BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar belakang Salah satu
proses dalam sistem pembangkit tenaga adalah proses pendinginan untuk mendinginkan mesin-mesin
pada sistem. Proses pendinginan ini
memerlukan beberapa kebutuhan atau syarat temperatur tertentu dalam prosesnya, sehingga sistem dapat berjalan
dengan baik. Sementara, di sisi lain, mungkin,
terdapat medium yang berpotensi untuk dimanfaatkan sebagai media pendingin. Jika kasusnya seperti ini, akan
diperlukan suatu alat yang dapat memanfaatkan
media pendingin yang berpotensi itu untuk kebutuhan proses pendinginan tersebut, yaitu Alat Penukar Kalor
(APK).
Ada banyak jenis-jenis Alat
Penukar Kalor, namun APK jenis cangkang dan tabung (Shell and Tube Heat
Exchanger) masih yang terbanyak digunakan di dunia industri dibandingkan dengan jenis
lainnya. Salah satu keuntungan APK ini adalah
konstruksinya dapat dipisah-pisah, tidak merupakan satu kesatuan. Oleh karena itu APK jenis ini dapat untuk dikembangkan lagi. Salah satu penggunaannya terdapat pada proses pendinginan
pada sistem pembangkit tenaga PLTGU unit
I dan II PT. PLN (Persero) KITSU sektor Belawan, SicanangMedan. Alat yang
digunakan dinamakan Close Cooling Water Heat Exchanger (CCWHE), berupa APK
jenis cangkang dan tabung. APK ini digunakan untuk memanfaatkan air laut sebagai pendingin air
demin, air demin ini kemudian dimanfaatkan untuk mendinginkan oli mesin,
dengan APK yang berbeda yang dinamakan
Oil Cooler, sehingga sifat-sifat oli tetap terjaga. Temperatur air demin masuk CCWHE 42, o C dan temperatur keluar yang
diharapkan adalah o C.
Oleh karena itu untuk memenuhi
kebutuhan temperatur pada proses pendinginan ini, diperlukan suatu APK yang efektif yang
dapat diperoleh melalui perancangan yang
dilanjutkan dengan pengujian secara eksperimental pada tingkat kemampuannya.
Dalam pemakaian APK ini, ada
beberapa hal yang perlu diperhatikan untuk
memperoleh perpindahan panas yang optimum untuk mendapatkan hasil yang diinginkan, yaitu jenis fluida, laju
aliran, suhu, penurunan tekanan, laju perpindahan
kalor, dimensi tabung dan cangkang, jarak baffle, baffle cut, snan tabung, jarak pitch, dan jenis material.
Baffle pada APK cangkang tabung
adalah sangat penting untuk dibahas dalam
memperbaiki atau meningkatkan unjuk kerja termal. Baffle juga diperlukan untuk mendukung keberadaan tabung dan membentuk pola aliran silang disepanjang tabung tersebut. Tunggul [1]
mengemukakan bahwa jarak maksimum antara
sekat (maximum spacing) adalah diameter dalam cangkang dan minimum 1/5 dari diameter dalam cangkang. Apabila
jarak antara sekat itu dibuat terlalu jarang,
maka aliran fluida akan aksial sehingga tidak terdapat aliran yang melintang sebaliknya kalau jarak antara sekat
dibuat terlalu sempit menimbulkan bocoran
yang berlebihan antara sekat dan cangkang.
Perubahan pemasangan baffle dengan posisi tegak lurus dari beberapa variasi jarak dengan sendirinya memberi
implikasi terhadap bentuk zona aliran maupun
pola alirannya yang pada gilirannya akan dapat mempengaruhi unjuk kerja termal dan penurunan tekanan. Dalam
penggunaannya pada APK, baffle dengan type segmental yang dipasang tegak lurus
terhadap tabung atau arah aksial APK.
Sekat (baffle) yang terpasang tegak lurus tabung akan mengakibatkan arah aliran sebagian fluida dalam cangkang melintas
tegak lurus (transversal) terhadap bundle
tabung dan kondisi demikian akan meningkatkan efek turbulensi. Aliran tersebut sangatlah komplek, namun demikian
dapat memberi dampak perpindahan kalor
konveksi yang lebih baik disatu sisi, tetapi kurang baik terhadap penurunan tekanan di sisi lain.
Dengan kata lain proses aliran
dan perpindahan kalor di sisi tabung sangat bergantung kepada ukuran tabung itu sendiri,
jarak pitch, snan tabung, tipe baffle,
jarak baffle, baffle cut, dan celah antara baffle dan shell. Tunggul [2] mengemukakan bahwa besarnya pemotongan sekat
berkisar antara 15-45% diameter
sekatnya, sebab pada kondisi ini akan terjadi perpindahan panas yang baik serta penurunan tekanan (pressure drop)
tidak terlalu besar. Pertimbanganpertimbangan operasi menjadi hal yang sangat
penting di dalam memilih baffle cut mana
yang akan digunakan.
Dari segi operasi dan
pemeliharaan suatu APK cangkang tabung, snan tabung
adalah hal yang sangat prinsip karena dapat mempengaruhi besar penurunan tekanan pada aliran fluida.
Penurunan tekanan dalam sisi cangkang sangat dipengaruhioleh faktor
gesekan dan laju aliran masa fluida.
Besarnya faktor gesekan dalam sisi
cangkang yang berkorelasi langsung dengan bilangan Reynold.
Oleh karena itu dalam sebuah
tahap memperkirakan kinerja atau APK, bahwa
begitu diketahui konfigurasinya maka akan tampaklah perbedaannya, namun sayangnya tidak selalu mengetahui banyak
hal dari sistim tersebut sebelum perencanaannya
lengkap. Setiap APK didesain sedemikian rupa agar dapat melakukan pertukaran energi kalor dari suatu
media ke media lain atau perpindahan
kalor antara dua atau lebih fluida yang berbeda suhunya, dengan luas permukaan yang minimum dan kondisi operasi
yang efektip serta konstruksi yang kokoh, maka
pada penelitian ini jenis APK yang direncanakan adalah jenis cangkang
tabung yang terdiri satu
cangkang atau dengan satu tabung serta dilengkapi
dengan beberapa baffle.
Pada penelitian ini yang akan
diamati dan dianalisa unjuk kerja termal dan penurunan tekanan suatu APK jenis cangkang
tabung snan segiempat yang dipengaruhi
oleh pemasangan baffle dalam berbagai variasi baffle cut, dimana pada sisi tabung dialiri fluida dingin yaitu
air laut dan pada sisi cangkang dialiri fluida
panas yaitu air demin. Dalam hal ini unjuk kerja termal dinyatakan dalam angka koefisien perpindahan kalor menyeluruh
dan penurunan tekanan.
1.2. Perumusan dan Batasan
Masalah 1.2.1. Perumusan masalah Dalam penelitian ini, penulis membatasi
masalah pada analisa koefisien perpindahan
kalor menyeluruh dan penurunan tekanan pada APK jenis cangkang dan tabung
dengan snan tabung segiempat dengan variasi nilai baffle cut, Dalam penelitian
ini dirumuskan masalah yang ditinjau yaitu berapa baffle cut optimal dan angka
koefisien perpindahan panas menyeluruh (overall heat transfer coefficient) dan penurunan tekanan.
1.2.2. Batasan masalah Batasan
masalah dalam penelitian ini yaitu pengujian dilakukan dengan rencana awal data yang ditetapkan sebagai
berikut : 1. Dengan 4 (empat) variasi
baffle cut yaitu pada 5,31%,
18,22%, 30,37%, 43,28%. Laju
aliran massa air demin(fluida panas) adalah 0,2 kg/det dengan rencana suhu masuk 42, C dan fluida dingin adalah air laut dengan
laju aliran massa 0,2kg/det.
2. APK ini merupakan hasil rancang bangun yang
didasarkan atas perhitungan teoritis
dengan metode trial and error dan sebagai data hasil pengujian yang diamati dan diperoleh berupa suhu air keluar
yang diukur dengan menggunakan alat ukur
Termo Resistance PT-100 ohm dan perbedaan tekanan pada sisi cangkang diukur menggunakan
manometer air pipa U serta variabel lain
yang dibutuhkan juga diukur dengan alat-alat ukur standar lainnya.
1.3. Tujuan penelitian Adapun
tujuan penelitian pada tugas akhir ini, adalah: a. Menganalisa APK cangkang dan tabung secara
eksperimental dengan variasi baffle cut
untuk mendapatkan data laju perpindahan kalor dan penurunan tekanan.
b. Untuk mendapatkan nilai baffle cut yang
optimal pada APK cangkang dan tabung snan segiempat.
1.4. Manfaat Penelitian Adapun
manfaat penelitian pada tugas akhir ini, adalah: a. Menghasilkan informasi nilai baffle cut yang optimal untuk APK cangkang dan tabung snan tabung segiempat yang
dapat digunakan untuk perancangan APK.
b. Sebagai pengembangan ilmu pengetahuan dan
teknologi bidang APK cangkang dan tabung
snan tabung segiempat.
c. Sebagai pengembangan wawasan penelitian
secara eksperimental pada laboratorium
Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara.
1.5. Metode Pengumpulan Data Adapun
metode pengumpulan data dalam tugas akhir ini, dilakukan dengan cara: a. Study Lapangan, dimana penulis melakukan
eksperimen dari APK yang dirancang bangun pada Laboratorium Alat Perpindahan
Panas Departemen Teknik Mesin .
b. Study Literatur, dimana penulis melakukan
penelaahan dari buku-buku yang
berhubungan dengan permasalahan yang dibahas dalam tugas akhir ini.
0 komentar:
Posting Komentar