Rancang Bangun dan Studi Eksperimental Alat Penukar Kalor Tipe Shell and Tube Dengan Baffle Single Segmental

Helmi Agung Nugraha, Ir.Joko Waluyo, M.T., Ph.D., IPM., ASEAN Eng

2023 | Skripsi | TEKNIK MESIN

Dalam konsep perancangan alat penukar kalor shell and tube, temperatur inlet dan temperatur outlet sisi shell dan sisi tube sudah diketahui terlebih dahulu dan dengan melakukan asumsi dalam menentukan nilai koefisien perpindahan kalor keseluruhan, maka sizing pada alat penukar kalor dapat dilakukan. Namun dalam dalam penelitian ini, sizing alat penukar kalor telah didapatkan, namun terdapat perubahan pada nilai laju aliran massa pada sisi shell dan sisi tube sehingga nilai temperatur outlet sisi shell dan sisi tube akan berbeda. Oleh sebab itu pada penelitian ini akan melakukan rancang bangun alat penukar kalor shell and tube dengan single segmental baffle berbasis standar TEMA dan melakukan eksperimen untuk memperoleh nilai temperatur outlet sisi shell dan sisi tube, sehingga setelah mendapatkan kedua nilai tersebut maka analisis performa termal alat penukar kalor dapat dilakukan.

Pada penelitian ini perhitungan termal menggunakan dua metode yaitu metode Kern dan metode Bell. Selanjutnya hasil perhitungan dari kedua metode tersebut dibandingkan dengan hasil perhitungan termal berdasarkan hasil eksperimen. Selain itu eksperimen pada penelitian ini menggunakan tiga variasi laju aliran massa sisi shell untuk menganalisis pengaruh perubahan laju aliran massa sisi shell terhadap performa termal alat penukar kalor.

Dari hasil ekseperimen yang telah dilakukan, perhitungan termal yaitu nilai koefisien perpindahan kalor keseluruhan menggunakan metode Bell menghasilkan hasil yang lebih akurat dibandingkan menggunakan perhitungan metode Kern namun untuk perhitungan pressure drop perhitungan menggunakan metode Kern menghasilkan hasil yang lebih akurat dibandingkan dengan menggunakan metode Bell. Sedangkan pengaruh variasi laju aliran massa pada sisi shell terhadap performa termal alat penukar kalor adalah semakin besar lajur aliran massa pada sisi shell maka nilai koefisien perpindahan kalor nya pun meningkat hal ini berbanding lurus dengan meningkatnya nilai NTU, nilai effectiveness, dan juga nilai pressure drop.

In the shell and tube heat exchanger design concept, the inlet temperature and outlet temperature of the shell side and tube side are known and by making assumptions in determining the overall heat change coefficient value, sizing of the heat exchanger can be carried out. However, in this research, the sizing of the heat exchanger has been obtained, but there are changes in the mass flow rate values on the shell side and tube side so that the outlet temperature values on the shell side and tube side will be different. Therefore, in this research will design and constuct a shell and tube heat exchanger with a single segmental baffle based on TEMA standards and carry out experiments to obtain the outlet temperature values for the shell side and tube side, so after obtaining these two values, we can analyze the thermal performance of the heat exchanger.

In this research, thermal calculations use two methods, namely the Kern method and the Bell method. Furthermore, the calculation results from the two methods are compared with the results of thermal calculations based on experimental results. In addition, the experiments in this study used three variations of the shell side mass flow rate to analyze the effectof changes in the shell side mass flow rate on the thermal performance of the heat exchanger.

From the results of the experiments that have been carried out, the overall heat transfer coefficient using the Bell method, produce more accurate results than using the Kern method calculations, but for the calculation of pressure drop, calculations using the Kern method produce more accurate results than using the Bell method. Meanwhile, the effect of variations in the mass flow rate on the shell side on the thermal performance of the heat exchanger is that the larger the mass flow rate on the shell side, the heat transfer coefficient value increases. This is directly proportional to the increase in the NTU value, effectiveness value, and also the pressure drop value.

Kata Kunci : alat penukar kalor shell and tube, TEMA, single segmental baffle