aa1
ANALISA PERPINDAHAN PANAS PADA PERENCANAAN MENARA PENDINGIN TIPE
PLAT DATAROleh :Elfia
Ridwan0304102010023AbstrakMenarapendinginsalahsatualat
penukarpanas, dimanaaliranfluidapanas (air) akan dikontak langsung
dengan fluidadingin (udara). Analisa perpindahan panas
padaperencanaanmenarapendinginini untukmemperolehsuatualatpenukar
kalor yang lebih sederhana dan efisien dengan menggunakan plat
datartipis sebagai media perpindahan panas. Penggunaan plat datar
bertujuan untuk memperluas permukaan perpindahan panas dimana
fluida panas mengalir diatas plat dengan memperlambat laju aliran
air jatuh sehingga dengan memperlambatlajualiranmakaenergi panas
yanghilanglebihbesar. Padasistemmenara pendinginini,
panasyangdibuang pada plat 1 204,68kWdanpadasaat airjatuh 296,04 kW
sehingga panas total yang dibuang sebesar 3038,79 kW dengan
temperatur masuk 90 0C dan keluar 82,97 0C. laju perpindahan panas
ini masih bisa ditingkatkan dengan memperluasdimensi permukaan plat
ataupun dengan menggunakan blower sehingga temperaturyang
keluarlebih rendah.Kata kunci : perpindahan panas, plat datar,
air.I. PENDAHULUANSemuaperalatanpemesinanyangberbasisenergi
panasapabilabekerja terus-menerusakanmenimbulkan
panasyangberlebihan.Hal iniapabilapanas yang timbul melebihi batas
toleransi tingkat kemampuan material menahan panas yang diizinkan
akan terjadi kelelahan thermal material. Untuk mengatasi kelelahan
material tersebut maka perlu dihindari dengan proses
pendinginan.Pada umumnya proses pendinginan dapat dilakukan dengan
dua cara, yaitu denganmenggunakanfluida udara danfluidaair.
Pemanfaatan fluida udara langsungsebagai
mediapendinginseringdigunakanuntukpendinginanyang 1berkapasitas
kecil contohnya seperti pada sepeda motor. Sedangkan untuk
pendinginan yang berkapasitas sedang biasanya menggunakan radiator.
Pada mesin motor bakar yang mempunyai beban pendinginan yang sangat
besar biasanya menggunakan pendinginan secara bertingkat dimana
mesin didinginkan oleh oli kemudian oli tersebut didinginkan dengan
air. Air itu sendiri disirkulasikan ulang yang terlebih dahulu
didinginkan di menara pendingin (cooling tower). Hal ini untuk
mencegah temperatur air pendingin melebihi temperatur toleransi
maksimum. Bila temperatur air pendingin melebihi temperatur
maksimummaka kemampuan pendingin akan menurun sehingga temperatur
pelumas akan tinggi (di luar batas izin) yang dapat menurunkan
kualitas pelumas, akibatnya dapat merusak komponen-komponen
mesin.Dalam perencanaan ini, menara pendingin yang direncanakan
merupakan tipe plat datar dimana plat tersusun secara horizontal
dan fluida mengalir diatas plat tersebut, pola aliran seperti ini
untuk memperlambat laju aliran massa fluida panas (air) sehingga
luas kontakpermukaan perpindahanpanas antara fluida panas dengan
udara dapat diperbesar dan waktu persentuhan fluida panas dengan
udara dapat diperpanjang. Dengan memperbesar permukaan sentuh dan
memperpanjang waktu persentuhan antara fluida panas dengan udara
dapat memperbesar lajuperpindahanpanas sehinggapembuanganenergi
panas dari menara pendingin ke udara dapat
ditingkatkan.Dalammenganalisasistemini dilakukandenganasumsi-asumsi
sebagai berikut : Tidak terjadi perubahan fasa pada alirannya.
Proses perpindahan panas konduksi diabaikan karena
konduktifitasplat aluminiummerupakanplat tipissengyang
konduktivitas thermal mendekati 1. Energi potensial dan energi
kinetik
diabaikan.Tujuanpenulisaniniadalahuntukmenganalisaperpindahanpanasyang
terjadi pada perencanaan menara pendingin. Analisa dan perhitungan
perpindahan panas dilakukan dalam arah satu dimensi dengan membagi
plat menjadi beberapa 2bagian, masing-masing bagian dianalisa dan
dihitung dengan metoda yang sama. II. TINJAUAN PUSTAKA2.1 Teori
Perpindahan PanasPerpindahanpanasdari suatuzat kezat lainseringkali
terjadi dalam industri proses. Padakebanyakan pengerjaan,
diperlukan pemasukan atau pengeluaran panas untuk mencapai dan
mempertahankan keadaan yang dibutuhkansewaktuprosesberlangsung.
Perpindahanpanasdapat didefinisikan sebagai perpindahan energi
akibat adanya perbedaan temperatur pada suatu permukaan dengan
lingkungan sekitarnya. Perpindahan panas dapat terjadi dengan tiga
(3) cara, yaitu:1. Konduksi2. Konveksi3. Radiasi.2.1.1. Perpindahan
panas konduksiPerpindahan panas konduksi adalah perpindahan panas
yang terjadi pada media padat yang tak tembus cahaya(opaque).Bila
terjadi perpedaaan temperatur pada suatu benda maka panas akan
dipindahkan dari daerah temperatur tinggi ke daerah yang
bertemperatur rendah. Laju aliran panas konduksi
tergantungpadakonduktifitas thermal (k) dansifat-sifat fisikmedium.
Maka persamaannya dapat dituliskan sebagai berikut :dxdTkA qk ..
(2.1)dimana :qk= Laju aliran panas (watt)k = Konduktifitas thermal
(W/m. oK)A= Luas penampang (m2)dT = Perbedaan temperatur (oK)dx =
Perbedaan tebal dindinng pelat (m)32.1.2. Perpindahan panas
konveksiPerpindahan panas konveksi ialah perpindahan panas yang
terjadi akibat adanya fluida yang bergerak atau mengalir dan
bersentuhan dengan suatu
permukaanyangtemperaturnnyaberbedadenganfluidatersebut. Secaraumum
perpindahanpanaskonveksi dapat dihitungdenganmenggunakanpersamaan,
yaitu: qc=) (.f sc T T A h (2.2)dimana : c h = Koefisien
perpindahan panas konveksi rata-rata (W/m2. oK)A = Luas permukaan
kontak dengan fluida (m2)Ts= Temperatur permukaan (oK)Tf. =
Temperatur fluida (oK)Perpindahan panas secara konveksi dapat
digolongkan berdasarkan gerakan fluida sebagai media perpindahan
panas, yaitu :1. Konveksi paksaadalahperpindahanpanaskonveksi
yangdilakukan oleh fluida akibat adannya gaya yang bekerja pada
fluida tersebut.2. Konveksi alamiah adalah perpindahan panas
konveksi akibat gaya apung dimana fluida sebagai media perpindahan
panas tidak bergerak atau tidak ada gaya yang bekerja pada fluida
tersebut.Pada perencanaanmenara pendinginsistemplat datar ini
perpindahan panas terjadi secara konveksi paksamelalui
permukaanpenampangkarena bergerak diatas plat tersebut.2.1.3.
Perpindahan panas radiasiYangdimaksuddenganperpindahanpanas radiasi
ia1ahperpindahan panas mela1ui gelombang elektromagnetik dari suatu
fluida ke fluida yang lain. Semua benda memancarkan ka1or. Keadaan
ini baru terbukti setelah suhu 4Uxt8meningkat. Pada hakekatnya
proses perpindahan ka1or radiasi terjadi dengan
perantaraanfotondanjugagelombangelektromagnetik. Proses radiasi
adalah fenomena permukaan. Proses radiasi tidakterjadi pada
bagianda1ambahan. Tetapi suatu bahan apabila menerima sinar, maka
banyak ha1 yang boleh terjadi. Apabila sejumlah energi ka1or
menimpa suatu permukaan, sebahagian akan dipantulkan, sebahagian
akan diserap ke da1ambahan, dan sebagian akan menembusi bahan dan
terus ke luar. Jadi da1am mempelajari perpindahan ka1or radiasi
akan dilibatkan suatu fisik permukaan. Besarnya energi yang
meninggalkan permukaan sebagai panas radiasi dipengaruhi
olehtemperatur absolute dan keadaan permukaannya. Laju aliran
perpindahan panas radiasi dapat dihitung dengan menggunakan
persamaan :qr=AT4. (2.3)dimana :qr = Laju perpindahan panas radiasi
(watt)A = Luas penampang (m2)T = Temperatur permukaan (T) =
Konstanta Bolzmant = 5,6 x 10-8 W/m2. K4.2.2 Koefisien Perpindahan
Panas2.2.1 Aliran LaminarSecara analisis penentuan harga koefisien
perpindahan panas untuk aliran laminar yaitu dengan menggunakan
persamaan energi integral lapisan batas. Dari penyelesaian
integrasi tersebut didapat : .(2.4)Koefesien perpindahan panas
dapat dinyatakan dengan 5x t wxU KT Tw y T kh 82 323 ) / ( .
(2.5)Hubungan ini dapat dibuat dalam bentuk tidak berdimensi
sebagai: kx hNuxx.0,530(Rex.Pr)1/2= 0,530 .
Pe1/2............................ (2.6)Dimana : Pe = Re. Pr, yang
disebut sebagai bilangan Peclet.Untuk menghitung koefisien
perpindahan panas dengan menggunakan persamaan diatas, sifat-sifat
fluida dievaluasi pada suhufilm, yakni rata-rata aritmatika antara
suhu dinding dengan suhu aliran bebas.2) (+T TTwf..
(2.7)Dalampraktek biasanya kita menggunakan harga rata-rata
koefisien perpindahan panas sepanjang plat mulai, x = 0 sampai x =
L, jadi :L xx h dx x hLh ) ( 2 ) (110 (2.8)dengan demikian angka
nusselt number rata-rata untuk aliran sepanjang plat rata adalah
:2131Re . Pr 664 , 0 u N .. (2.9)2.2.2 Aliran TurbulenKorelasi
untuk aliran turbulen sepanjang plat rata telah dikembangkan oleh
Whitetaker (24) dengan bentuk sebagai berikut :Nu = 43 , 0 8 , 0Pr
Re 029 , 0x . (2.10)Dalam prakteknya, lebih disukai menggunakan
harga koefisien 6perpindahan panas kalor rata-rata hsepanjang plat
mulai 0 x L pada aliran turbulen, selaludimulaioleh batas
laminar.Oleh karena itu perata-rataan harus digunakan untuk
memperoleh harga rata-rata koefisien perpindahan
panas.Misalkanaliranlaminar padajangkauan0xcdanturbulenpada daerah
c x L. koefisien perpindahan panas lokal bagi kedua daerah tersebut
adalah :3 / 12 / 11Pr 332 , 0]]]
]]]
vx uxkhx ... (2.11)pada 0 x c (laminar)43 . 08 . 01Pr 029 , 0]]]
]]]
vx uxkhx .. (2.12)pada c x L (turbulen)koefisien perpindahan panas rata-rata h sepanjang daerah 0 x L didefinisikan sebagai :]]]
+ hdx dxxhLhL c0 01 1 (2.13)Bilangan Nusselt rata-rata (Nu) sepanjang daerah laminar turbulen setelah proses integrasi didapat:5 , 0 3 / 1 8 , 0 8 , 0 43 , 0Re Pr 664 , 0 ) Re (Re Pr 036 , 0c c LNu + .. (2.14)Harga Nusselt pada persamaan diatas tergantung pada harga Reynold kritis untuk peralihan dari laminar ke turbulen, untuk angka Reynold kritis Rec = 2 x 105Whitetaker (24) menyarankan persamaan berikut:725 , 08 , 0 43 , 0) 9200 (Re Pr 036 , 0]]]
wLuuNu (2.15)Persamaan diatas memberikan angka Nusselt rata-rata pada daerah laminar danturbulenpadaplat ratayangsesuai untukfluida-fluidaseperti udara, air hingga minyak mesin.2.2.3 Aliran Menyilang SilinderPengetahuan mengenai perpindahan panas untuk aliran menyilang silinder penting dalambeberapa kasus dalamprakteknya, seperti pada perhitungan perpindahan panas menara pendinginini yangbentuk air jatuhhampir sama dengan bentuk silinder. Tetapi penentuan koefisien perpindahan panas untuk hali insangat sulit karenakompleksnyapola-polaalirandisekitar silinder tersebut. Gambar dibawah ini mengilustrasikan karakterisrtik aliran disekitar sebuah silinder dalam aliran silang.Gambar 2.1 Aliran disekitar silinderSumber: Bejan, 1993Whitaker (24) mengkorelasikan koefisien perpindahan panas rata-rata untuk berbagai fluida baik gas maupun zat cair yang mengalir menyilang silinder tunggal dengan bentuk persamaaan sebagai berikut:( )25 . 04 , 0 3 / 2 5 , 0Pr Re 06 , 0 Re 4 . 0
,`
.|+ wNu (2.16)Yang berlaku pada jangkauan: 40 < Re < 105 dan 0,67 < Pr < 300Pada persamaan ( 2.16 ) terdapat ketergantungan bilangan Nusselt pada dua 8bilangan Reynold berbeda. Untuk harga Re0,5merupakan kontribusi dari karakteristik daerah lapisan batas laminar dan untuk Re2/3merupakan kontribusi dari daerah aliran balik disekitar silinder.Suatu korelasi yang lebih umumdan lebih terperinci diberikan oleh Churchill danBernstein(3) untukkoefisienperpindahanpanas rata-ratabagi aliran menyilang silinder dalam bentuk sebagai berikut:5 / 48 / 54 / 13 / 23 / 1 2 / 1282000Re1Pr4 , 01Pr . Re 62 , 03 , 0]]]]
,`
.|+]]]]
,`
.|++ Nu . (2.17)Yang berlaku pada rentang 102 < Re < 107 Rumus ini memberikan hasil yang agak lebih rendah sekitar 20% dari data rentang angka Reynolds antara 20.000 dan 40.000, untuk rentang ini disarankan menggunakan rumus berikut:[ ] ]]]]
,`
.|+++ 2 / 14 / 13 / 29 / 1 2 / 1282000Re1Pr) / 4 , 0 ( 1Pr . Re 62 , 03 , 0 Nu... (2.18)Persamaan (2.15) dan (2.16) berlaku untuk fluida udara, air hingga natrium cair baik kondisi temperature dinding konstan maupun fluks kalor konstan. Semua sifat dievaluasi pada suhu film.III. METODELOGI ANALISA3.1Prinsip Kerja Menara Pendingin yang DirencanakanMenara pendingin yang direncanakan terdiri dari bak penampungan atas, plat datar dan bak penampungan bawah dengan dimensi 295 cm x 100 cm x 50 cm. Dalam bak penampungan atas dipasang dua buah unit pemanas (heater) untuk memanaskan air yangdipompa dari bakpenampunganbawah. Kemudianair dengan temperatur T2mengalir melewati plat datar untuk diturunkan temperaturnya secara konveksi paksa menjadi T1, yang kemudian jatuh kembali ke 9bak penampungan bawah. Diharapkan dengan sistemperencanaan ini dapat memberikan efek perpindahan panas yang lebih besar sehingga dapat meningkatkan efesiensi kerja suatu mesin.Keterangan:1. Bak penampung atas2. Plat datar3. Bak penampung bawah104. PompaGambar 3.1 Menara Pendingin yang DirencanakanSatuan : cmKet:1. Pintu Air2. Bak Penampung Atas3. Heater4. Plat Datar5. Pipa Saluran Air Dingin116. Bak penampung Bawah7. Pompa8. RodaGambar 3.2 Mekanisme Aliran Fluida pada Menara Pendingin3.2 Bagian-Bagian Menara Pendingin Yang Direncanakan3.2.1 Bak Penampungan AtasBak penampungan atas merupakan tempat penampungan air yang dipanaskan dengan heater sehingga mencapai temperatur T2 sebelum dialirkan ke plat datar.Pada bak penampungan atas juga terdapat bagian-bagian yang terdiri dari saluran pipa air masuk dan pintu air yang merupakan tempat keluarnya air dari bak yang selanjutnya dialirkan diatas plat. Pintu air ditempatkan pada bagian bawah bak, hal ini bertujuan untuk mempercepat air mengalir.3.2.2 Plat DatarPadabagianini air dialirkandiatas plat secaraexternal flowsehingga terjadi perpindahan panas konveksi akibat kontak langsung dengan aliran udara. Setiap plat datar memiliki dimensi 80,6 cm x 50 cm. pada perencanaan menara pendingin ini terdapat 7 plat datar yang tersusun secara horizontal, yang betujuan untuk memperluas kontak permukaan perpindahan panas antara fluida panas dengan udara sehingga waktu persentuhan fluida panas dengan udara dapat diperpanjang. bentuk dan dimensinya dapat dilihat pada gambarGambar 3.2 Penampang Plat Datar3.2.3 Bak Penampungan BawahBakpenampunganbagianbawahberfungsi untukmenampungair yang 12sudah diturunkan temperaturnya dan air tersebut dipompakan kembali ke atas bak penampungan atas. Pada bak penampungan bawah juga dilengkapi dengan penyaring (filter) agar menjaga agar air yang dipompakan tetap bersih. 3.3. Metoda AnalisaMetodaanalisayangdilakukandenganmenggunakanliteratur yangada danmemasukandata-dataperencanaankedalampersamaan-persamaan. Analisa danperhitunganperpindahanpanasdilakukandalamarahsatudimensi dengan membagi plat menjadi beberapa bagian, masing-masing bagian dianalisa dan dihitung dengan metoda yang sama. Dalam analisa ini bagian perpindahan panas dibagi dalam bebarapa tahap, yaitu :a. Analisa perpindahan panas pada saat air jatuh dari bak penampung atas ke plat datar.b. Analisa perpindahan panas pada saat air mengalir diatas plat datar.c. Analisa perpindahan panas pada saat air jatuh dari plat yang satu ke plat lainnya.IV. ANALISA DAN PERHITUNGANAnalisa perpindahan panas pada alat ini dilakukan pada setiap plat dimana setiap plat panjangnya 80 cm yang mempunyai tujuh (7) tingkatan dan pada setiap bagian yang terjadi perpindahan panas dianalisa dengan metoda yang sama. Pada perencanaan ini menara pendingin digunakan dalam ruangan sehingga kecepatan udaranya diabaikan. Data yang dipakai pada analisa ini berdasarkan menara pendingin yang direncanakan, yaitu :Tabel 4.1 Data-data propertis perencanaanNo Data Analisa Perencanaan Besaran1 Temperatur air yang dipanaskan 90o2 Temperatur udara luar 30o3 Panjang setiap plat 80 cm4 Lebar plat 50 cm134.1 Kapasitas Menara PendinginKapasitas menara pendingin dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan:Q = V . ADimana:V = kecepatan airA = Luas pintu air = 0,05 m x 0,5 m (direncanakan)Tinggi antara pintu air dengan plat pertama direncanakan 0,5 m, sehingga kecepatan air dapat dihitung:s mgH V/ 13 , 3) 5 , 0 )( 81 , 9 )( 2 (2Sehingga di dapat:Q = (3,13) x (0,05 x 0,5)= 0,078 m3/s4.2 Daya PompaPompa berfungsi untuk memindahkan air dari tinggi tekan (head) rendah ke tinggi tekan yang tinggi. Besarnya daya pompa yang dibutuhkan untuk perencanaan menara pendingin ini dapat dihitung dengan menggunakan persamaan: H Q gP. . . Dimana:Q = Debit air14H = Head pompa= 2,2 m ( direncanakan) = Efisiensi pompa = 60% (direnncanakan) = Massa jenis air = 992 kg/m3 (tabel lampiran)Sehingga didapat:6 , 0) 2 , 2 )( 078 , 0 )( 81 , 9 )( 992 ( P= 2,78 kW4.3 Analisa Perpindahan PanasAnalisaperpindahanpanas padasistemini dilakukanpadasetiapplat dimana setiap plat panjangnya 1 m. bagian pertama yang di analisa yaitu pada saat air jatuh dari bak penampung ke plat pertama (gambar 4.1), dimana terjadi perpindahan panas konveksi karena air bersentuhan langsung dengan udara. Kecepatan udara dalam perencanaan ini diabaikan karena menara pendingin ini15Gambar 4.1 Mekanisme perpindahan panas konveksidirencanakan digunakan dalamruangan. Perpindahan panas dianalisa pada temperatur film, yaitu:230 90 +fT = 60 oCSifat-sifat fluida dapat dievaluasi pada temperatur flm yaitu: ( tabel lampiran) = 0,478 x 10-6 m2/sK = 0, 658 W/m.KPr = 3Cp = 4181 J/kg. KReynolds number:5610 6,5510 478 , 0) 15 , 0 )( 1 , 3 (.Re l V16Untuk bilangan Reynold berada diatas 5 x 105maka aliran tersebut adalah turbulen sehingga didapat bilangan Nusselt:Nu = 0,029 Pr0,43 . Re0,8 = 0,664 (3)0,43 . (510 6,55)0,8 = 2,09 x 103Maka koefisien perpindahan panas konveksi adalah:K m Wlk Nuh2 43/ 10 1,381 , 0) 658 ., 0 ).( 10 09 , 2 (. Sehingga perpindahan panas konveksi didapat:q = h . A (T) = (1,38 x 104).(0,1 x 0,5).(90 30) = 4,13 x 104 WAnalisa diatas merupakan analisa perpindahan panas untuk bagian pertama yakni pada saat air mengalir jatuh dari bakpenampungan air panas ke plat pertama, dimana pada daerah ini penurunan temperatur dapat ditentukan dengan persamaan:Q = m Cp T 4,98 x 105 = (100) (4181) TCT04098 , 04181 10010 13 , 4 4.3.1 Perpindahan Panas Akibat Terjadi Perpindahan MassaKontak langsung air dengan udara mengakibatkan terjadinya perpindahan 17massa yang disertai perpindahan panas konveksi, peristiwa ini disebut juga evaporative coolingdimana terjadi perpindaha energi panas sebagai akibat perpindahan massa air ke udara.Dari data diatas dapat diperoleh temperature film antara air dengan udara lingkungan, yaitu:C Tf09 , 59230 9 , 89+Sifat-sifat fluida air pada Tf = 59,9 oC adalah: = 0,78 x 10-6 m2/sK = 0,658 w/m. KPr = 3Cp = 4181 J/kg. KSifat fisikudaradievaluasi padatemperatur 30oCdantekanan1atm, dengan menggunakan table maka sifat termodhinamika dapat diketahui=1,175 kg/m3.Gambar 4.2 Mekanisme perpindahan massa18sifat fisik uap air dalam udara yaitu:D = 3,5 x 10-5 m/sSc= 0,53v = 0,59Reynold number sepanjang 1 m yaitu: 6610 2 , 5) 10 478 , 0 () 1 ).( 14 , 3 (.Re l VUntukbilanganReynoldnumber5x105makaalirantersebut adalahturbulen, sehingga Sherwood number rata-rata dapat ditentukan dengan persamaan berikut:Sh = 0,023 . Sc1/3 . Re0,8 = (0,023).(0,53)1/3.(5,2 x 106)0,8 = 7045,6Maka koefisien perpindahan massa adalah:s mshLDhm/ 308 , 0) 6 , 7045 (1) 10 5 , 3 (5Sehinggabanyaknyamassaair yang pindah ke udara dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut:M = hm . A. (udara v )19 = (0,308). (0,5 x 0,8). (1,175 0,59) = 0,072 kg/sMaka banyaknya energi panas yang pindah ke udara dapat ditentukan yaitu dengan menggunakan persamaan berikut:q = M. (hfg) = (0,072). (2,35 x 106) = 170082 j/sJadi: Q = m. Cp. T170082 = (100). (4181). T T = 0,4 oC4.3.2PerpindahanPanas Akibat JatuhnyaAirAntaraSatuPlat KePlat Yang LainPada system ini plat tersusun secara zig-zag, air mengalir dari satu plat ke plat lain dimana masing-masing plat terdapat jarak (antara 0,1 m sampai dengan 0,2m). Padabagianini perpindahanpanasdianalisapadaketinggianrata-rata yaitu:20Gambar 4.3 Mekanisme perpindahan panas konveksimm mH HH15 , 0205 , 0 25 , 022 1++Kecepatan air dapat dihitung dengan persamaan:s mgH V/ 7 , 1) 15 , 0 ).( 81 , 9 ).( 2 (2Perpindahan panas ke udara terjadi secara konveksi dimana sifat-sifat fluida dievaluasi pada temperatur film yaitu:CTf07 , 59230 4 , 89+Sifat-sifat fluida pada T = 59,7 oC adalah:21 = 0,489 x 10-6 m2/sK = 0,658 w/m. KPr = 3Cp = 4181 J/kg. KReynolds number didapat:5610 38 , 5) 10 489 , 0 () 15 , 0 ).( 7 , 1 (.Re l VUntukRe=5,26x105, bilanganNusselt dapat dihitungdenganmenggunakan persamaan:
5 / 48 / 54 / 13 / 23 / 1 2 / 1282000Re1Pr4 , 01Pr . Re 62 , 03 , 0]]]]
,`
.|+]]]]
,`
.|++ Nu= 5 / 48 / 554 / 13 / 23 / 1 2 / 1 528200010 38 , 5 (134 , 01) 3 .( ) 10 38 , 5 ( 62 , 03 , 0]]]]
,`
.| +]]]]
,`
.|++ = 893,22Maka koefisien perpindahan panas adalah:Dk Nuh. 025 , 0) 658 , 0 ).( 22 , 893 (= 33295,7 W/m2. K22Perpindahan kalor konveksi adalah:q = h (DL)(T) = (33295,7).(3,14 x 0,025 x 0,15).(88,81 - 30) = 23509,63 WJumlahlubangsudahdirencanakansebanyak18lubang, dimanalubang tersebut dilalui oleh air dengan kapasitas 100 kg/s sehingga jumlah perpindahan panas keseluruhan pada bagian ini adalah:q2 = 23509,63 x 18= 296452,6 WSehingga penurunan temperature pada bagian ini dapat ditentukan yaitu:Q = m. Cp. T= 100 x 4181 x TT =4181006 , 296452=0,7 oCAnalisa perpindahan panas pada plat selanjutnya dihitung dengan menggunakan metoda yang sama sehingga bamyaknya energi panas yang hilang pada sistem perencanaan menara pendingin ini dapatdilihat pada table 4.2.Table 4.2 Perpindahan panas yang terjadi pada menara pendingin23Media perpindahan panasTemperatur air masuk,Tin( 0C)Laju perpindahan panas,Q(w)Temperatur air keluar,Tout( 0C)24R 1 90 41307,85 89,9Plat 1 89,9 204688,8 89,41R 2 89,41 296040,2 88,70Plat 2 88,70 123393,2 88,40R 3 88,40 290629,6 87,71Plat 3 87,71 122995 87,42R 487,42285778 86,91Plat 486,91122387,2 86,44R 5 86,44 280987,5 85,77Plat 5 85,77 121174,9 85,48R 6 85,48 276264,5 84,82Plat 6 84,82 118913,6 84,53R 7 84,53 271205 83,89Plat 7 83,89 116707,7 83,61R 8 83,61 266650,7 82,97(Ket : R = Perpindahan panas pada saat air jatuh dari satu plat ke plat yang lain)5. KESIMPULANDari hasil analisa dan perhitungan terhadap perencanaan menara pendingin, maka dapat disimpulkan bahwa:a. Menara pendingin yang direncanakan adalah tipe plat datar dengan sistem aliran terbuka yang bertujuan untuk terjadinya perpindahan panas secara konveksi dengan udara.b. Energi panas total yang dibuang sebesar 3038,79 kW.c. Temperatur air dapat diturunkan dari 90 0C menjadi 82,97 0C.d. Laju perpindahan panas masih dapat diperbesar dengan memperluas dimensi pemukaan plat dan menggunakan blower untuk meningkatkan laju aliran udara sehingga temperatur air yang keluar semakin rendah.25e. Kontruksi dari menara pendingin ini lebih sederhana dan jika terjadi pengotoran lebih mudah dibersihkan.f. Bahan plat yang direncanakan terbuat dari aluminium karena konduktivitasthermalyangtinggi dan harganya lebihmurahdisbanding tembaga.DAFTAR PERPUSTAKAANBejan, A, (1993), Heat Transfer, Jhon Wiley dan sons, Inc, Kanada.Holman, J,P, (1998), Perpindahan Kalor Konveksi, Penerbit Erlangga, Jakarta.Koetoer,Raldi; Zulkifli, (1998),Perpindahan Kalor Konveksi,Laboratorium Perpindahan Kalor, Jurusan Mesin Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Jakarta.Kreith, F, (1996),Prisip-prinsip Perpindahan Panas, edisi Ketiga, Terjemahan 26Prijono, A, Penerbit Erlangga, Jakarta.27
Top Related