mercubuana.ac.id
Contoh di sini untuk APK shell and tube dengan 2 fluida dingin yang digabungkan. Fluida
kerja yang panas yaitu udara dengan temperatur tinggi, yang mengalir dalam shell dan 2
fluida dingin, yaitu air, yang mengalir dalam masing-masing pipa/ tube. Jadi satu fluida
campur dan dua fluida tidak campur.
Arah aliran cross counterflow ( silang lawan arah ).
Konfigurasi Fluida dingin 1 dan 2 berselang seling dalam satu laluan.
Alirannya diharapkan adalah turbulen, maka pada aliran fluida panas dalam cangkang (
shell ) dan fluida dingin dalam pipa ( tube ) akan terbentuk suatu profil distribusi
kecepatan turbulen yang akan berpengaruh pada perpindahan kalor. Jika alirannya
laminar, maka koefisien perpindahan panasnya rendah.
Bentuk shell-nya segi-empat ( rectangular ) atau silindrik.
Langkah penghitungan :
a. Spesifikasi APK : dimensi shell dan tube dan luasan perpindahan kalor keseluruhan
A.
b. Temperatur masuk dan laju aliran massa fluida panas ( Thi dan mh )
c. Temperatur masuk dan laju aliran massa fluida dingin untuk 1 dan 2 ( Tc1i, Tc2i dan
mc1, mc2 )
d. Jumlah tube tiap laluan ( NT )
e. Diameter hidrolis dari shell, Dh = 4. luas penampang shell / ( keliling basah )
= 4. panjang . lebar / ( 2 (panjang + lebar ))
http://www.mercubuana.ac.id