RANCANG BANGUN DAN PENGUJIAN HEAT EXCHANGER …eprints.ums.ac.id/54418/12/full revisi 5.pdfrancang...

23
RANCANG BANGUN DAN PENGUJIAN HEAT EXCHANGER CROSS FLOW MIXED, TUBE NON FINNED FOUR PASS,UNTUK MENGERINGKAN EMPON-EMPON DENGAN VARIASI MASS FLOW RATE Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Menyelesaikan Program Studi Strata I Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Oleh: ARIF SURYANTO NIM: D 200 130 213 PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2017

Transcript of RANCANG BANGUN DAN PENGUJIAN HEAT EXCHANGER …eprints.ums.ac.id/54418/12/full revisi 5.pdfrancang...

Page 1: RANCANG BANGUN DAN PENGUJIAN HEAT EXCHANGER …eprints.ums.ac.id/54418/12/full revisi 5.pdfrancang bangun dan pengujian heat exchanger cross flow mixed, tube non finned four pass,untuk

RANCANG BANGUN DAN PENGUJIAN HEAT EXCHANGER CROSS

FLOW MIXED, TUBE NON FINNED FOUR PASS,UNTUK

MENGERINGKAN EMPON-EMPON DENGAN VARIASI MASS FLOW

RATE

Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Menyelesaikan Program Studi Strata I

Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Oleh:

ARIF SURYANTO

NIM: D 200 130 213

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2017

Page 2: RANCANG BANGUN DAN PENGUJIAN HEAT EXCHANGER …eprints.ums.ac.id/54418/12/full revisi 5.pdfrancang bangun dan pengujian heat exchanger cross flow mixed, tube non finned four pass,untuk

i

Page 3: RANCANG BANGUN DAN PENGUJIAN HEAT EXCHANGER …eprints.ums.ac.id/54418/12/full revisi 5.pdfrancang bangun dan pengujian heat exchanger cross flow mixed, tube non finned four pass,untuk

ii

Page 4: RANCANG BANGUN DAN PENGUJIAN HEAT EXCHANGER …eprints.ums.ac.id/54418/12/full revisi 5.pdfrancang bangun dan pengujian heat exchanger cross flow mixed, tube non finned four pass,untuk

iii

Page 5: RANCANG BANGUN DAN PENGUJIAN HEAT EXCHANGER …eprints.ums.ac.id/54418/12/full revisi 5.pdfrancang bangun dan pengujian heat exchanger cross flow mixed, tube non finned four pass,untuk

1

RANCANG BANGUN DAN PENGUJIAN HEAT EXCHANGER CROSS

FLOW MIXED, TUBE NON FINNED FOUR PASS, UNTUK

MENGERINGKAN EMPON-EMPON DENGAN VARIASI MASS FLOW

RATE

ABSTRAKSI

Alat penukar panas atau Heat Exchanger (HE) adalah alat yang digunakan untuk memindahkan panas dari sistem ke sistem lain tanpa perpindahan massa dan bisa berfungsi sebagai pemanas maupun sebagai pendingin.Tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui pengaruh mass flow rate pada heat exchanger cross flow mixed, tube non finned four pass terhadap perubahan temperatur, perubahan kalor, koefisien perpindahan panas fluida dingin, perpindahan kalor total, terhadap efisiensi heat exchanger, serta terhadap perubahan massa temulawak, dengan variasi mass flow rate 0,023kg/s, 0,027kg/s, 0,03kg/s, dan 0,033kg/s.

Cara kerja dari Heat Exchanger ini adalah dengan memanfaatkan aliran fluida dingin yang keluar dari blower sentrifugal, kemudian masuk ke dalam Heat Exchanger, di dalam Heat Exchanger fluida dingin tersebut akan menerima kalor dari fluida panas yang mengalir disela shell Heat Exchanger, dimana fluida panas tersebut bersumber dari kompor yang berada dibawah Heat Exchanger, setelah itu fluida dingin yang telah menerima kalor tersebut keluar dari Heat Exchanger dan menuju alat pengering empon-empon.

Hasil pengeringan optimal didapatkan pada fluida dingin dengan mass flow rate 0.027kg/s. jika dilihat dari diagram pengaruh mass flow rate terhadap kalor yang diterima fluida dingin, dan diagram pengaruh mass flow rate terhadap perubahan massa temulawak maka dapat disimpulkan bahwa perubahan temperature udara dingin (∆Tc) dan mass flow rate udara dingin adalah factor utama dalam proses pengeringan dengan menggunakanHeat Exchanger.

Kata kunci :Heat Exchanger, Mass flow rate, Kalor, Fluida, Cross Flow, Tube Non Finned

ABSTRACT

Heat Exchanger is devices used to transfer heat from the system to other systems without mass transfer and may serve as heaters or as coolants. The purpose of this research is to know the effect of mass flow rate on heat exchanger cross flow mixed, non finned four pass tube to temperature change, heat change, cold fluid heat transfer coefficient, total heat transfer to heat exchanger efficiency, and to change of temulawak mass, With variation of mass flow rate 0,023kg / s, 0,027kg / s, 0,03kg / s, and 0,033kg / s.

The operation of this Heat Exchanger is to utilize the cold fluid flow out of the centrifugal blower, then into the Heat Exchanger, inside the Heat Exchanger the cold fluid will receive the heat from the hot fluid flowing through the Heat Exchanger shell, where the hot fluid is sourced from the stove Which is

Page 6: RANCANG BANGUN DAN PENGUJIAN HEAT EXCHANGER …eprints.ums.ac.id/54418/12/full revisi 5.pdfrancang bangun dan pengujian heat exchanger cross flow mixed, tube non finned four pass,untuk

2

under the Heat Exchanger, after which the cold fluid that has received the heat out of the Heat Exchanger and into the engine medicinal dryer.

Optimum drying results are obtained on cold fluids with a mass flow rate of 0.027kg / s. If seen from the diagram of the influence of mass flow rate on the heat received cold fluid, and the diagram of the influence of mass flow rate to the changes of temulawak mass it can be concluded that the change of cold air temperature (ΔTc) and cold air flow rate is the main factor in drying process with Using Heat Exchanger.

Keyword :Heat Exchanger, Mass Flow Rate, Heat, Fluid, Cross Flow, Tube Non Finned

1. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Masyarakat Indonesia sebagaian besar bekerja sebagai petani, mulai dari

menanam padi, jagung, bahkan palawija atau empon-empon. Oleh karena itu,

banyak usaha kecil menengah yang bergerak dibidang obat tradisional atau jamu

yang berbahan dasar empon-empon, agar menjadi lebih praktis jamu atau obat

tradisional tersebut dirubah menjadi bentuk serbuk, selain lebih praktis dipastikan

jamu atau obat tradisional tersebut dapat bertahan lebih lama kadaluarsanya.

Sebelum dijadikan serbuk tentunya terdapat beberapa proses, salah satunya proses

pengeringan.

Proses pengeringan yang umum digunakan yakni proses pengeringan secara

alami dengan memanfaatkan sinar matahari, akan tetapi proses ini sangat bergantung

dengan cuaca, sedangkan empon-empon yang dapat dijadikan serbuk adalah empon-

empon yang telah benar-benar kering. Sehingga musim penghujan menjadi suatu

kendala dalam proses pengeringan ini. Diharapkan dengan adanya sebuah mesin

pengering, proses pengeringan dapat dilakukan lebih cepat dan tidak ada kendala

cuaca.

Untuk mengoptimalkan mesin pengering tersebut, maka dipasang sebuah

heat exchanger dengan prinsip kerja mengalirkan udara panas berkecepatan tinggi

secara berkelanjutan. Heat Exchanger adalah alat penukar kalor yang berfungsi

untuk mengubah temperatur dan fasa suatu jenis fluida. Proses tersebut terjadi

dengan memanfaatkan proses perpindahan kalor dari fluida bersuhu tinggi menuju

fluida bersuhu rendah. Bentuk heat exchanger yang sering digunakan ialah shell and

tube. Dengan berbagai pertimbangan bentuk ini dinilai memiliki banyak keuntungan

baik dari segi fabrikasi, biaya, hingga unjuk kerja. Pada penelitian ini penulis ingin

Page 7: RANCANG BANGUN DAN PENGUJIAN HEAT EXCHANGER …eprints.ums.ac.id/54418/12/full revisi 5.pdfrancang bangun dan pengujian heat exchanger cross flow mixed, tube non finned four pass,untuk

3

menganalisa Heat Exchanger cross flow mixed, tube non finned four pass dengan

variasi mass flow rate 0,023kg/s, 0,027kg/s, 0,03kg/s dan 0,033kg/s.

1.2 Perumusan Masalah

1. Bagaimana desain dan kontruksi Heat Exchanger cross flow mixed, tube

non finned four pass, untuk mengeringkan empon-empon.

2. Bagaimana pengaruh variasi mass flow rate fluida dingin terhadap

temperatur fluida dingin (∆Tc).

3. Bagaimana pengaruh variasi mass flow rate fluida dingin terhadap Kalor

yang diterima oleh fluida dingin (qc).

4. Bagaimana pengaruh variasi mass flow rate fluida dingin terhadap koefisien

perpindahan kalor fluida dingin (hc).

5. Bagamana pengaruh variasi mass flow rate fluida dingin terhadap koefisien

perpindahan kalor total (U).

6. Bagamana pengaruh variasimass flow rate fluida dingin terhadap efisiensi

heat exchanger (ὴ).

7. Bagaimana pengaruh mass flow rate fluida dingin terhadap perubahan masa

empon-empon.

1.2 Tujuan Penulisan

1. Mendapatkan desain dan kontruksi Heat Exchanger cross flow mixed, tube

non finned four pass, untuk mengeringkan empon-empon.

2. Mengetahui pengaruh mass flow rate fluida dingin terhadap temperatur

fluida dingin (∆Tc).

3. Mengetahui pengaruh mass flow rate fluida dingin terhadap kalor yang

diterima fluida dingin (qc).

4. Mengetahui pengaruh variasi mass flow rate fluida dingin terhadap koefisien

perpindahan kalor (hc).

5. Mengetahui pengaruh variasi mass flow rate fluida dingin terhadap koefisien

perpindahan kalor total (U).

6. Mengetahui pengaruh mass flow rate fluida dingin terhadap efisiensi heat

exchanger (ὴ).

7. Mengetahui pengaruh mass flow rate fluida dingin terhadap perubahan

masa empon-empon.

Page 8: RANCANG BANGUN DAN PENGUJIAN HEAT EXCHANGER …eprints.ums.ac.id/54418/12/full revisi 5.pdfrancang bangun dan pengujian heat exchanger cross flow mixed, tube non finned four pass,untuk

4

1.4 Batasan Masalah

1. Mesin pengering Empon-empon.

2. Variasi mass flow rate yang digunakan dalam pengujian adalah 0,023kg/s,

0,027kg/s, 0,03kg/s dan 0,033kg/s.

3. Bahan uji empon empon yang digunakan adalah temulawak sebanyak 1kg

setiap debitnya.

4. Dalam pengujian ini mass flow rate menjadi indikator utama terhadap hasil

dari pengujian .

5. Pengujian menggunakan blower sentrifugal dengan diameter lubang 2 inch.

1.5 Tinjauan Pustaka

Dona Setiawan (2017) melakukan penelitian dengan

menggunakan Heat Exchanger tube satu pass, shell tiga pass kemudian

mengambil kesimpulan bahwa semakin besar mass flow rate fluida dingin

maka perubahan temperatur dan kalor mass flow rate fluida dingin

semakin bertambah.

Felix Wijaya (2016) menyimpulkan hasil perhitungan metode

NTU dan hasil perhitungan dilapangan memiliki selisih yang cukup jauh

dikarenakan alat ukur yang kurang akurat, dan isolasi yang kurang

sempurna sehingga masih terjadi heat loss.

Handoyo Ekadewi Anggraini (2000) melakukan penelitian

pengaruh tebal isolasi pada bagian luar shell, sehingga dapat diambil

kesimpulan efektivitas meningkat hingga suatu harga maksimum dan

kemudian akan berkurang

1.6 Landasan Teori

Heat Exchanger (HE) adalah alat yang digunakan untuk

memindahkan panas dari sistem ke sistem lain tanpa perpindahan massa

dan bisa berfungsi sebagai pemanas maupun sebagai pendingin. Penukar

panas dirancang sebisa mungkin agar perpindahan panas antar fluida

dapat berlangsung secara efisien.

Page 9: RANCANG BANGUN DAN PENGUJIAN HEAT EXCHANGER …eprints.ums.ac.id/54418/12/full revisi 5.pdfrancang bangun dan pengujian heat exchanger cross flow mixed, tube non finned four pass,untuk

5

Pada Dasarnya prinsip kerja dari alat penukar kalor yaitu

memindahkan panas dari dua fluida pada temperatur berbeda di mana

transfer panas dapat dilakukan secara langsung ataupun tidak langsung..

Pada saat menganalisa alat penukar kalor, diperlukan penggunaan

koefisien perpindahan panas secara menyeluruh (U) untuk menghitung

seluruh efek dari perpindahan panas alat penukar kalor tersebut.

1.6.1 Teori kesetimbangan kalor

Kalor adalah energi dalam yang dipindahkan dari benda bersuhu tinggi

ke benda bersuhu rendah ketika kedua benda dicampur. Hukum kekekalan

energi untuk kalor menyatakan bahwa untuk berbagai benda yang dicampur

dan diisolasi sempurna terhadap lingkungan, banyak kalor yang dilepas

benda sama dengan banyak kalor yang diterima benda lain. Hukum

kekekalan energy untuk kalor dinyatakan pertama kali oleh Joseph Black

dikenal sebagai Azas Black.

Gambar 1.1.Skema konsep kesetimbangan kalor

Qlepas =Qterima……………………..…………………….(1.1)

ṁc .Cpc .ΔTc = ṁh .Cph .ΔTh

dimana :

Q : besar kalor (Joule)

m : massa (kg)

Cp : kalor jenis suatu benda (kJ/(kg K))

ΔT : perubahan suhu (K)

Page 10: RANCANG BANGUN DAN PENGUJIAN HEAT EXCHANGER …eprints.ums.ac.id/54418/12/full revisi 5.pdfrancang bangun dan pengujian heat exchanger cross flow mixed, tube non finned four pass,untuk

6

1.6.2 Perpindahan Kalor

a. Konduksi

Konduksi adalah pengangkutan kalor melalui satu jenis zat.

Sehingga perpindahan kalor secara hantaran/konduksi merupakan

satu proses dalam karena proses perpindahan kalor ini hanya terjadi

di dalam bahan.

Gambar 1.2 Perpindahan kalor konduksi pada dinding datar

Persamaan Perpindahan kalor konduksi pada dinding datar :

� =��

�(∆�)…………………………………………… . . (1.2)

Dimana :

q : Perpindahan Kalor (W)

k : Konduktivitas thermal (W/mK)

∆T : Perbedaan Temperatur T1-T2 (K)

A : Luas Permukaan (m2)

b. Konveksi (aliran)

konveksi adalah perpindahan kalor yang membutuhkan media

perantara dalam proses perpindahan panasnya. Berbeda dengan konduksi,

pada konveksi membutuhkan gerakan fluida untuk dapat memindahkan

panas.

Page 11: RANCANG BANGUN DAN PENGUJIAN HEAT EXCHANGER …eprints.ums.ac.id/54418/12/full revisi 5.pdfrancang bangun dan pengujian heat exchanger cross flow mixed, tube non finned four pass,untuk

7

Gambar 1.3 Perpindahan kalor konveksi pada dinding datar Persamaan Penrpindahan kalor konveksi

� = ℎ�(�� − ��)

� = 1

ℎ�

� = 1

�(�� − ��)………………………………………… . . (1.3)

Dimana :

q : Perpindahan kalor (W)

h : Koefisien Perpindahan Kalor (W/mK)

A : Luas dinding (m2)

R : Hambatan

Tw :Temperatur dinding (K)

T∞ : Temperatur aliran bebas (K)

2. METODE PENULISAN

2.1 Alat Pengujian

Tabel 1 Alat-alat yang digunakandalampengujian

No AlatPengujian Fungsi

1 Heat Exchanger Alat penukar kalor yang akan diuji

2 Mesin Pengering Mesin pengering empon-empon

3 Blower Digunakan sebagai penyuplai udara dingin

4 Burner Sebagai sumber mass flow rate fluida panas

Page 12: RANCANG BANGUN DAN PENGUJIAN HEAT EXCHANGER …eprints.ums.ac.id/54418/12/full revisi 5.pdfrancang bangun dan pengujian heat exchanger cross flow mixed, tube non finned four pass,untuk

8

Gambar 2.1 Desain Heat Exchanger Cross Flow Mixed, non Finned Tube Four Pass

Gambar 2.2. Skema aliran fluida pada Heat Exchanger

Keterangan

= Aliran fluida dingin

= Aliran fluida panas

Page 13: RANCANG BANGUN DAN PENGUJIAN HEAT EXCHANGER …eprints.ums.ac.id/54418/12/full revisi 5.pdfrancang bangun dan pengujian heat exchanger cross flow mixed, tube non finned four pass,untuk

9

Taabel 2. Daftar alat alat ukur

No Alat Ukur Fungsi

1 Thermocouple Untuk mengukur suhu

2 Anemometer Untuk mengukur kecepatan angin

3 Stopwatch Untuk menghitung waktu pengujian

4 Timbangan Jarum untuk menimbang gas LPG

5 Timbangan Digital Untuk menimbang empon-empon

Gambar 2.3 Instalasi Pengujian

2.2 BahanPenelitian

1. Udara

2. Temulawak

3. Gas LPG

2.3 Langkah-Langkah

a. Menyiapkan bahan dan alat uji seperti temulawak yang telah diiris dengan

massa 1kg, mesin pengering, heat exchanger, blower, gas LPG, kompor

beserta regulator, serta alat ukur, seperti timbangan, thermocouple, dan

anemometer.

b. Memastikan semua alat ukur bekerja dengan benar dan normal.

c. Menimbang massa gas dalam tabung dengan timbangan analog kemudian

memasang regulator kompor pada tabung gas LPG.

d. Merangkai heat exchanger, blower dan mesin pengering. Merangkai

thermocouple kemudian memasang pada heat exchanger.

Page 14: RANCANG BANGUN DAN PENGUJIAN HEAT EXCHANGER …eprints.ums.ac.id/54418/12/full revisi 5.pdfrancang bangun dan pengujian heat exchanger cross flow mixed, tube non finned four pass,untuk

10

e. Mengecek dan memastikan kembali semua instalasi sudah terpasang

dengan benar, untuk mendapat suhu mula pemanas maka dilakukan

pemanasan awal selama 10 menit.

f. Setelah semua sudah terpasang dengan benar kemudian mengatur katup

pada blower sebagai variasi mass flow rate.

g. Memasukkan 1 kg temulawak yang telah diiris kedalam mesin pengering.

h. Menyalakan Thermocouple, blower, mesin pengering serta kompor sebagai

pemanas selama 30 menit.

i. Mencatat temperatur pada thermocouple setiap 10 menit sekali dalam

waktu 30 menit.

j. Mematikan blower, kompor dan mesin pengering empon-empon secara

bersamaan, kemudian mengambil temulawak.

k. Menimbang temulawak dengan timbangan digital, dan menimbang tabung

gas LPG dengan timbangan analog, kemudian hitung selisih massa

temulawak dan tabung sebelum dan sesudah pengujian.

l. Lakukan pengujian seperti diatas dengan variasi mass flow rate yang

berbeda.

Page 15: RANCANG BANGUN DAN PENGUJIAN HEAT EXCHANGER …eprints.ums.ac.id/54418/12/full revisi 5.pdfrancang bangun dan pengujian heat exchanger cross flow mixed, tube non finned four pass,untuk

11

2.4 Diagram Alir Penelitian

Gambar 2.3 Diagram alir Penelitian

Study Literatur

Desain dan pembuatan

alat

Pengujian Heat Exchanger Cross Flow Mixed, Tube Non Finned Four Pass, Dengan Variasi Mass Flow Rate

ṁ 0.023 kg/s ṁ 0.027 kg/s ṁ 0.03 kg/s ṁ 0.033 kg/s

Pengambilan data

Analisa Data dan Hasil

Kesimpulan

selesai

Mulai

Page 16: RANCANG BANGUN DAN PENGUJIAN HEAT EXCHANGER …eprints.ums.ac.id/54418/12/full revisi 5.pdfrancang bangun dan pengujian heat exchanger cross flow mixed, tube non finned four pass,untuk

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1 Pengaruh Mass Flow Rate

Temperatur Fluida Dingin

Diagram 3

ṁ 0.023kg/s

ṁ 0.03kg/s

102030405060708090100

Peru

bah

an

Tem

pera

tur

∆T

c(°

C)

12

HASIL DAN PEMBAHASAN

Mass Flow Rate Fluida Dingin Terhada

Temperatur Fluida Dingin

3.1 Pengaruh mass flow rate fluida dingin (ṁperubahan temperatur fluida dingin (∆T

kg/s ṁ

kg/s ṁ 0.0

Grafik 3.1 Grafik Distribusi Temperatur

92.56

68.8461.5

55.44

0102030405060708090100

0.023 0.027 0.03 0.033

Mass flow rate fluida dingin ṁc (kg/s)Mass flow rate fluida dingin ṁc (kg/s)

Fluida Dingin Terhadap Perubahan

ṁc) terhadap ∆Tc)

0.027kg/s

0.033kg/s

Grafik 3.1 Grafik Distribusi Temperatur

55.44

0.033

Page 17: RANCANG BANGUN DAN PENGUJIAN HEAT EXCHANGER …eprints.ums.ac.id/54418/12/full revisi 5.pdfrancang bangun dan pengujian heat exchanger cross flow mixed, tube non finned four pass,untuk

13

Pada diagram 3.1 menunjukkan hasil perubahan temperatur pada mass

flow rate fluida dingin 0,023 kg/s adalah 92.56 °C, pada mass flow rate fluida

dingin 0,027 kg/s hasil perubahan temperatur adalah 68,84 °C, sedangkan pada

mass flow rate fluida dingin 0,030 kg/shasil perubahan temperatur adalah 61,5

°C, dan pada mass flow rate fluida dingin 0,033 kg/s hasil perubahan temperatur

adalah 55,44 °C.

3.2 Pengaruh Mass Flow Rate Fluida Dingin Terhadap Kalor yang Diterima

Fluida Dingin

Diagram 3.2 Pengaruh mass flow rate fluida dingin (ṁc) terhadap kalor yang diterima fluida dingin (qc).

Pada diagram 3.2 menunjukkan hasil kalor yang diterima fluida dingin

pada mass flow rate fluida dingin 0,023 kg/s adalah 2148,040 W, pada mass

flow rate fluida dingin 0,027 kg/s kalor yang diterima adalah 1875,408 W,

sedangkan pada mass flow rate fluida dingin 0,030 kg/s kalor yang diterima

adalah 1861,605 W, dan pada mass flow rate fluida dingin 0,033 kg/skalor yang

diterima adalah 1845,986 W.

2148,040

1875.408 1861.6051845.986

1500

1600

1700

1800

1900

2000

2100

2200

0.023 0.027 0.03 0.033Kalo

r y

an

g d

itri

ma q

c(W

)

Mass flow rate fluida dingin ṁc (kg/s)

Page 18: RANCANG BANGUN DAN PENGUJIAN HEAT EXCHANGER …eprints.ums.ac.id/54418/12/full revisi 5.pdfrancang bangun dan pengujian heat exchanger cross flow mixed, tube non finned four pass,untuk

14

3.3 Pengaruh Mass Flow Rate Fluida Dingin Terhadap Koefisien Perpindahan

Kalor Fluida Dingin

Diagram 3.3 Pengaruh mass flow rate fluida dingin (ṁc) terhadap koefisien Perpindahan kalor fluida dingin (hc)

Pada diagram 3.3 menunjukkan hasil koefisien perpindahan kalor

total pada mass flow rate fluida dingin 0,023 kg/s adalah 302,095 W/m2K, pada

mass flow rate 0,027 kg/s koefisien perpindahan kalor fluida dingin adalah

339,970 W/m2K, sedangkan pada mass flow rate 0,03 kg/s koefisien

perpindahan kalor fluida dingin adalah 368,769 W/m2K, dan pada mass flow

rate 0,033 kg/s koefisien perpindahan kalor fluida dingin adalah 398,464

W/m2K.

3.4 Pengaruh Mass Flow Rate Fluida Dingin Terhadap Koefisien Perpindahan

Kalor Total

Diagram 3.4 Pengaruh mass flow rate fluida dingin (ṁc) terhadap koefisien perpindahan kalor total (U)

302.095339.970

368.769398.464

050100150200250300350400450

0.023 0.027 0.03 0.033

Mass flow rate fluida dingin ṁc (kg/s)

Ko

efi

sie

n p

erp

ind

ah

an

kalo

r fl

uid

ad

ing

inh

c(W

/m²K

)

9.253

7.146 7.559 7.822

0

2

4

6

8

10

0.023 0.027 0.03 0.033

Mass flow rate fluida dingin ṁc (kg/s)

Ko

efi

sie

n p

erp

ind

ah

an

kalo

r to

tal U

(W

/m²K

)

Page 19: RANCANG BANGUN DAN PENGUJIAN HEAT EXCHANGER …eprints.ums.ac.id/54418/12/full revisi 5.pdfrancang bangun dan pengujian heat exchanger cross flow mixed, tube non finned four pass,untuk

15

Pada diagram 3.4 menunjukkan hasil koefisien perpindahan kalor total

pada mass flow rate fluida dingin 0,023 kg/s adalah 9,253 W/m2K, pada mass

flow rate fluida dingin 0.027 kg/s koefisien perpindahan kalor total adalah 7,146

W/m2K, sedangkan pada mass flow rate fluida dingin 0.030 kg/s koefisien

perpindahan kalor total adalah 7.559 W/m2K, dan pada mass flow rate fluida

dingin 0.033 kg/s koefisien perpindahan kalor total adalah 7,822 W/m2K.

3.5 Pengaruh Mass Flow Rate Fluida Dingin Terhadap Efisiensi Heat

Exchanger

Diagram 3.5 Pengaruh mass flow rate fluida dingin (ṁc) terhadap efisiensi (�)

Pada diagram 3.5 diatas menunjukkan hasil efisiensi Heat Exchanger

pada mass flow ratefluida dingin 0,023kg/s adalah 38,946%, pada mass flow

rate fluida dingin 0,027kg/s hasil efisiensi adalah 34,003%, sedangkan pada

mass flow rate fluida dingin 0,030kg/s hasil efisiensi adalah 33,753%, dan pada

mass flow rate fluida dingin 0,033kg/s hasil efisiensi adalah 33,47%.

38.94634.003 33.753 33.470

051015202530354045

0.023 0.027 0.03 0.033

Mass flow rate fluida dingin ṁc (kg/s)Efi

sie

nsikalo

r yan

g d

isera

p

Heat

Exch

an

ger �

(%)

Page 20: RANCANG BANGUN DAN PENGUJIAN HEAT EXCHANGER …eprints.ums.ac.id/54418/12/full revisi 5.pdfrancang bangun dan pengujian heat exchanger cross flow mixed, tube non finned four pass,untuk

16

3.6 Pengaruh Mass Flow Rate Fluida Dingin Terhadap Perubahan

Massa Temulawak.

Diagram 3.6 Pengaruh mass flow rate fluida dingin (ṁc) terhadap perubahan massa temulawak (∆mtemulawak)

Pada diagram 3.6 diatas menunjukkan hasil perubahan massa

temulawak pada mass flow rate fluida dingin 0,023kg/s adalah 213g, pada

mass flow rate fluida dingin 0,027kg/s perubahan massa temulawak adalah

291g, sedangkan pada mass flow rate fluida dingin 0,03kg/s perubahan massa

temulawak adalah 285g, dan pada mass flow rate fluida dingin 0,033kg/s

perubahan massa temulawak adalah 277g.

213

291285

277

0

50

100

150

200

250

300

350

0.023 0.027 0.03 0.033

Peru

bah

an

Massa T

em

ula

wak

∆M

t(k

g)

Mass flow rate fluida dingin ṁc (kg/s)

Page 21: RANCANG BANGUN DAN PENGUJIAN HEAT EXCHANGER …eprints.ums.ac.id/54418/12/full revisi 5.pdfrancang bangun dan pengujian heat exchanger cross flow mixed, tube non finned four pass,untuk

17

4. PENUTUP

4.1 KESIMPULAN

1. Didapatkan desain dan kontruksi Heat Exchanger Cross Flow Mixed, Tube

Non Finned Four Pass dengan panjang shell 30cm, lebar 20cm, tinggi 45cm

serta memiliki 8 tube, diameter 20mm dengan total panjang tube 120cm.

2. Semakin besar mass flow rate maka perubahan temperatur fluida dingin

kecil.

3. Semakin besar mass flow rate fluida dingin maka semakin kecil kalor yang

diterima fluida dingin.

4. Semakin besar mass flow rate fluida dingin maka semakin besar pula

koefisien perpindahan kalor fluida dingin.

5. Koefisien perpindahan kalor terbesar yang diterima fluida dingin terdapat

pada mass flow rate fluida dingin 0,023kg/s yaitu sebesar 8,448W/��K.

6. Efisiensi heat exchanger terbesar terdapat pada mass flow rate fluida dingin

0,023kg/s yaitu sebesar 35,56%.

7. Perubahan massa temulawak terbesar terdapat pada mass flow rate fluida

dingin 0.027kg/s yaitu sebesar 291g.

4.2 SARAN

1. Pada perancangan selanjutnya peneliti dapat meningkatkan effisiensi heat

exchanger dengan cara menambah luasan pipa heat exchanger serta

mengganti bahan pembuatan heat exchanger dengan bahan yang lebih baik

dalam penyerapan kalornya.

2. Peneliti juga dapat meningkatkan effisiensi heat exchanger dengan cara

memberi isolator pada dindingnya, agar kalor yang dihasilkan burner gas

LPG tidak banyak yang terbuang ke ruangan.

Page 22: RANCANG BANGUN DAN PENGUJIAN HEAT EXCHANGER …eprints.ums.ac.id/54418/12/full revisi 5.pdfrancang bangun dan pengujian heat exchanger cross flow mixed, tube non finned four pass,untuk

18

PERSANTUNAN

Puji syukur atas kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan segala rahmat dan

karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan tepat waktu

dan tanpa halangan berarti yakni dengan judul “Rancang Bangun dan Pengujian Heat

Exchanger cross Flow Mixed, Tube Non Finned Four Pass, Untuk Mengeringkan

Empon-empon Dengan Variasi Mass Flow Rate”.

Selama proses penyusunan Tugas Akhir penulis sadar bahwa banyak hambatan

dan kesulitan yang dialami.Bantuan semangat dan dorongan serta bantuan baik materil

maupun non materil tidak lepas dari jasa berbagai pihak. Oleh karena itu, pada

kesempatan ini penyusun menyampaikan ucapan terima kasih kepada :

1. Allah S.W.T yang senantiasa melimpahkan rahmat, nikmat, karunia dan kasih

sayang-Nya.

2. Ibu dan Bapak atas segala perhatian, doa, dan dukungan baik moral maupun

materil yang telah diberikan.

3. Bapak Ir. Sri Sunarjono,MT,Ph.D, Selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Surakarta.

4. Bapak Ir. Subroto, MT. selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas

Muhammadiyah Surakarta.

5. BapakIr. Sartono Putro, MT. selaku pembimbing utama yang telah memberikan

kritik dan saran yang membangun dalam proses penelitian dan penyusunan Tugas

Akhir ini.

6. Seluruh Dosen Jurusan Teknik Mesin yang telah begitu banyak memberikan

pengetahuan yang tiada ternilai,

7. Seluruh rekan-rekan Mahasiswa Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah

Surakarta yang telah berjasa besar dalam proses penelitian dan penulisan Tugas

Akhir.

8. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah

membantu penulis dalam penyusunan Tugas Akhir ini.

Page 23: RANCANG BANGUN DAN PENGUJIAN HEAT EXCHANGER …eprints.ums.ac.id/54418/12/full revisi 5.pdfrancang bangun dan pengujian heat exchanger cross flow mixed, tube non finned four pass,untuk

Daftar Pustaka

Setiawan, Dona. (2017) “Rancang Bangun Heat Exchanger Tube Non Fin

Satu Pass, Shell Tiga Pass Untuk Mesin Pengerin Empon-Empon”.

Skripsi Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Wijaya, Felix. (2016) “Analisis Efektivitas Alat Penuar Kalor Shell dan

Tube Dengan Air Sebagai Fluida Panas dan Fluida Dingin”. Skripsi

Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Ekadewi, Angraini Handoyo. (2000) “Pengaruh Tebal Isolasi Thermal

Terhadap Efektivitas Plat Heat Exchanger”. Jurnal Teknik Mesin

Universitas Kristen Petra.

Wahyudi, Didik. (2000).”Optimasi Heat Exchanger Tabung Konsentris”. Jurnal

Teknik Mesin Universitas Kristen.

Cengel, Y. A. (2003).”Heat Transfer”.Mc. Graw Hill New York

Kanginan, Marthen. (2007). “Seribu Pena FISIKA”. Jakarta: Erlangga.

Mukherjee Rajiv (1998).”Effectifity Design Shell and Tube Heat

Exchanger”.Chem Eng Progress.