Sample ICCEE Paper for A4 Page Size

Seminar Hasil Penelitian TesisMalang, 18 Maret 2011

MAKALAH SEMINARPENGARUH PITCH INNER HELICAL FIN TERHADAP CHARACTERISTIC PERFORMANCE PADA COUNTER FLOW DOUBLE PIPE HEAT EXCHANGER

MUFID

0920602051

PROGRAM STUDI MAGISTER TEKNIK MESIN

MINAT KONVERSI ENERGI

PROGRAM MAGISTER DAN DOKTOR

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

MALANG

2011

Karakeristik Perpindahan Panas dalam Double Pipe Heat Exchanger dengan Sisipan Helical Fin Sebagai Turbulator

Mufid, Slamet Wahyudi, Djoko SutiknoMahasiswa Prog. Magister dan Doktor Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Brawijaya MalangE-mail: mufidpolinema@gmail.comABSTRACT

Menipisnya sumber energi minyak bumi dan terus meningkatnya kebutuhan energi harus diimbangi dengan peningkatan efisiensi peralatan industri. Heat exchanger sebagai penukar panas di industri harus ditingkatkan efektifitasnya. Eksperimen bertujuan untuk meneliti pengaruh perubahan pitch helical fin yang disisipkan pada tabung dalam (inner tube) double pipe heat exchanger terhadap laju perpindahan panas dan karakteristik gesekan aliran fluida.

Heat exchanger memiliki pipa luar dan pipa dalam berdiameter 72 mm (Do) dan 23,2 mm (Di) dengan air dingin dan air panas yang digunakan sebagai fluida uji di sisi shell dan tabung. Helical fin dari besi (mild steel) dengan dimensi geometris diameter luar 23,2 mm, diameter dalam 12,0 mm, dan panjang 1o00 mm dimasukkan dalam inner tube dari heat exchanger dan air panas memasuki tabung dengan variasi flowate mulai 400 l/jam sampai 900 l/jam. Dalam percobaan, helical fin menempel sisi dalam inner tube dengan variasi pitch 25mm, 50mm, dan 75mm.

Hasil penelitian adalah disisipkannya helical fin sebagai turbulator pada heat exchanger akan mengakibatkan peningkatan laju perpindahan kalor. Helical fin dengan pitch 25mm menimbulkan peningkatan laju perpindahan kalor paling besar sebesar (62% dibandingkan plain tube. Helical fin sebagai turbulator mengakibatkan peningkatan efektifitas termal heat exchanger. Peningkatan efektifitas terbesar sebesar (63% dihasilkan oleh helical fin dengan pitch 25mm. Faktor gesekan mengalami peningkatan sebagai akibat digunakannya helical fin sebagai turbulator pada heat exchanger. Peningkatan faktor gesekan paling besar ditimbulkan oleh penyisipan helical fin dengan pitch 25mm sebesar (902% lebih besar dari pada plain tube.

Keywords: Peningkatan perpindahan panas, heat exchanger, helical fin, pitch, faktor gesekan, efektifitas.

1. Pendahuluan

Perkembangan teknologi industri yang demikian pesatnya akhir-akhir ini menyebabkan kebutuhan akan energi meningkat dengan tajam. Sebagian besar kebutuhan akan energi tersebut dipenuhi dari sumber energi fossil yaitu minyak bumi yang ketersediaannya di alam semakin lama semakin menipis. Hal tersebut berdampak pada berkurangnya pasokan bahan bakar, sehingga harga bahan bakar di pasaran dnia cenderung menjadi tinggi. Bahkan bukan tidak mungkin dalam waktu yang tidak terlalu lama lagi, bahan bakar yang berasal dari fosil akan habis. Sementara itu upaya untuk memanfaatkan sumber-sumber energi alternatif, belum sebanding dengan meningkatnya kebutuhan akan energi.

Untuk mengatasi permasalahan-permasalahan tersebut, perlu dilakukan manajemen energi yang lebih baik dengan cara: mengupayakan penggunaan peralatan industri yang lebih hemat energi, mengoptimalkan pemanfaatan energi panas yang terbuang dari peralatan-perlatan industri, mencari sumber-sumber energi alternatif baru yang ada di alam, mengembangkan peralatan-peralatan industri yang lebih efisien, dan meningkatkan efisiensi peralatan industri yang sudah ada.

Salah satu bentuk upaya peningkatan efisiensi pemindahan energi di industri adalah dengan mengatur parameter-parameter dari peralatan industri yang digunakan. Beberapa cara diantaranya adalah mengubah tipe aliran fluida, mengubah area penerimaan energi, dan mengkondisikan temperatur fluida kerja. Faktor perubahan parameter yang berpengaruh dalam proses engineering baik di Power Plant Industry, Production Processing utility, dll sangat penting, karena pengaturan tersebut akan menentukan kualitas produk yang dihasilkan [1].

Pengembangan terhadap heat exchanger dilakukan dalam upaya untuk mengatasi permasalahan-permasalahan seperti: laju perpindahan kalor, faktor gesekan, pola aliran fluida kerja, jenis material heat exchanger, efektifitas perpindahan kalor, jenis heat exchanger. Solusi dari permasalahan tersebut diharapkan dapat meningkatkan efisiensi perpindahan kalor pada heat exchanger karena terjadinya pengurangan pada energi yang dibutuhkan atau penurunan terhadap ukuran heat exchanger. Meningkatnya konveksi paksa akan dapat memperkecil kebutuhan energi dalam mengalirkan fluida kerja ke sistem penukar kalor [2].

Pada penelitian mengenai peningkatkan koefisien perpindahan panas dari permukaan aliran karena terjadinya peningkatan gerak turbulen pada tabung dengan menggunakan pin [3] dan pelat sirip [4], menunjukkan bahwa laju perpindahan panas semakin meningkat dengan digunakannya pin dan pelat sirip. Penggunaan turbulator berbentuk plat berpilin dengan potongan bentuk trapesium [5] atau bentuk potongan daun (louvered strip) [6] yang disisipkan ke dalam pipa dalam (inner tube) double pipe heat exchanger terbukti dapat meningkatkan laju perpindahan kalor. Selain itu turbulator bentuk sekrup helic dengan/tanpa inti [7], juga memperbesar terjadinya aliran pusaran sehingga memperbesar terjadinya aliran turbulen dan mengakibatkan perpindahan panas konveksi yang lebih baik.

Penelitian pada brazed plate heat exchanger (BPHE) dengan memvariasikan sudut chevron [8] memberikan hasil bahwa perubahan sudut chevron berdampak pada perubahan laju perpindahan panas dan penurunan tekanan dimana penurunan tekanan berbanding terbalik dengan sudut chevron. Mesh dengan berbagai diameter pitch yang berbeda yang digunakan pada pipa horisontal untuk meningkatkan perpindahan panas [9], juga terbukti dapat meningkatkan terjadinya turbulensi aliran. Mesh dengan pitch lebih kecil akan menimbulkan turbulensi yang lebih kuat. 2. Tujuan Penelitian

Penelitian ini dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui pengaruh perubahan jarak antar pilin (pitch) helical fin yang disisipkan pada tabung bagian dalam (inner tube) dari double pipe heat exchanger terhadap laju perpindahan kalor, efektifitas dan faktor gesekan

3. Tinjauan Pustaka

Panas dilepas oleh air panas dalam pipa dalam (tube) heat exchanger, dapat dirumuskan seperti pada persamaan (1).

(1)

dimana adalah laju alir massa air panas; adalah panas spesifik air panas; dan adalah temperatur outlet dan inlet air panas. Panas yang diserap oleh air dingin dalam pipa annulusnya, dapat dirumuskan seperti pada persamaan (2).

(2)

dimana adalah laju alir massa air dingin; adalah panas spesifik air dingin; dan adalah temperatur outlet dan inlet air dingin.

Laju perpindahan kalor menyeluruh pada heat exchanger, dirumuskan seperti pada persamaan (3).

(3)

dengan U adalah koefisien perpindahan panas menye-luruh; As adalah luas permukaan perpindahan panas menyeluruh; (Tlm adalah log mean temperatur different.

Besar log mean temperature different (LMTD) dapat dirumuskan seperti pada persamaan (4).

(4)dengan: Koefisien perpindahan panas menyeluruh (overall heat transfer coefficient) pada double tube heat exchanger, U dapat dirumuskan seperti pada persamaan (5).

(5)

Angka Nusselt untuk aliran turbulen melalui pipa halus ditentukan menurut persamaan Dittus-Boelter [10] seperti dirumuskan pada persamaan (6).

(6)dengan n = 0,4 ( untuk pemanasan ) dan 0,3 ( untuk pendinginan ); Re adalah angka Reynolds; Pr adalah angka Prandt.Angka Nusselt untuk aliran turbulen melalui pipa dengan turbulator berupa helical fin ditentukan menurut persamaan Eiamsa-ard (2006), seperti yang dirumuskan pada persamaan (7):

(7)Angka Reynold adalah perbandingan antara gaya inersia/kinetik dengan gaya viskos dalam aliran fluida [11], Re dapat dirumuskan seperti persamaan (8).

(8)dengan Dh adalah diameter hidrolis (m); v adalah kecepatan rata-rata fluida (m/s); ( adalah koefisien viskositas dinamik(Pa.s); ( adalah densitas fluida (kg/m3).Perbandingan antar ketebalan relatif dari kecepatan dengan lapisan batas termal merupakan sebuah parameter tak berdimensi yang dinamakan Angka Prandtl, Pr yang dirumuskan seperti pada persamaan (9).

(9)

dengan v adalah difusivitas momentum (m2/s); ( adalah difusivitas panas (m2/s); ( adalah koefisien kekentalan dinamik (kg/m.s); Cp adalah kalor spesifik fluida (joule/kg C); k adalah konduktivitas termal (watt/m 0C).

Hubungan efektifitas dengan NTU dan rasio kapasitas (c) untuk counter flow heat exchanger dapat dirumuskan seperti drumuskan pada persamaan (10).

(10)dengan NTU adalah number of thermal unit; c adalah rasio kapasitas.

Number of thermal unit, NTU dapat dirumuskan seperti pada persamaan (11).

(11)

dengan U adalah koefisien perpindahan kalor menyeluruh; As adalah luas permukaan perpindahan panas menyeluruh; Cmin adalah kapasitas kalor minimum fluida.Rasio kapasitas adalah perbandingan antara kapasitas minimum dengan kapasitas maksimum fluida, c yang dapat dirumuskan seprti pada persamaan (12).

(12)

Grafik hubungan antara efektifitas dengan NTU untuk counter flow heat exchanger dapat dilihat seperti gambar 1.

Rugi gesekan (friction loss) untuk aliran turbulen dalam pipa [11] dapat dirumuskan seperti persamaan (13).

(13)

Sedangkan faktor gesekan (friction factor) untuk aliran turbulen dalam pipa dapat dirumuskan seperti persamaaan (14).

(14)

dengan (p adalah penurunan tekanan (Pa); L adalah panjang pipa (m); Dh adalah diameter hidrolik (m); v adalah kecepatan rata-rata fluida (m/s); ( adalah densitas fluida (kg/m3). Gambar 1. Efektifitas counter flow heat exchanger

Sumber: engel (2002:695)

4. Metodologi

Eksperimen untuk menguji pengaruh pitch helical fin terhadap laju perpindahan panas dan efektifitas heat exchanger dilakukan dengan menyisipkan helical fin sebagai turbulator pada pipa dalam heat exchanger. Instalasi peralatan dari eksperimen menggunakan double pipe heat exchanger seperti terlihat pada gambar 2. SHAPE \* MERGEFORMAT

Gambar 2. Skema Diagram Peralatan

Keterangan: (P) Pompa air, (E) Elemen Pemanas, (W) Tandon air, (V) Valve, (D) Debitmeter, (M) Manometer, (T) Termometer, (H) Heat exchanger

Heat exchanger terdiri atas dua pipa konsentris yang pipa bagian dalam (tube) untuk aliran fluida panas terbuat dari bahan tembaga paduan CEM ASTM B88 type M dengan diameter dalam (Di) 23,2mm, ketebalan(Ti) 1,1mm, dan panjang pipa (Li) 1300mm. Sedangkan pipa bagian luar (shell) untuk aliran fluida dingin terbuat dari bahan stainless steel SUS 304 dengan diameter dalam (Do) 72,2mm, ketebalan pipa (To) 2,0 mm, dan panjang pipa (Lo) 1100mm, diisolasi sisi luarnya untuk mengurangi rugi panas ke sekitarnya. Air dingin yang temperaturnya dipertahankan tetap sebesar 240C(10C dialirkan melalui pipa luar dengan laju air tetap 900 l/jam. Penurunan tekanan antara sisi masuk dan sisi keluar pipa diukur dengan U-manometer. Besarnya laju alir fluida panas dan dingin diukur meggunakan debitmeter. Helical fin terbuat dari besi (mild steel) disisipkan ke dalam tube dengan variasi jarak antar pilinan (pitch) 25mm, 50mm, dan 75mm seperti terlihat pada gambar 3. Empat termokopel terhubung ke pipa untuk mengukur temperatur pada sisi masuk dan sisi keluar fluida panas/dingin.

Gambar 3. Helical Fin Turbulator Pada saat eksperimen, kedua tandon air diisi dengan air. Air pada tandon air panas dipanaskan dengan elemen pemanas, Pada saat temperaturnya mencapai 500C, kemudian pompa dinyalakan sehingga air panas mengalir melalui debitmeter dan pipa dalam (inner tube) heat exchanger, lalu melewati katup pengatur. Kemudian air dari tandon air dingin dipompakan masuk ke dalam heat exchanger melewati katup pengatur dengan laju alir konstan 900l/jam. Temperatur air panas dan air dingin pada sisi masuk dan keluar dicatat dari digital display yang terhubung ke termokopel. Penurunan tekanan yang terjadi pada pipa dalam dicatat dari U-manometer. Eksperimen ini diulangi untuk laju alir fluida panas antara 400l/jam sampai 900 l/jam dengan kenaikan 100 l/jam. Kemudian eksperimen ini diulangi lagi dengan menyisipkan helical fin dalam tabung dalam (inner tube) heat exchanger.

4. Hipotesa

Dalam penelitian ini dirumuskan hipotesa, bahwa flowrate air panas dan penyisipan helical fin sebagai turbulator di dalam pipa dalam akan mempengaruhi laju perpindahan kalor, efektifitas termal, dan faktor gesekan pada counter flow double pipe heat exchanger. 5. Hasil dan Pembahasan

Untuk memudahkan dalam menganalisa pengaruh penambahan helical fin dengan jarak pitch yang berbeda-beda pada counter flow double pipe heat exchanger, maka hasil pengolahan data ditampilkan dalam bentuk grafik hubungan antara flowrate air panas dengan karakteristik kinerja heat exchanger yang meliputi laju perpindahan kalor, angka Nusselt, efektifitas termal, dan faktor gesekan, baik untuk heat exchanger dengan turbulator helical fin maupun tanpa turbulator. 5.1 Hubungan antara Pitch Helical Fin terhadap Laju Perpindahan Kalor

Pengaruh pitch helical fin sebagai turbulator terhadap laju perpindahan kalor untuk berbagai nilai flow rate air panas dengan mempertahankan flow rate air dingin konstan, hasil eksperimen dapat dilihat pada data di tabel 1.Tabel 1. Laju perpindahan kalor rata-rata dalam joule/detik.

Flowrate (l/h)400500600700800900

helical 25mm2422,3812562,8312925,5953021,3463211,5873568,569

helical 50mm2152,3622604,3442531,4312791,7153008,5713267,931

helical 75mm1997,6492381,6812502,9812689,972879,4623185,676

plain tube1439,9391473,6921674,4891891,8632122,5452441,549

Dari data pada tabel 1 dapat digambarkan grafik hubungan antara flow rate air panas terhadap laju perpindahan kalor pada counter flow double pipe heat exchanger seperti terlihat pada gambar 4.

Gambar 4. Grafik hubungan flowrate air panas terhadap laju perpindahan kalor

Hasil analisa varian dari data hubungan antara flowrate air panas dan variasi pitch helical fin terhadap laju perpindahan kalor pada counter flow double pipe heat exchanger tercantum pada tabel 2.

Tabel 2. Analisa varian laju perpindahan kalor

Source of VariationJumlah kuadratdbKTF hitungP-valueF tabel

5 %

Debit45153022,359030604,4691320,8014281,8347E-2182,240854

helical62993549,7320997849,893071,1111558,8689E-2442,631489

interaksi1237753,271582516,8848312,068784517,55001E-241,696233

Galat2297304,533366837,215857

Total111681630359

Dari tabel 2 didapat bahwa Fhitung (debit, helical, interaksi) lebih besar dari pada Ftabel 5 %, maka H0 ditolak dan H1 diterima artinya debit dan helical mem-pengaruhi laju perpindahan kalor dengan keyakinan 95 % atau kesalahan 5%

Dari grafik pada gambar 4, dapat dilihat bahwa penyisipan helical fin menyebabkan peningkatan laju perpindahan kalor dibandingkan dengan tanpa helical fin. Adanya helical fin menyebabkan orientasi aliran fluida berubah dari axial menjadi radial, sehingga kuantitas partikel air panas yang mengalami kontak pada dinding pipa dalam (tube) bagian dalam terjadi lebih banyak, akibatnya makin banyak kalor yang dipindahkan oleh air panas ke dinding pipa. Disamping itu adanya helical fin yang sisi luarnya menempel pada dinding dalam pipa dalam akan menyebabkan luas permukaan perpindahan kalor semakin besar, akibatnya partikel air panas yang memindahkan kalor ke dinding melalui permukaan helical semakin banyak sehingga makin besar kalor yang dipindahkan.

Helical fin dengan pitch 25mm, 50mm, dan 75mm berturut-turut menimbulkan kenaikan laju perpindahan kalor sebesar 62%, 50%, dan 43% lebih besar dibandingkan laju perpindahan kalor pada plain tube. Helical fin dengan pitch 25mm mampu menimbulkan laju perpindahan yang lebih besar karena memiliki luas permukaan perpindahan kalor yang paling besar dan menyebabkan gerak partikel air panas arah radial yang lebih kuat akibat jumlah pilinannya yang lebih banyak. Kenaikan flowrate air panas mengakibatkan kenaikan laju perpindahan kalor. Hal ini disebabkan oleh semakin meningkatnya kuantitas partikel air panas yang mengalami kontak dengan dinding pipa sebelah dalam, sehingga semakin banyak energi kalor yang ditransferkan oleh partikel-partikel air panas ke dinding pipa.

5.2 Hubungan antara Pitch Helical Fin terhadap Angka Nusselt

Pengaruh pitch helical fin terhadap angka Nusselt untuk berbagai nilai flow rate air panas dengan mempertahankan flow rate air dingin konstan dapat dilihat pada Tabel 3..

Tabel 3. Angka Nusselt rata-rata.

Flowrate (l/h)400500600700800900

helical 25mm125,2126153,7025182,1065210,1434237,4097264,8111

helical 50mm125,4937154,0065182,6009210,4674237,8188264,2123

helical 75mm125,5953154,382182,2545210,5822238,3603264,9553

plain tube59,6502871,4715882,8250293,80337104,1392114,4619

Dari data pada tabel 3 dapat digambarkan grafik hubungan antara flow rate air panas terhadap laju perpindahan kalor pada counter flow double pipe heat exchanger seperti gambar 5.

Gambar 5. Grafik hubungan flowrate air panas terhadap angka Nusselt

Hasil analisa varian dari data hubungan antara flowrate air panas dan variasi pitch helical fin terhadap angka Nusselt pada counter flow double pipe heat exchanger tercantum pada tabel 5.9.

Tabel 4. Analisa varian angka Nusselt

Source of VariationJumlah kuadratdbKTF hitungP-valueF tabel

5 %

Debit585577,55117115,5458038002,240854

helical786625,93262208,61025496202,631489

interaksi56184,19153745,613146490,701,696233

Galat8,5911673360,025569

Total1428396359

Dari tabel 4 didapat bahwa Fhitung (debit, helical, interaksi) lebih besar dari pada Ftabel 5 %, maka H0 ditolak dan H1 diterima artinya debit dan helical mempengaruhi angka Nusselt dengan keyakinan 95 % atau kesalahan 5 %.

Dari grafik pada gambar 5 dapat dilihat bahwa penyisipan helical fin pada sisi dalam pipa bagian dalam akan meningkatkan angka Nusselt. Peningkatan angka Nusselt oleh penyisipan helical fin relatif sama sebesar (122% lebih besar dari pada plain tube. Peningkatan angka Nusselt ini disebabkan oleh peningkatan laju perpindahan kalor yang berakibat pada peningkatan koefisien konveksi.

Peningkatan angka Nusselt juga diakibatkan oleh kenaikan flowrate air panas. Hal ini terjadi karena semakin besar flowrate akan menimbulkan angka Reynolds yang semakin besar pula, sehingga berdampak pada kenaikan angka Nusselt.

5.3 Hubungan antara Pitch Helical Fin terhadap Efektifitas Termal

Pengaruh pitch helical fin terhadap efektifitas termal untuk berbagai nilai flow rate air panas dengan mempertahankan flow rate air dingin konstan dapat dilihat pada Tabel 5.

Tabel 5. Efektifitas Termal rata-rata

Flowrate (l/h)400500600700800900

helical 25mm0,1989120,170150,1637180,1426090,132440,140148

helical 50mm0,1791450,1721390,1408830,1331080,126060,122006

helical 75mm0,1670160,1567990,1379760,124170,1174270,117942

plain tube0,1184120,0994470,0932530,0900860,0882690,091476

Dari data pada tabel 5. dapat digambarkan grafik hubungan antara flow rate air panas terhadap efektifitas termal pada counter flow double pipe heat exchanger seperti gambar 6.

Gambar 6. Grafik hubungan flowrate air panas terhadap efektifitas termal

Hasil analisa varian dari data hubungan antara flowrate air panas dan variasi pitch helical fin terhadap efektifitas termal pada counter flow double pipe heat exchanger tercantum pada tabel 6.

Tabel 6. Analisa varian efektifitas termal

Source of VariationJumlah kuadratdbKTF hitungP-valueF tabel

5 %

Debit45153022,359030604,4691320,8014281,8347E-2182,240854

Helical62993549,7320997849,893071,1111558,8689E-2442,631489

Interaksi1237753,271582516,8848312,068784517,55001E-241,696233

Galat2297304,533366837,215857

Total111681630359

Dari tabel 6 didapat bahwa Fhitung (debit, helical, interaksi) lebih besar dari pada Ftabel 5 %, maka H0 ditolak dan H1 diterima artinya debit dan helical mempengaruhi efektifitas termal dengan keyakinan 95 % atau kesalahan 5 %.

Penyisipan helical fin sebagai turbulator menghasilkan peningkatan terhadap efektifitas termal heat exchanger. Helical fin dengan pitch 25mm, 50mm, dan 75mm berturut-turut menimbulkan peningkatan efektifitas sebesar (63%, 50%, dan 41% lebih besar dari pada plain tube. Peningkatan ini diakibatkan oleh semakin besarnya laju perpindahan kalor real yang dipindahkan oleh heat exchanger yang disisipi dengan helical fin sebagai turbulator. Sebaliknya kenaikan flowrate air panas justru mengakibatkan menurunnya efektifitas. Hal ini terjadi disebabkan oleh semakin besarnya kapasitas kalor minimum. Kenaikan kapasitas kalor minimum diakibatkan oleh kenaikan flowrate air panas.5.4 Hubungan antara Pitch Helical Fin terhadap Faktor gesekan

Pengaruh pitch helical fin terhadap faktor gesekan untuk berbagai nilai flow rate air panas dengan mempertahankan flow rate air dingin konstan dapat dilihat pada Tabel 7.

Tabel 7. Faktor gesekan rata-rata

Flowrate (l/h)400500600700800900

helical 25mm0,5953860,5765850,5509930,5611720,5547470,535229

helical 50mm0,2944740,2720020,2626830,2267480,2315590,22772

helical 75mm0,2353370,2293160,1988230,1851890,1786230,171078

plain tube0,0658880,0582690,0500480,053590,0563040,054189

Dari data pada tabel 7 dapat digambarkan grafik hubungan antara flow rate air panas terhadap laju perpindahan kalor pada counter flow double pipe heat exchanger seperti gambar 7.

Gambar 7. Grafik hubungan flowrate air panas terhadap faktor gesekan.

Hasil analisa varian dari data hubungan antara flowrate air panas dan variasi pitch helical fin terhadap faktor gesekan pada counter flow double pipe heat exchanger tercantum pada tabel 8.

Tabel 8. Analisa varian faktor gesekan

Source of VariationJumlah kuadratdbKTF hitungP-valueF tabel

5 %

Debit45153022,359030604,4691320,8014281,8347E-2182,240854

helical62993549,7320997849,893071,1111558,8689E-2442,631489

interaksi1237753,271582516,8848312,068784517,55001E-241,696233

Total111681630359

Dari tabel 8 didapat bahwa Fhitung (debit, helical, interaksi) lebih besar dari pada Ftabel 5 %, maka H0 ditolak dan H1 diterima artinya debit dan helical mempengaruhi faktor gesekan dengan keyakinan 95 % atau kesalahan 5 %.

Faktor gesekan mengalami kenaikan yang signifikan dengan disisipkannya helical fin sebagai turbulator dalam heat exchanger. Peningkatan faktor gesekan yang ditimbulkan oleh helical fin dengan pitch 25mm, 50mm, dan 75mm berturut-turut sebesar (902%, (349%, dan (254% lebih besar dibandingkan dengan plain tube. Kenaikan ini diakibatkan oleh gesekan yang semakin besar antara partikel-partikel air panas dengan permukaan helical fin. Penambahan helical fin sebagai turbulator akan menyebabkan munculnya minor losses disamping major losses yang terjadi pada permukaan pipa, sehingga total losses akan meningkat.

Kenaikan flowrate air panas justru mengakibatkan turunnya faktor gesekan, hal ini disebabkan oleh kenaikan laju massa alir fluida untuk flowrate yang semakin besar.

6. KesimpulanDari penelitian tentang pengaruh pitch helical fin terhadap characteristic performance pada counter flow double pipe heat exchanger dapat disimpulkan sebagai berikut:

1) Dengan disisipkannya helical fin sebagai turbulator pada heat exchanger akan mengakibatkan peningkatan terhadap laju perpindahan kalor. Helical fin dengan pitch 25mm menimbulkan peningkatan laju perpindahan kalor paling besar sebesar (62% dibandingkan plain tube.

2) Helical fin sebagai turbulator mengakibatkan peningkatan efektifitas termal heat exchanger. Peningkatan efektifitas terbesar sebesar (63% dihasilkan oleh helical fin dengan pitch 25mm.

3) Faktor gesekan mengalami peningkatan sebagai akibat digunakannya helical fin sebagai turbulator pada heat exchanger. Peningkatan faktor gesekan paling besar ditimbulkan oleh penyisipan helical fin dengan pitch 25mm sebesar (902% lebih besar dari pada plain tube.7. SaranBerdasarkan hasil penelitian ini, maka dapat disampaikan saran-saran sebagai berikut:

1) Untuk penelitian selanjutnya disarankan untuk memasang termokopel pada dnding pipa bagian dalam (inner tube) agar dapat ditentukan beda temperatur antara fluida dengan dinding pipa, sehingga dapat digunakan untuk menentukan koefisien konveksi masing-masing fluida.

2) Dapat dilakukan penelitian sejenis untuk ukuran pitch helical fin yang lain, agar diketaui ukuran pitch terbaik untuk peningkatan karakteristik heat exchanger.

3) Perlu digunakan ADC untuk membantu proses pembacaan data-data hasil eksperimen, agar diperoleh data yang lebih teliti..8. Daftar Pustaka

[1] Lunsford, kevin M. 1998. Increasing Heat Exchanger Performance. Bryan: Texas US. Bryan Research & Engineering, Inc

[2] Bergles, A.E. 1998, The Imperative to Enhance Heat Transfer, in: Energy Conservation through Heat Transfer Enhancement of Heat Exchanger. NATO Advanced Study Institute. Izmir-Turkey.

[3] Sahiti N, F. Durst, A. Dewan, 2005, Heat Transfer Enhancement by Pin Element, International Journal of Heat Transfer 48 4738-4747[4] M. Thirumarimurugan, T. Kannadasan, E. Ramasany. 2008. Simulation Studies on A Cross Flow Plate Fin Heat Exchanger. American Journal of Applied Sciences 5(10) 1318-1321.

[5] P. Murugesan, K. Mayilsamy. S Suresh, PSS Srinivasan. 2009. Heat Transfr and Pressure Drop Characteristics of Turbulent Flowin A Tube Fitted with Trapezoidal-cut Twisted Tape Insert, International Journal of Academic Research 1(1) 123-128.

[6] S. Eiamsa-ard, P Promvonge, Chinaruk Thiaanpong, Somsak Pethkool. 2008. Turbulent Flow Heat Transfer and Pressure Loss in A Double Pipe Heat Exchanger with Louvered Strip Insert. . International Communication in Heat and Mass Transfer 35 120-129.

[7] S. Eiamsa-ard, P. Promvonge. 2006. Heat Transfer Characteristics in A Tube Fitted with Helical Screw-tape with/without Core-rod Insert. International Communication in Heat and Mass Transfer 34 176-185.[8] M. Amala Justus Selvam, Senthil Kumar P, S. Muthuraman. 2009. The Charac-teristics of Brazed Plate Heat Exchangers with Different Chevron Angles. Asian Research Publishing Network (ARPN) 4(10) 19-26.

[9[ S. Naga Sarada, A.V. Sita Rama Raju, K. Kalyani Radha. 2010. Experimental Numerical Analysis Enhancement of Heat Transfer in a Horizontal Circular Tube Using Mesh Insert in Turbulent Region. European Journal of Mechanical and Enviromental Engineering 2 3-16.[10] engel, Yunus A. 2002. Heat Transfer A Practical Approach, 2nd edition. New York: Mc Graw Hill Companies Inc.[11] Geankoplis, Christie John. 2003, Transport Processes and Separation Process Principle,4thedition Pearson Professional Education

&&&&&WAS-SALAM&&&&&

P

P

M555

D

E

W

V

4

V

111

D

T

H

T

W3

V

V

Page: 12 of 12

_1360988866.unknown

_1360988874.unknown

_1360988878.unknown

_1360988880.unknown

_1360988882.unknown

_1360988883.unknown

_1360988884.unknown

_1360988881.unknown

_1360988879.unknown

_1360988876.unknown

_1360988877.unknown

_1360988875.unknown

_1360988870.unknown

_1360988872.unknown

_1360988873.unknown

_1360988871.unknown

_1360988868.unknown

_1360988869.unknown

_1360988867.unknown

_1360988862.unknown

_1360988864.unknown

_1360988865.unknown

_1360988863.unknown

_1360988860.unknown

_1360988861.unknown

_1360988859.unknown