Laporkan Masalah

Studi eksperimen koefisien perpindahan panas pool boiling campuran biner saling larut

INAYATI, Ir. I Made Bendiyasa, MSc.,PhD

2001 | Tesis | S2 Teknik Kimia

Proses pendidihan adalah proses perpindahan panas yang disertai dengan perubahan fasa. Pada penelitian ini dilakukan studi eksperimen perpindahan parkas pool boiling campuran biner sating larut antara permukaan pemanas dan campuran cairan. Campuran cairan yang digunakan adalah campuran metanol-air. Kisaran fraksi mol metanol antara 0,02 dan 0,39. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari proses pendidihan pada pool boiling campuran biner sating larut dan mempelajari pengaruh komposisi cairan serta fluks panas yang masuk ke dalam sistem terhadap koefisien perpindahan panas pool boiling. Pendidihan dilakukan di dalam suatu bejana yang terbuat dari pelat tembaga. Pendidihan berlangsung di atas permukaan pemanas dari tembaga berupa pelat datar berbentuk bujur sangkar dengan ukuran panjang sisi 12 cm. Pemanas yang digunakan berupa kukus bersuhu 100° C yang mengalir dibawah permukaan pemanas. Campuran uap yang terbentuk diembunkan pada kondenser menggunakan air sebagai pendingin dan embunan yang terbentuk dikembalikan ke dalam bejana. Suhu-suhu diamati menggunakan termokopel tipe T dengan diameter kawat 0,5 mm. Komposisi cairan dianalisa menggunakan Gas Liquid Chromatography . Fluks panas divariasi untuk tiap-tiap komposisi campuran cairan. Koefisien perpindahan panas pada percobaan diperoleh dari data suhu permukaan pemanas, suhu cairan, dan jumlah fluks panas total yang masuk ke dalam sistem. Data percobaan dibandingkan dengan persamaan-persamaan korelasi yang disusun oleh peneliti-peneliti sebelumnya. Hasil perbandingan menunjukkan bahwa persamaan Schlunder ( 1982 ) dan persamaan Calus dan Rice ( 1972 ) cukup dekat dengan data percobaan dengan kesalahan relatif rata-rata sekitar 16% terhadap data percobaan. Hasil percobaan menunjukkan bahwa semakin besar jumlah fluks panas yang masuk ke dalam sistem maka koefisien perpindahan panas semakin besar.Pengaruh komposisi cairan dan jumlah fluks panas yang masuk ke dalam sistem secara simultan dinyatakan dengan persamaan empiris yang diperoleh dap data-data percobaan. Diperoleh persamaan berbentuk : h = 6.286 ( 0.0876x1 + 0.5400(1-x1))2-240 (q/A )0.725 dengan h = koefisien perpindahan panas ( kW/m2K ), x1= fraksi mot metanol di dalam campuran dan ( q/A ) = fluks panas yang masuk ke dalam sistem ( kW/m2 ). Persamaan ini berlaku untuk kisaran nitai x1 antara 0 dan 1 dan kisaran fluks panas antara 3 dan 120 kW/m2 dengan kesalahan relatif rata-rata sebesar 7,20 % terhadap data percobaan ini.

Boiling is a process of heat transfer that is accompanied with phase changing. The main objective of this research was to study pool boiling heat transfer between a heating surface and a miscible binary mixture. The effect of heat flux and liquid composition with respect to heat transfer was studied. The liquid system used was a methanol-water mixture. Mole fraction range of methanol in the mixture was between 0.02-0.39. Boiling process was performed in a copper vessel. Boiling took place on the upper side of a square copper plate of 12cm side. Heat flux was supplied by steam at 100°C that flowed under the heating surface. The vapor formed was condensed in a water-cooled condenser and returned into the vessel. Temperatures of hot surface, liquid, and vapor were measured using type T thermocouples with 0.5mm diameter . The composition of liquid was analyzed using Gas Liquid Chromatography. For each liquid composition, heat flux was varied accordingly. Heat transfer coefficients were evaluated from the data of heating surface temperature, liquid temperature, and total heat flux that entered into the system. Experimental data were compared with available correlating equation developed for binary mixture by previous researchers. The results showed that Schlunder's equation and Calus and Rice's equation were close enough with the experimental data, with an average relative error within 16 % with respect to experimental data. The result of this experiment showed that the more total heat flux entered into the system the higher heat transfer coefficient was. The influence of liquid composition and heat flux is expressed by an empirical equation, as follows : h = 6.286 ( 0.0876x1 + 0.5400(1-x1))2-240 (q/A )0.725 where h, x1, and ( q/A ) are heat transfer coefficient, mole fraction of methanol in the mixture, and heat flux. This equation is valid for x1 and (q/A) range from 0 to 1 and 3 to 120 kW/m2. If the equation is used to evaluate the value of h will give an average relative error of 7.20% with respect to experimental data obtained.

Kata Kunci : Perpindahan Panas,Pool Boiling Campuran Biner Saling Larut, binary mixture,


    Tidak tersedia file untuk ditampilkan ke publik.