PERPINDAHAN PANAS

1. Ariyanto agung S
41312120038
Perkirakan besarnya :
a) Banyaknya Jumlah tube yang diperlukan di dalam APK
b) Besarnya Diameter shell
c) Besarnya kecepatan rata-rata aliran di dalam tube
Bagi sebuah APK shell & tube yang akan berfungsi sebagai oil cooler dirancang untuk mendinginkan 10 kg/s aliran hot engine oil bertemperatur 90 oC
menjadi 60 oC. Sementara itu sebagai media pendingin tersedia 5kg/s aliran air pendingin bertemperatur 30 oC yang dialirkan ke dalam bagian tube.
Untuk keperluan tsb akan dipergunakan tube berukuran ¾” (16 mm ID, 19 mm OD) dengan panjang 0,48 m, dan membentuk aliran dengan pola 1 lintasan
di dalam bagian shell. Koefisien perpindahan panas global = 180 W/m2K, Panas jenis air dianggap sama dengan 4178 J/kgK,
dan panas jenis hot engine oil 2118 J/kgK
Pembahasan!!!.
A. Perhitungan Laju kapasitas panas aliran fluida
Laju kapasitas panas bagi aliran fluida pendingin, Cc dapat dihitung
menggunakan persamaan :
cpcc cmC ,=
= 5 kg/s x 4178 J/kgK
= 20895 W/K
laju kapasitas panas aliran fluida panas, Ch dapat dihitung dengan
menggunakan persamaan berikut :
= 10 kg/s x 2118 J/kgK
= 21180 W/K
Selanjutnya, kita tentukan besarnya Cmin dan Cmax serta C*
Dalam kasus ini :
Cmin = 20895 W/K
Cmax = 21180 W/K
C* = 0,98
B. Perkiraan Laju pertukaran energi panas maksimum & Aktual yang
mungkin terjadi di dalam APK
Besarnya laju pertukaran energi panas maksimum , dapat dihitung menggunakan
persamaan :
C. Efektivitas proses perpindahan panas
hphh cmC ,=
( )icih TTCq ,,minmax −= ( )TT icih )27330()27390( +−+=−
= 20895 W/K x 60 K
= 1253700 W
= 1253700 J/s
Perkiraan Laju pertukaran energi panas aktual/sebenarnya yang terjadi di dalam
APK dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :
= 21180 W/K x 30 K
= 635400 W
= 635400 J/s
sebagai perbandingan antara laju pertukaran energi panas yang sebenarnya
terjadi terhadap laju pertukaran energi panas maximum yang mungkin dapat terjadi
pada alat tersebut maka bagi APK yang menjadi objek perancangan kita memiliki έ
= 0,51 atau 51%.
D. Perkiraan besarnya harga NTU
Bagi APK jenis shell & tube harga NTU dapat dapat kita tentukan besarnya
menggunakan persamaan :
Selanjutnya, dengan menggunakan data : έ = 0,51 dan C* = 0,98 dalam kasus ini
kita dapat memperoleh harga NTU = 1,27
F. Diameter shell yang diperlukan
Diameter shell Ds yang diperlukan menggunakan persamaan berikut :
Dalam persoalan ini kita memiliki data :
PR : jarak antar tube per diameter luar tube = 1,25
Ao luas permukaan perpindahan panas total = 0,945 m2
( )icih TTCq ,,minmax −= ( )
K
TT icih
60
)27330()27390(,,
=
+−+=−
( )hohihact TTCq −= ( )
K
ThoThi
30
)27360()27390(
=
+−+=−
( )
[ ]
[ ]





+++−
+−+−
+
= 2/122
2/122
5.02 )*1(*12
)*1(*12
ln
*1
1
CC
CC
C
NTU
ε
ε 5,0
25,0
637,0 











=
L
dPRA
CTP
CL
D oo
s
E. Luas permukaan perpindahan panas yang diperlukan APK
Besarnya luas permukaan perpindahan panas yang diperlukan oleh APK dapat
dihitung dengan menggunakan persamaan :
Dalam kasus ini kita pilih koefisien perpindahan panas global, U = 180 W/m2K
Sementara itu : NTU = 1,27 dan Cmin = 20895 W/K
Sehingga kita memperoleh harga luas permukaan perpindahan panas yang
diperlukan di dalam APK, yaitu A = 0,945 m2
Ao luas permukaan perpindahan panas total = 0,945 m
Tube yang kita gunakan tube 1”, di mana do diketahui = 0,019 m
L panjang tube kita pilih harga tertentu = 0,48 m
CL = 1,0 karena kita memilih misalnya susunan tube berbentuk 45o
Sedangkan, CTP = 0,93 karena dalam persoalan kita di sini, one tube passes
Ds = 0.637 x (1.036) x (0.24)
Sehingga kita dapat memiliki diameter shell sebesar, Ds = 0,158 m2
G. Perkiraan jumlah tube yang diperlukan
Jumlah tube yang diperlukan di dalam ashell, menggunakan persamaan berikut :
Nt = 0.785 x (0.93) x (44.257)
Sehingga kita dapat memiliki Jumlah shell sebanyak, Nt = 32 Batang Tube
H. Perkiraan besarnya kecepatan aliran di dalam tube
Besarnya kecepatan aliran air pendingin di dalam tube dapat dihitung menggunakan
persamaan berikut :
Di sini
mc laju aliran massa air pendingin = 5 kg/s
vi adalah kecepatan aliran air di dalam tube, ...?
Nt jumlah tube = 23
Ai luas penampang aliran di dalam tube = 0,945 m2
ρ adalah massa jenis fluida air = 1 kg/m3
5 kg/ s = 1 kg/m3 x 0,945 m2 x vi x 23
Sehingga Besarnya kecepatan aliran air pendingin di dalam tube Adalah Vi = 0.23 m/s
minC
UA
NTU ≡












= 22
2
785,0
o
s
t
dPR
D
CL
CTP
N
tiiic NvAm ρ=