Upload
flitzzz
View
246
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
8/17/2019 Dian, M. Faiz, Muhammad Andi, Coil HE
1/17
LAPORAN PERANCANGAN COIL HEAT EXCHANGER
DENGAN SOFTWARE COIL LAUTERBACH VERFAHRENSTECHNIK
Member Team :
1. Dian Hidayati (2112105019)
Muchamad Faiz (2113106037)
2.
Muhammad Andi R. F. (2113106020)
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
S U R A B A Y A
2015
8/17/2019 Dian, M. Faiz, Muhammad Andi, Coil HE
2/17
i
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat, hidayah, dan
karunianya sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Perancangan Coil Heat
Exchanger Dengan Software Coil Lauterbach Verfahrenstechnik ini tepat waktu dan tanpa
halangan suatu apa pun.
Laporan ini disusun sebagai salah satu syarat kelulusan mata kuliah Perancangan
Pesawat Penukar Kalor. Tujuan dari penulisan laporan ini adalah agar mahasiswa dapat
memahami dan mengaplikasikan materi yang telah diterima dalam penggunaan software
COIL-LV yang membantu dalam perhitungan desain.
Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari kata sempurna, oleh karena
itu kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan. Semoga laporan ini dapat
bermanfaat bagi semua pihak yang membacanya dan bagi penulis pada khususnya.
Surabaya, 3 April 2015
Penulis
8/17/2019 Dian, M. Faiz, Muhammad Andi, Coil HE
3/17
ii
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ......................................................................................................i
DAFTAR ISI ................................................................................................................. ii
DAFTAR GAMBAR ..................................................................................................... iii
BAB 1 PENDAHULUAN ................................................................................................ 1
1.1 Latar Belakang ..................................................................................................... 1
1.2 Tujuan Penulisan Laporan ................................................................................... 1
1.3 Batasan Malasah ................................................................................................. 1
BAB 2 DASAR TEORI ................................................................................................... 2
2.1 Coil Heat Exchanger ............................................................................................ 2
2.2 Langkah-langkah Mendesain Coil Heat Exchanger
menggunakan Software COIL-LV ......................................................................... 4
BAB 3 HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................................................ 6
3.1 Hasil Kalkulasi Software Coil-LV .......................................................................... 6
3.1.1 Geometri Umum Coil Heat Exchanger ........................................................ 6
3.1.2 Properties kedua fluida ............................................................................... 8
3.1.3 Dimensi dari Coil ......................................................................................... 8
3.1.4 Geometri dari shell ...................................................................................... 9
3.1.5 Paramater di dalam Tube dan Sekitar Tube, serta Faktor Koreksinya ...... 10
3.1.6 Summary Data Hasil Perhitungan Menggunakan Software Coil-LV .......... 11
3.2 Proses Perhitungan Teoritis yang Dilakukan Software Coil-LV ........................ 11
3.2.1 MODULE COIL (DESIGN OF COIL HEAT EXCHANGER)................................ 11
3.2.2 MODULE G3 ( Heat Transfer in Flow Through Coil) .................................. 12
8/17/2019 Dian, M. Faiz, Muhammad Andi, Coil HE
4/17
iii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Bentuk Tube Coil Heat Exchanger ................................................................... 2
Gambar 2.2 Salah Satu Bentuk Coil Heat Exchanger .......................................................... 2
Gambar 2.3 Jendela Basic Data Selection ........................................................................... 4
Gambar 2.4 Jendela Visual Coil ........................................................................................... 5
Gambar 3.1 Geometri Heat Exchanger ............................................................................... 6
Gambar 3.2 Data Dimensi Geometri Coil Heat Exchanger ................................................. 6
Gambar 3.3 Data Valuation ................................................................................................ 7
Gambar 3.4 Data Inside Coil dan Around Coil ..................................................................... 7
Gambar 3. 5 Data Properties Air dan Oli ............................................................................. 8
Gambar 3.6 Data Dimensi dari Coil ..................................................................................... 8
Gambar 3.7 Data Geometri Shell ........................................................................................ 9
Gambar 3.8 Parameter di Dalam Tube dan Sekitar Tube ................................................. 10
Gambar 3.9 Data Dimensi dan Kondisi dalam Tube .......................................................... 10
Gambar 3.10 Data parameter dan hasil kalkulasi COIL-LV Software Secara Umum ........ 11
http://d/Tutorial%20Menggunakan%20Software%20LV.docx%23_Toc416025146http://d/Tutorial%20Menggunakan%20Software%20LV.docx%23_Toc416025146http://d/Tutorial%20Menggunakan%20Software%20LV.docx%23_Toc416025146http://d/Tutorial%20Menggunakan%20Software%20LV.docx%23_Toc416025151http://d/Tutorial%20Menggunakan%20Software%20LV.docx%23_Toc416025151http://d/Tutorial%20Menggunakan%20Software%20LV.docx%23_Toc416025151http://d/Tutorial%20Menggunakan%20Software%20LV.docx%23_Toc416025151http://d/Tutorial%20Menggunakan%20Software%20LV.docx%23_Toc416025146
8/17/2019 Dian, M. Faiz, Muhammad Andi, Coil HE
5/17
1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dalam perkembangan teknologi, telah banyak perangkat-perangkat lunak yang
dibuat untuk mempermudah pekerjaan manusia. Salah satunya adalah Coil-LV Software
yang dapat digunakan dalam dunia engineering untuk mengalkulasi perhitungan dalam
mendesain tube coil heat exchanger .
Perhitungan yang didasarkan pada teori experimental, yang telah diuji validasinya,
digunakan dalam software ini. Kemudahan dalam penggunaannya juga dapat terlihat
pada interface yang lengkap dengan keterangan gambar dan equations yang digunakan.
1.2 Tujuan Penulisan Laporan
Tujuan dalam penulisan laporan ini adalah :
1.
Mengetahui informasi mengenai Tube Coil Heat Exchanger.
2. Mengetahui cara mendesain Tube Coil Heat Exchanger menggunakan Coil LV
Software dan hasil yang ditampilkanya.
1.3 Batasan Malasah
Batasan masalah yang digunakan adalah bentuk desain Tube Coil Heat Exchanger
yang didapatkan adalah desain sesuai dengan yang disarankan oleh pembuat software.
Bentuk geometrinya sudah ditentukan.
8/17/2019 Dian, M. Faiz, Muhammad Andi, Coil HE
6/17
2
BAB 2
DASAR TEORI
2.1 Coil Heat Exchanger
Coil Heat Exchanger adalah alat penukar kalor yang tube-nya memiliki
bentuk helical seperti pada Gambar 1. Heat Exchanger jenis ini digunakan untuk
memanfaatkan atau mengambil panas dari suatu fluida untuk dipindahkan ke fluida
lain. Proses perpindahan panas ini terjadi dari fluida yang memiliki temperatur lebihtingi ke fluida yang memiliki temperatur yang lebih rendah.
Gambar 2.1 Bentuk Tube Coil Heat Exchanger
Gambar 2.2 Salah Satu Bentuk Coil Heat Exchanger
Sumber : Ramachandra K. Patil (1982)
8/17/2019 Dian, M. Faiz, Muhammad Andi, Coil HE
7/17
3
Sebuah Coil Heat Exchanger terdiri dari helical coil yang terbuat dari pipa
logam yang mengikuti bagian annular dari dua pipa konsentris. Fluida mengalair di
sisi dalam coil dan annulus dengan perpindahan panas melewati dinding koil.
Dimensi dari kedua silinder ditentukan oleh kecepatan fluida yang dibutuhkan di
dalam annulus sesuai dengan syarat dari perpindahan panas.
Coil Heat Exchanger memiliki berberapa ciri sebagai berikut:
Diameter kecil
Panjang tabung konsentris ditempatkan dalam tabung yang lebih besar
Tabung gabungan yang melengkung dalam heliks.
Satu cairan melewati tabung dalam, dan cairan lainnya melewati tabung luar.
Tipe ini sistemnya kuat, mampu menangani tekanan tinggi dan perbedaan
temperatur yang luas
Adapun Kelebihan dan Kekurangan dari Coil Heat exchanger adalah
sebagai berikut:
Kelebihan :
Murah
Kecepatan aliran lebih tinggi
Bilangan reynolds lebih tinggi
Cocok untuk aliran rendah
Kekurangan :
Area perpindahan panas nya kecil sehingga kinerja termal buruk
Aplikasi dari Coil Heat Exchanger:
Biasanya digunakan untuk membentuk suatu suhu tetap untuk aliran proses-
sampel sebelum melakukan pengukuran.
Digunakan untuk mengkondensasikan suhu tinggi aliran sampel
8/17/2019 Dian, M. Faiz, Muhammad Andi, Coil HE
8/17
4
2.2 Langkah-langkah Mendesain Coil Heat Exchanger menggunakan Software
COIL-LV
Menentukan parameter yang digunakan dalam perhitungan
Tube Side Shell Side
Medium Hydraulic Oil ISO VG 46 Water
Pressure 3 Bar 3 Bar
Temperature In 65˚C 20˚C
Temperature Out 50˚C 22˚C
Volume Flow 2 m3/h
Fouling Factor (estimate)) 9 x 10-4 m2.K/W 9 x 10-6 m2.K/W
Jalankan program LV-COIL, Lalu pilih module COIL HEAT EXCHANGER
sehingga muncul jendela seperti dibawah ini
Gambar 2.3 Jendela Basic Data Selection
8/17/2019 Dian, M. Faiz, Muhammad Andi, Coil HE
9/17
5
Masukkan data awal yang ditetapkan, pilih media yang berada pada sisi
tube dan shell, untuk kasus ini sisi tube diisi oil dan sisi shell water .Kemudian pilih jenis tipe Heat Exchanger Tube Coil Setelah itu klik OK.
Akan muncul jendela seperti dibawah
Pada kasus ini kita masukan tube inlet temperature, outlet temperature
dan volume flow. Sehingga shell side mass flow atau volume flow akan
otomatis terisi dengan persamaan heat balance. Hal ini juga berlaku jika
kita memasukkan parameter yang lainnya. Lalu kli OK
Proses kalkulasi akan dimulai, Setelah proses kalkulasi selesai maka hasil
kalkulasi akan dimasukkan ke dalam
Gambar 2.4 Jendela Visual Coil
8/17/2019 Dian, M. Faiz, Muhammad Andi, Coil HE
10/17
6
BAB 3
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil yang didapatkan dari perhitungan menggunakan software COIL-LV ini adalah
geometri dari tube coil heat excanger hasil kalkulasi berdasarkan parameter-parameter
yang ditentukan sebelumnya. Ukurannya direpresentasikan sebagai berikut :
Gambar 3.1 Geometri Heat Exchanger
Hasil lengkap dalam bentuk matriksnya adalah
sebagai berikut :
3.1 Hasil Kalkulasi Software Coil-LV
3.1.1 Geometri Umum Coil Heat Exchanger
Gambar 3.2 Data Dimensi Geometri Coil Heat Exchanger
8/17/2019 Dian, M. Faiz, Muhammad Andi, Coil HE
11/17
7
Gambar 3.3 Data Valuation
Gambar 3.4 Data Inside Coil dan Around Coil
8/17/2019 Dian, M. Faiz, Muhammad Andi, Coil HE
12/17
8
3.1.2 Properties kedua fluida
3.1.3 Dimensi dari Coil
Gambar 3.6 Data Dimensi dari Coil
Gambar 3. 5 Data Properties Air dan Oli
8/17/2019 Dian, M. Faiz, Muhammad Andi, Coil HE
13/17
9
3.1.4 Geometri dari shell
Gambar 3.7 Data Geometri Shell
8/17/2019 Dian, M. Faiz, Muhammad Andi, Coil HE
14/17
10
3.1.5 Paramater di dalam Tube dan Sekitar Tube, serta Faktor Koreksinya
Gambar 3.8 Parameter di Dalam Tube dan Sekitar Tube
Gambar 3.9 Data Dimensi dan Kondisi dalam Tube
8/17/2019 Dian, M. Faiz, Muhammad Andi, Coil HE
15/17
11
3.1.6 Summary Data Hasil Perhitungan Menggunakan Software Coil-LV
Gambar 3.10 Data parameter dan hasil kalkulasi COIL-LV Software Secara Umum
3.2 Proses Perhitungan Teoritis yang Dilakukan Software Coil-LV
Dalam proses perhitungan yang dilakaukan software Coil-LV ini terbagi
menjadi 2 modul. Modul pertama adalah Design of Coil Heat Exchanger (COIL)
dan kedua adalah Heat Transfer Through Coil (G3). Berikut adalah beberapa
persamaan dan proses perhitungan yang digunakan.
3.2.1 MODULE COIL (DESIGN OF COIL HEAT EXCHANGER)
1. Proses Menghitung Q in
Dengan rumus dari Heat balance kita dapatkan
8/17/2019 Dian, M. Faiz, Muhammad Andi, Coil HE
16/17
8/17/2019 Dian, M. Faiz, Muhammad Andi, Coil HE
17/17
13
2. Menghitung Diameter of Coil (Dc)
3. Menghitung Diameter of curvature (D)
4. Menghitung Reynold Number (Re)
5. Menghitung Reynold Number Critical (Recrit)
Karena Re < Recrit maka, aliran yang terjadi adalah laminar flow
6.
Menghitung auxiliary value (m)
7. Menghitung Nusselt Number untuk laminar flow (NuL)