kajian experimental koefisien konveksi...
Post on 21-May-2018
225 Views
Preview:
TRANSCRIPT
KAJIAN EXPERIMENTAL KOEFISIEN PERPINDAHAN PANAS KONVEKSI DENGAN NANOFLUIDA Al2SO4
PADA HEAT EXCHANGER TIPE COUNTER FLOW
Disusun Oleh :
Nama : David Erikson
N P M : 20408919
Jurusan : Teknik Mesin
Pembimbing : 1. Dr. Sri Poernomo Sari, ST., MT.
2. Prof. Dr.Eng, Ir. Yanuar, Msc., M.Eng.
Latar Belakang
• Heat Exchanger merupakan alat yang digunakan untuk memindahkan panas dari fluida yang bertemperatur lebih tinggi menuju temperatur lebih rendah. • Salah satu tipe alat penukar kalor yaitu double pipe atau koaksial. Double pipe banyak digunakan karena konstruksinya yang sederhana. • Pada alat penukar kalor ini fluida kerja yang digunakan adalah air panas yang ada dipipa dalam dan air pendingin pada pipa anulus. Pada aliran didalam alat penukar kalor bilangan Re akan diketahui untuk menghitung nilai Nusselt number. • Koefisien perpindahan panas (h) akan diketahui pada aliran pipa dalam dan anulus dan total koefisien perpindahan panas.
Tujuan Penelitian • Membuat dan merancang sebuah alat konduktifitas panas
berupa heat exchanger, serta dapat dapat memahami cara kerjanya
• Menganalisa nilai koefisien perpindahan panas konveksi dengan suatu rumus perhitungan dan pengambilan data sehingga dapat mengetahui performa pendinginan air panas dengan media pendingin nanofluida Al2SO4
( alumunium sulfat ).
• Mengetahui pengaruh konsentrasi nanofluida Al2SO4 1%, 3%, dan 5% terhadap nilai koefisien perpindahan panas konveksi pada heat exchanger tipe counter flow.
Gambar rancangan alat penukar kalor
Alat penukar kalor
Peralatan pendukung
• Heat exchanger tipe koaksial
• 2 Pompa sentrifugal
• 2 tangki air
• Valve
• Pipa penyalur
• Pressure tap
Instrumen ukur
• Termometer alkohol
• Gelas ukur
• Stopwatch
• Timbangan digital
Heat exchanger tipe counter flow
Rumus-rumus yang digunakan untuk mendapatkan koefisien perpindahan panas
1.
2.
3.
4.
Diagram alir pengambilan data
Persiapan pengujian
Proses pengujian
DATA
PENGUJIAN: Temperatur (T) Ketinggian (h)
Massa (m) Volume (V) Waktu (t)
A B C
Proses pengolahan
PENGOLAHAN DATA: Laju Aliran Massa Debit (Q) Velocity (v) Perbedaan Temperatur (ΔT)
analisis
A
B A
Ya
Tidak
C
C
A
HASIL PENGOLAHAN: Energi (W) Bilangan Reynodl Nusselt Number Koefisien Konveksi
analisis
selesai
C
Tidak
Ya
Kesimpulan
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
0 10 20 30 40 50 60 70 80
hi (
Wm
2K
)
Thin
air murni
AL2SO4 1%
AL2SO4 3%
AL2SO4 5%
hi : koefisien konveksi pada aliran air panas
T : temperatur air panas
Grafik hubungan hi-Thi
• Dari grafik hubungan koefisien konveksi dan temperatur pada gambar (4.13) menunjukkan adanya kenaikan nilai koefisien konveksi yang bersamaan dengan kenaikan temperatur. Akan tetapi kenaikan nilai koefisien konveksi juga dipengaruhi oleh temperatur perpindahan panas konveksi yang terjadi di permukaan dan temperatur aliran.Pada percobaan yang dilakukan denganair pendingin nanofluidaAl2SO41% menunjukan kenaikan nilaikoefisien konveksi sebesar 74,52%, kemudian pada air pendingin nanofluida Al2SO43% menunjukan kenaikan nilai koefisien konveksi sebesar 79,41%, dan padaair pendingin nanofluida Al2SO45% menunjukan kenaikan nilai koefisien konveksi sebesar 83,11%.
Kesimpulan Grafik h-Thi
Grafik hubungan ho-Tci
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
0 10 20 30 40 50 60
ho(W
.m2.K
)
Tci
air murni
Al2SO4 1%
Al2SO4 3%
Al2SO4 5%
ho : koefisien konveksi pada aliran air pendingin
T : temperatur air pendingin
• Dari grafik hubungan koefisien konveksi dan temperatur pada gambar (4.17) menunjukkan adanya kenaikan nilai koefisien konveksi yang bersamaan dengan kenaikan temperatur. Akan tetapi kenaikan nilai koefisien konveksi juga dipengaruhi oleh temperatur perpindahan panas konveksi yang terjadi di permukaan dan temperatur aliran.Pada percobaan yang dilakukan dengan air pendingin nanofluida Al2SO41% menunjukan kenaikan nilai koefisien konveksi sebesar 94,54%, kemudian padaair pendingin nanofluida Al2SO43% menunjukan kenaikan nilai koefisien konveksi sebesar 113,49%, dan pada air pendingin nanofluida Al2SO45% menunjukan kenaikan nilai koefisien konveksi sebesar 103,34%
Kesimpulan Grafik ho-Tho
Grafik hubungan Nu-Thi
0
50
100
150
200
250
300
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Nu
Th in
air murni
Al2SO4 1%
Al2SO4 3%
Al2SO4 5%
Nu :Bilangan Nusselt pada aliran air panas
T : temperatur air panas
o C
• Berdasarkan grafik hubungan bilangan nusselt dan temperatur pada gambar (4.5) di atas, dapat dilihat bahwa kenaikan temperatur pada air panas akan mengakibatkan kenaikan bilangan nusselt, karena bilangan nusselt merupakan ukuran perpindahan panas konveksi yang terjadi di permukaan dan temperatur aliran. Pada air panas dengan air pendingin nanofluida Al2SO4 1% mengalami kenaikan bilangan nusselt dan koefisien konveksi sebesar 75,15% dan 74,52%, kemudian padaair panas dengan air pendingin nanofluida Al2SO4 3% mengalami kenaikan bilangan nusselt sebesar 79,08% dan 79,41, padaair panas dengan air pendingin nanofluida Al2SO4 5% mengalami kenaikan bilangan nusselt sebesar 83,67% dan 83,11%
Kesimpulan Grafik Nu-Thi
Grafik hubungan Nu-Tci
Nu :Bilangan Nusselt pada aliran air panas
T : temperatur air panas
o C
0
20
40
60
80
100
120
140
0 10 20 30 40 50 60
Nu
TCin
air murni
Al2SO4 1%
Al2SO4 3%
Al2SO4 5%
• Pada gambar (4.8), berdasarkan grafik hubungan bilangan
nusselt dan temperatur, dapat dilihat bahwa kenaikan
temperatur pada air pendingin nanofluida Al2SO4 juga
mengakibatkan kenaikan bilangan nusselt, walaupun tidak
sebesar kenaikan bilangan nusselt pada air panas. Bilangan
nusselt merupakan ukuran perpindahan panas konveksi yang
terjadi di permukaan yang dipengaruhi dengan temperatur
aliran. Pada air pendingin nanofluida Al2SO4 1% mengalami
kenaikan bilangan nusselt sebesar 93,20% dan 94,54%,
kemudian pada air pendingin nanofluidaAl2SO4 3%
mengalami kenaikan bilangan nusselt sebesar 107,32% dan
113,49%, dan padaair pendingin nanofluida Al2SO4 5%
mengalami kenaikan bilangan nusselt sebesar 102,46% dan
103,34%
Kesimpulan Grafik Nu-Tho
Grafik hubungan Re-Thi
Re : Bilangan Reynold pada aliran air panas
T : temperatur air panas
o C
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000
hi (
Wm
2K
)
Re-Thi
air murni
Al2SO4 1%
Al2SO4 3%
Al2SO4 5%
• Berdasarkan grafik hubungan koefisien konveksi dan bilangan reynold pada gambar (4.21) menunjukkan adanya kenaikan nilai koefisien konveksi yang bersamaan dengan nilai bilangan reynold.Pada percobaan yang dilakukan pada air panas denganair pendingin nanofluida Al2SO41% menunjukan peningkatan nilai koefisien konveksi dan bilangan reynold yaitu sebesar 74,52% dan 128,4%, kemudian air panas denganair pendingin nanofluida Al2SO43% menunjukan peningkatan nilai koefisien konveksi dan bilangan reynold yaitu sebesar 79,41 dan 136,22%, lalu air panas dengan air pendingin nanofluida Al2SO45% menunjukan peningkatan nilai koefisien konveksi dan bilangan reynold yaitu sebesar 83,11%dan 144,60%.
Kesimpulan Grafik Re-Thi
Grafik hubungan Re-Tho
Re : Bilangan Reynold pada aliran air panas
T : temperatur air panas
o C
0
5000
10000
15000
20000
25000
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
ho
(W.m
2.K
)
Re-ho
air murni
Al2SO4 1%
Al2SO4 3%
Al2SO4 5%
• Dari grafik hubungan koefisien konveksi dan temperatur pada gambar (4.25) menunjukkan juga adanya kenaikan nilai koefisien konveksi yang bersamaan dengan kenaikan bilangan reynold. Namun kenaikannya tidak sebesar pada air panas. Pada percobaan yang dilakukan pada air pendingin nanofluida Al2SO41% menunjukan kenaikan nilai koefisien konveksi dan bilangan reynold yaitu sebesar 94,54% dan 136,94%, kemudian pada air pendingin nanofluida Al2SO43% menunjukan kenaikan nilai koefisien konveksi dan bilangan reynold yaitu sebesar 113,49% dan 161,27%, dan pada air pendingin nanofluida Al2SO4 5% menunjukan kenaikan nilai koefisien konveksi dan bilangan reynold sebesar 103,34% dan 146,69%.
Kesimpulan Grafik Re-Tho
Kesimpulan
• Dari hasil penelitian Heat Exchanger tipe counter flow ( perpindahan panas ),
didapatkan:
Nilai koefisien perpindahan panas konveksi dipengaruhi oleh perubahan temperatur dan debit aliran
top related