BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Alat penukar kalor adalah suatu alat yang digunakan untuk proses

perpindahan energi dalam bentuk panas antara dua fluida yang berbeda suhunya.

Fluida yang bertukar energinya tersebut dapat merupakan dua fluida yang berbeda

fasanya (cair-gas) atau mempunyai fasa yang sama (cair-cair atau gas-gas) dan

dapat merupakan satu jenis fluida saja.

Sesuai dengan fungsi alat penukar kalor diperlukan untuk sistem-sistem

yang berkaitan dengan pemakaian energi, oleh karena itu pemakaian alat ini

sangat luas. Di industri proses termal seperti petrokima, baja, industri makanan,

dan pembangkit energi listrik baik dari segi jumlah maupun nilai pemakaian alat

penukar kalor memegang peranan yang cukup penting. Dengan pertumbuhan di

sektor industri yang semakin cepat, kebutuhan untuk alat penukar kalor akan

semakin meningkat.

Gas buang adalah gas keluar ke atmosfer melalui knalpot, yang merupakan

pipa atau saluran untuk menyampaikan gas buang dari perapian generator, oven,

tungku, boiler atau uap. Cukup sering, gas buang mengacu pada gas buang

pembakaran yang dihasilkan di pembangkit listrik. Komposisi tergantung pada

apa yang sedang terbakar, tetapi biasanya akan terdiri dari sebagian besar nitrogen

(biasanya lebih dari dua pertiga) yang berasal dari udara pembakaran, karbon

dioksida (CO2), dan uap air dan oksigen berlebih (juga berasal dari udara

pembakaran). Selanjutnya berisi sebagian kecil dari jumlah polutan, seperti

partikulat, karbon monoksida, oksida nitrogen dan oksida belerang.

Skripsi ini difokuskan pada perancangan ulang alat penukar kalor pada

jurnal Studi Ekperimental Efektivitas Alat Penukar Kalor Shell and Tube dengan

Memanfaatkan Gas Buang Mesin Diesel Sebagai Pemanas Air, agar diperoleh

Universitas Sumatera Utara

hasil desain yang paling optimal baik dalam hal dimensi dan kapasitas

perpindahan panas.

Hal terpenting dalam proses perancangan alat penukar kalor adalah

perhitungan perpindahan panas yang terjadi di dalam alat penukar kalor itu

sendiri. Ada beberapa metode untuk menghitung perpindahan panas tersebut.

Dalam Skripsi ini akan dibandingkan antara dua metode perhitungan perpindahan

panas untuk alat penukar kalor tipe selongsong dan tabung, yaitu metode Kern dan

metode Bell – Delaware. Metode-metode tersebut digunakan untuk menganalisis

perpindahan panas dan aliran fluida di dalam selongsong. Sebagai perbandingan,

aliran fluida tersebut disimulasikan dengan perangkat lunak SolidWorks Flow

Simulation.

1.2 Tujuan

1. Memperoleh desain alat penukar kalor yang paling optimal

2. Penggunaan metode Kern dan metode Bell – Delaware dalam perhitungan

perpindahaan panas bertujuan untuk membandingkan hasil perhitungan dua

metode tersebut sehingga diperoleh metode yang paling baik dalam perhitugan

perpindahan panas untuk fluida di dalam selongsong.

3. Untuk mengetahui pola aliran serta distribusi kecepatan, temperatur, dan

tekanan fluida pada alat penukar kalor dengan menggunakan perangkat lunak

SolidWorks Flow Simulation.

1.3 Batasan Masalah

1. Pada perancangan alat penukar kalor ini, hanya dilakukan perhitungan dan

simulasi dengan putaran 1500 rpm dengan beban nol kW.

2. Alat penukar kalor yang dipergunakan adalah tipe selongsong dan tabung

susunan segitiga, dimana dalam rancangan berdasarkan tiga alternatif yakni

APK 1 – 1 lintasan, APK 1 – 2 lintasan, APK 1 – 4 lintasan.

3. Fluida yang dipergunakan dalam perancangan air yang mengalir di dalam

selongsong dan gas buang CO2 pada mengalir pada tabung.

Universitas Sumatera Utara

4. Untuk modeling digunakan CATIA V5R19 dan simulasi dipergunakan

perangkat lunak SolidWorks 2011 64 bit dimana program untuk CFD-nya

adalah SolidWorks Flow Simulation,

1.4 Metodologi Penulisan

1. Survei lapangan, yakni berupa peninjauan langsung ke lokasi pabrik

konstruksi dalam pembuatan bejana tekan di PT. Palmechandra dan diskusi

berupa tanya jawab terhadap karyawan.

2. Studi literatur, yakni berupa studi kepustakaan dan tulisan-tulisan yang terkait

dengan Alat Penukar Kalor.

3. Diskusi, yakni berupa tanya jawab dengan dosen pembimbing.

1.5 Sistematika Penulisan

1. Bab 1 membahas tentang latar belakang, tujuan, batasan masalah, metodologi

penulisan, dan sistematika penulisan.

2. Bab 2 dasar teori dan tinjauan pustaka dalam hubungannya dengan jenis-jenis

serta bagian-bagian alat penukar kalor tipe selongsong dan tabung, teori

perpindahan panas pada alat penukar kalor tipe selongsong dan tabung, serta

teori yang berhubungan dengan metode Kern dan metode Bell – Delaware.

3. Bab 3 membahas tentang perancangan alat penukar kalor tipe selongsong dan

tabung untuk kondisi alat penukar kalor yang diinginkan yang mencakup data-

data awal perancangan, perhitungan perpindahan panas, perhitungan

penurunan tekanan, serta perbandingan hasil-hasil perhitungan.

4. Bab 4 membahas tentang detail desain alat penukar kalor berdasarkan standar

TEMA, perbandingan analisis Kern dan Bell – Delaware serta pembahasan

analisa dengan SolidWorks Flow Simulation.

5. Bab 5 membahas tentang kesimpulan dan saran.

Universitas Sumatera Utara