25
ANALISA PERPINDAHAN PANAS PADA PERENCANAAN MENARA PENDINGIN TIPE PLAT DATAR Oleh : Elfia Ridwan 0304102010023 Abstrak Menara pendingin salah satu alat penukar panas, dimana aliran fluida panas (air) akan dikontak langsung dengan fluida dingin (udara). Analisa perpindahan panas pada perencanaan menara pendingin ini untuk memperoleh suatu alat penukar kalor yang lebih sederhana dan efisien dengan menggunakan plat datar tipis sebagai media perpindahan panas. Penggunaan plat datar bertujuan untuk memperluas permukaan perpindahan panas dimana fluida panas mengalir diatas plat dengan memperlambat laju aliran air jatuh sehingga dengan memperlambat laju aliran maka energi panas yang hilang lebih besar. Pada sistem menara pendingin ini, panas yang dibuang pada plat 1 204,68 kW dan pada saat air jatuh 296,04 kW sehingga panas total yang dibuang sebesar 3038,79 kW dengan temperatur masuk 90 0C dan keluar 82,97 0C. laju perpindahan panas ini masih bisa ditingkatkan dengan memperluas dimensi permukaan plat ataupun dengan menggunakan blower sehingga temperatur yang keluar lebih rendah. Kata kunci : perpindahan panas, plat datar, air. I. PENDAHULUAN Semua peralatan pemesinan yang berbasis energi panas apabila bekerja terus-menerus akan menimbulkan panas yang berlebihan. Hal ini apabila panas yang timbul melebihi batas toleransi tingkat kemampuan material menahan panas yang diizinkan akan terjadi kelelahan thermal material. Untuk mengatasi kelelahan material tersebut maka perlu dihindari dengan proses pendinginan. Pada umumnya proses pendinginan dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu dengan menggunakan fluida udara dan fluida air. Pemanfaatan fluida udara langsung sebagai media pendingin sering digunakan untuk pendinginan yang 1 berkapasitas kecil contohnya seperti pada sepeda motor. Sedangkan untuk

Analisa Perpindahan Panas Pada Perencanaan Menara

Embed Size (px)

DESCRIPTION

hlhi

Citation preview

ANALISA PERPINDAHAN PANAS PADA PERENCANAAN MENARAPENDINGIN TIPE PLAT DATAROleh :Elfia Ridwan0304102010023AbstrakMenara pendingin salah satu alat penukar panas, dimana aliran fluida panas(air) akan dikontak langsung dengan fluida dingin (udara). Analisa perpindahanpanas pada perencanaan menara pendingin ini untuk memperoleh suatu alatpenukar kalor yang lebih sederhana dan efisien dengan menggunakan plat datartipis sebagai media perpindahan panas. Penggunaan plat datar bertujuan untukmemperluas permukaan perpindahan panas dimana fluida panas mengalir diatasplat dengan memperlambat laju aliran air jatuh sehingga dengan memperlambatlaju aliran maka energi panas yang hilang lebih besar. Pada sistem menarapendingin ini, panas yang dibuang pada plat 1 204,68 kW dan pada saat air jatuh296,04 kW sehingga panas total yang dibuang sebesar 3038,79 kW dengan temperatur masuk 900C dan keluar 82,97 0C. laju perpindahan panas ini masih bisa ditingkatkan dengan memperluasdimensi permukaan plat ataupun dengan menggunakan blower sehingga temperatur yang keluarlebih rendah.Kata kunci : perpindahan panas, plat datar, air.I. PENDAHULUANSemua peralatan pemesinan yang berbasis energi panas apabila bekerjaterus-menerus akan menimbulkan panas yang berlebihan. Hal ini apabila panasyang timbul melebihi batas toleransi tingkat kemampuan material menahan panasyang diizinkan akan terjadi kelelahan thermal material. Untuk mengatasikelelahan material tersebut maka perlu dihindari dengan proses pendinginan.Pada umumnya proses pendinginan dapat dilakukan dengan dua cara, yaitudengan menggunakan fluida udara dan fluida air. Pemanfaatan fluida udaralangsung sebagai media pendingin sering digunakan untuk pendinginan yang1berkapasitas kecil contohnya seperti pada sepeda motor. Sedangkan untukpendinginan yang berkapasitas sedang biasanya menggunakan radiator. Padamesin motor bakar yang mempunyai beban pendinginan yang sangat besarbiasanya menggunakan pendinginan secara bertingkat dimana mesin didinginkanoleh oli kemudian oli tersebut didinginkan dengan air. Air itu sendiridisirkulasikan ulang yang terlebih dahulu didinginkan di menara pendingin(cooling tower). Hal ini untuk mencegah temperatur air pendingin melebihitemperatur toleransi maksimum. Bila temperatur air pendingin melebihitemperatur maksimum maka kemampuan pendingin akan menurun sehinggatemperatur pelumas akan tinggi (di luar batas izin) yang dapat menurunkankualitas pelumas, akibatnya dapat merusak komponen-komponen mesin.Dalam perencanaan ini, menara pendingin yang direncanakan merupakantipe plat datar dimana plat tersusun secara horizontal dan fluida mengalir diatasplat tersebut, pola aliran seperti ini untuk memperlambat laju aliran massa fluidapanas (air) sehingga luas kontak permukaan perpindahan panas antara fluidapanas dengan udara dapat diperbesar dan waktu persentuhan fluida panas denganudara dapat diperpanjang. Dengan memperbesar permukaan sentuh danmemperpanjang waktu persentuhan antara fluida panas dengan udara dapatmemperbesar laju perpindahan panas sehingga pembuangan energi panas darimenara pendingin ke udara dapat ditingkatkan.Dalam menganalisa sistem ini dilakukan dengan asumsi-asumsi sebagaiberikut :Tidak terjadi perubahan fasa pada alirannya.Proses perpindahan panas konduksi diabaikan karenakonduktifitas plat aluminium merupakan plat tipis seng yangkonduktivitas thermal mendekati 1.Energi potensial dan energi kinetik diabaikan.Tujuan penulisan ini adalah untuk menganalisa perpindahan panas yangterjadi pada perencanaan menara pendingin. Analisa dan perhitungan perpindahanpanas dilakukan dalam arah satu dimensi dengan membagi plat menjadi beberapa2bagian, masing-masing bagian dianalisa dan dihitung dengan metoda yang sama.II. TINJAUAN PUSTAKA2.1 Teori Perpindahan PanasPerpindahan panas dari suatu zat ke zat lain seringkali terjadi dalamindustri proses. Pada kebanyakan pengerjaan, diperlukan pemasukan ataupengeluaran panas untuk mencapai dan mempertahankan keadaan yangdibutuhkan sewaktu proses berlangsung. Perpindahan panas dapat didefinisikansebagai perpindahan energi akibat adanya perbedaan temperatur pada suatupermukaan dengan lingkungan sekitarnya. Perpindahan panas dapat terjadi dengantiga (3) cara, yaitu:1. Konduksi2. Konveksi3. Radiasi.2.1.1. Perpindahan panas konduksiPerpindahan panas konduksi adalah perpindahan panas yang terjadi padamedia padat yang tak tembus cahaya (opaque). Bila terjadi perpedaaantemperatur pada suatu benda maka panas akan dipindahkan dari daerah temperaturtinggi ke daerah yang bertemperatur rendah. Laju aliran panas konduksitergantung pada konduktifitas thermal (k) dan sifat-sifat fisik medium. Makapersamaannya dapat dituliskan sebagai berikut :dxq kA dT k ..(2.1)dimana :qk = Laju aliran panas (watt)k = Konduktifitas thermal (W/m. oK)A = Luas penampang (m2)dT = Perbedaan temperatur (oK)dx = Perbedaan tebal dindinng pelat (m)32.1.2. Perpindahan panas konveksiPerpindahan panas konveksi ialah perpindahan panas yang terjadi akibatadanya fluida yang bergerak atau mengalir dan bersentuhan dengan suatupermukaan yang temperaturnnya berbeda dengan fluida tersebut. Secara umumperpindahan panas konveksi dapat dihitung dengan menggunakan persamaan ,yaitu:qc = ( ) .hc A Ts Tf (2.2)dimana :hc = Koefisien perpindahan panas konveksi rata-rata (W/m2. oK)A = Luas permukaan kontak dengan fluida (m2)Ts = Temperatur permukaan (oK)Tf. = Temperatur fluida (oK)Perpindahan panas secara konveksi dapat digolongkan berdasarkangerakan fluida sebagai media perpindahan panas, yaitu :1. Konveksi paksa adalah perpindahan panas konveksi yang dilakukanoleh fluida akibat adannya gaya yang bekerja pada fluida tersebut.2. Konveksi alamiah adalah perpindahan panas konveksi akibat gayaapung dimana fluida sebagai media perpindahan panas tidak bergerakatau tidak ada gaya yang bekerja pada fluida tersebut.Pada perencanaan menara pendingin sistem plat datar ini perpindahanpanas terjadi secara konveksi paksa melalui permukaan penampang karenabergerak diatas plat tersebut.2.1.3. Perpindahan panas radiasiYang dimaksud dengan perpindahan panas radiasi ia1ah perpindahanpanas mela1ui gelombang elektromagnetik dari suatu fluida ke fluida yang lain.Semua benda memancarkan ka1or. Keadaan ini baru terbukti setelah suhu4Uxt8meningkat. Pada hakekatnya proses perpindahan ka1or radiasi terjadi denganperantaraan foton dan juga gelombang elektromagnetik. Proses radiasi adalahfenomena permukaan. Proses radiasi tidak terjadi pada bagian da1am bahan.Tetapi suatu bahan apabila menerima sinar, maka banyak ha1 yang boleh terjadi.Apabila sejumlah energi ka1or menimpa suatu permukaan, sebahagian akandipantulkan, sebahagian akan diserap ke da1am bahan, dan sebagian akanmenembusi bahan dan terus ke luar. Jadi da1am mempelajari perpindahan ka1orradiasi akan dilibatkan suatu fisik permukaan. Besarnya energi yangmeninggalkan permukaan sebagai panas radiasi dipengaruhi oleh temperaturabsolute dan keadaan permukaannya. Laju aliran perpindahan panas radiasi dapatdihitung dengan menggunakan persamaan :qr = AT4 .(2.3)dimana :qr = Laju perpindahan panas radiasi (watt)A = Luas penampang (m2)T = Temperatur permukaan (T) = Konstanta Bolzmant = 5,6 x 10-8 W/m2. K4.2.2 Koefisien Perpindahan Panas2.2.1 Aliran LaminarSecara analisis penentuan harga koefisien perpindahan panas untuk aliranlaminar yaitu dengan menggunakan persamaan energi integral lapisan batas. Daripenyelesaian integrasi tersebut didapat :. (2.4)Koefesien perpindahan panas dapat dinyatakan dengan5w t xxK UT Th k T y w83 22( / ) 3. (2.5)Hubungan ini dapat dibuat dalam bentuk tidak berdimensi sebagai:kh xNu xx.0,530(Rex.Pr)1/2 = 0,530 . Pe1/2 ............................ (2.6)Dimana : Pe = Re. Pr, yang disebut sebagai bilangan Peclet.Untuk menghitung koefisien perpindahan panas dengan menggunakanpersamaan diatas, sifat-sifat fluida dievaluasi pada suhu film, yakni rata-rataaritmatika antara suhu dinding dengan suhu aliran bebas.2( ) T TT wf .. (2.7)Dalam praktek biasanya kita menggunakan harga rata-rata koefisienperpindahan panas sepanjang plat mulai, x = 0 sampai x = L, jadi :x L h x dx h xLh 1 1 ( ) 2 ( )0 (2.8)dengan demikian angka nusselt number rata-rata untuk aliran sepanjang plat rataadalah :2131Nu 0,664Pr .Re .. (2.9)2.2.2 Aliran TurbulenKorelasi untuk aliran turbulen sepanjang plat rata telah dikembangkan olehWhitetaker (24) dengan bentuk sebagai berikut :Nu =0,029Re0,8 Pr0,43 x . (2.10)Dalam prakteknya, lebih disukai menggunakan harga koefisien6perpindahan panas kalor rata-rata h sepanjang plat mulai 0 x L pada aliranturbulen, selalu dimulai oleh batas laminar. Oleh karena itu perata-rataan harusdigunakan untuk memperoleh harga rata-rata koefisien perpindahan panas.Misalkan aliran laminar pada jangkauan 0 x c dan turbulen padadaerah c x L. koefisien perpindahan panas lokal bagi kedua daerah tersebutadalah :1/ 31/ 21 0,332 Pr vu xxh k x... (2.11)pada 0 x c (laminar)0.430.81 0,029 Pr vu xxh k x.. (2.12)pada c x L (turbulen)koefisien perpindahan panas rata-rata h sepanjang daerah 0 x L didefinisikansebagai :dx hdxxhLhc L0 01 1 (2.13)Bilangan Nusselt rata-rata ( Nu ) sepanjang daerah laminar turbulen setelah prosesintegrasi didapat:0,036Pr0,43 (Re0,8 Re0,8 ) 0,664Pr1/ 3 Re0,5 L c c Nu .. (2.14)Harga Nusselt pada persamaan diatas tergantung pada harga Reynold kritisuntuk peralihan dari laminar ke turbulen, untuk angka Reynold kritis Rec = 2 x 105Whitetaker (24) menyarankan persamaan berikut:70,258 , 0 43 , 0 ) 9200 (Re Pr 036 , 0 wL uNu u (2.15)Persamaan diatas memberikan angka Nusselt rata-rata pada daerah laminardan turbulen pada plat rata yang sesuai untuk fluida-fluida seperti udara, airhingga minyak mesin.2.2.3 Aliran Menyilang SilinderPengetahuan mengenai perpindahan panas untuk aliran menyilang silinderpenting dalam beberapa kasus dalam prakteknya, seperti pada perhitunganperpindahan panas menara pendingin ini yang bentuk air jatuh hampir samadengan bentuk silinder. Tetapi penentuan koefisien perpindahan panas untuk haliin sangat sulit karena kompleksnya pola-pola aliran disekitar silinder tersebut.Gambar dibawah ini mengilustrasikan karakterisrtik aliran disekitar sebuahsilinder dalam aliran silang.Gambar 2.1 Aliran disekitar silinderSumber: Bejan, 1993Whitaker (24) mengkorelasikan koefisien perpindahan panas rata-ratauntuk berbagai fluida baik gas maupun zat cair yang mengalir menyilang silindertunggal dengan bentuk persamaaan sebagai berikut:0.250.4Re0,5 0,06Re2 / 3 Pr0,4 wNu (2.16)Yang berlaku pada jangkauan: 40 < Re < 105 dan 0,67 < Pr < 300Pada persamaan ( 2.16 ) terdapat ketergantungan bilangan Nusselt pada dua8bilangan Reynold berbeda. Untuk harga Re0,5 merupakan kontribusi darikarakteristik daerah lapisan batas laminar dan untuk Re2/3 merupakan kontribusidari daerah aliran balik disekitar silinder.Suatu korelasi yang lebih umum dan lebih terperinci diberikan olehChurchill dan Bernstein (3) untuk koefisien perpindahan panas rata-rata bagialiran menyilang silinder dalam bentuk sebagai berikut:5 / 8 4 / 52 / 3 1/ 41/ 2 1/ 32820001 RePr1 0,40,3 0,62Re .PrNu . (2.17)Yang berlaku pada rentang 102 < Re < 107Rumus ini memberikan hasil yang agak lebih rendah sekitar 20% dari datarentang angka Reynolds antara 20.000 dan 40.000, untuk rentang ini disarankanmenggunakan rumus berikut:1/ 22 / 3 1/ 41/ 2 1/ 92820001 Re1 (0,4 / Pr)Nu 0,3 0,62Re .Pr... (2.18)Persamaan (2.15) dan (2.16) berlaku untuk fluida udara, air hingga natriumcair baik kondisi temperature dinding konstan maupun fluks kalor konstan. Semuasifat dievaluasi pada suhu film.III. METODELOGI ANALISA3.1 Prinsip Kerja Menara Pendingin yang DirencanakanMenara pendingin yang direncanakan terdiri dari bak penampungan atas,plat datar dan bak penampungan bawah dengan dimensi 295 cm x 100 cm x 50cm. Dalam bak penampungan atas dipasang dua buah unit pemanas (heater) untukmemanaskan air yang dipompa dari bak penampungan bawah. Kemudian airdengan temperatur T2 mengalir melewati plat datar untuk diturunkantemperaturnya secara konveksi paksa menjadi T1, yang kemudian jatuh kembali ke9bak penampungan bawah. Diharapkan dengan sistem perencanaan ini dapatmemberikan efek perpindahan panas yang lebih besar sehingga dapatmeningkatkan efesiensi kerja suatu mesin.Keterangan:1. Bak penampung atas2. Plat datar3. Bak penampung bawah104. PompaGambar 3.1 Menara Pendingin yang DirencanakanSatuan : cmKet:1. Pintu Air2. Bak Penampung Atas3. Heater4. Plat Datar5. Pipa Saluran Air Dingin116. Bak penampung Bawah7. Pompa8. RodaGambar 3.2 Mekanisme Aliran Fluida pada Menara Pendingin3.2 Bagian-Bagian Menara Pendingin Yang Direncanakan3.2.1 Bak Penampungan AtasBak penampungan atas merupakan tempat penampungan air yangdipanaskan dengan heater sehingga mencapai temperatur T2 sebelum dialirkan keplat datar. Pada bak penampungan atas juga terdapat bagian-bagian yang terdiridari saluran pipa air masuk dan pintu air yang merupakan tempat keluarnya airdari bak yang selanjutnya dialirkan diatas plat. Pintu air ditempatkan pada bagianbawah bak, hal ini bertujuan untuk mempercepat air mengalir.3.2.2 Plat DatarPada bagian ini air dialirkan diatas plat secara external flow sehinggaterjadi perpindahan panas konveksi akibat kontak langsung dengan aliran udara.Setiap plat datar memiliki dimensi 80,6 cm x 50 cm. pada perencanaan menarapendingin ini terdapat 7 plat datar yang tersusun secara horizontal, yang betujuanuntuk memperluas kontak permukaan perpindahan panas antara fluida panasdengan udara sehingga waktu persentuhan fluida panas dengan udara dapatdiperpanjang. bentuk dan dimensinya dapat dilihat pada gambarGambar 3.2 Penampang Plat Datar3.2.3 Bak Penampungan BawahBak penampungan bagian bawah berfungsi untuk menampung air yang12sudah diturunkan temperaturnya dan air tersebut dipompakan kembali ke atas bakpenampungan atas. Pada bak penampungan bawah juga dilengkapi denganpenyaring (filter) agar menjaga agar air yang dipompakan tetap bersih.3.3. Metoda AnalisaMetoda analisa yang dilakukan dengan menggunakan literatur yang adadan memasukan data-data perencanaan kedalam persamaan-persamaan. Analisadan perhitungan perpindahan panas dilakukan dalam arah satu dimensi denganmembagi plat menjadi beberapa bagian, masing-masing bagian dianalisa dandihitung dengan metoda yang sama. Dalam analisa ini bagian perpindahan panasdibagi dalam bebarapa tahap, yaitu :a. Analisa perpindahan panas pada saat air jatuh dari bak penampung atas keplat datar.b. Analisa perpindahan panas pada saat air mengalir diatas plat datar.c. Analisa perpindahan panas pada saat air jatuh dari plat yang satu ke platlainnya.IV. ANALISA DAN PERHITUNGANAnalisa perpindahan panas pada alat ini dilakukan pada setiap plat dimanasetiap plat panjangnya 80 cm yang mempunyai tujuh (7) tingkatan dan pada setiapbagian yang terjadi perpindahan panas dianalisa dengan metoda yang sama. Padaperencanaan ini menara pendingin digunakan dalam ruangan sehingga kecepatanudaranya diabaikan. Data yang dipakai pada analisa ini berdasarkan menarapendingin yang direncanakan, yaitu :Tabel 4.1 Data-data propertis perencanaanNo Data Analisa Perencanaan Besaran1 Temperatur air yang dipanaskan 90o2 Temperatur udara luar 30o3 Panjang setiap plat 80 cm4 Lebar plat 50 cm134.1 Kapasitas Menara PendinginKapasitas menara pendingin dapat ditentukan dengan menggunakanpersamaan:Q = V . ADimana:V = kecepatan airA = Luas pintu air= 0,05 m x 0,5 m (direncanakan)Tinggi antara pintu air dengan plat pertama direncanakan 0,5 m, sehinggakecepatan air dapat dihitung:m sV gH3,13 /(2)(9,81)(0,5)2Sehingga di dapat:Q = (3,13) x (0,05 x 0,5)= 0,078 m3/s4.2 Daya PompaPompa berfungsi untuk memindahkan air dari tinggi tekan (head) rendahke tinggi tekan yang tinggi. Besarnya daya pompa yang dibutuhkan untukperencanaan menara pendingin ini dapat dihitung dengan menggunakanpersamaan:P .g.Q.HDimana:Q = Debit air14H = Head pompa= 2,2 m ( direncanakan) = Efisiensi pompa= 60% (direnncanakan) = Massa jenis air= 992 kg/m3 (tabel lampiran)Sehingga didapat:0,6P (992)(9,81)(0,078)(2,2)= 2,78 kW4.3 Analisa Perpindahan PanasAnalisa perpindahan panas pada sistem ini dilakukan pada setiap platdimana setiap plat panjangnya 1 m. bagian pertama yang di analisa yaitu pada saatair jatuh dari bak penampung ke plat pertama (gambar 4.1), dimana terjadiperpindahan panas konveksi karena air bersentuhan langsung dengan udara.Kecepatan udara dalam perencanaan ini diabaikan karena menara pendingin ini15Gambar 4.1 Mekanisme perpindahan panas konveksidirencanakan digunakan dalam ruangan. Perpindahan panas dianalisa padatemperatur film, yaitu:290 30 f T= 60 oCSifat-sifat fluida dapat dievaluasi pada temperatur flm yaitu: ( tabel lampiran)= 0,478 x 10-6 m2/sK = 0, 658 W/m.KPr = 3Cp = 4181 J/kg. KReynolds number:566,55 100,478 10(3,1)(0,15)Re .V l16Untuk bilangan Reynold berada diatas 5 x 105 maka aliran tersebut adalahturbulen sehingga didapat bilangan Nusselt:Nu = 0,029 Pr0,43 . Re0,8= 0,664 (3)0,43 . (6,55 105 )0,8= 2,09 x 103Maka koefisien perpindahan panas konveksi adalah:W m Klh Nu k4 231,38 10 /0,1(2,09 10 ).(0.,658).Sehingga perpindahan panas konveksi didapat:q = h . A (T)= (1,38 x 104).(0,1 x 0,5).(90 30)= 4,13 x 104 WAnalisa diatas merupakan analisa perpindahan panas untuk bagian pertamayakni pada saat air mengalir jatuh dari bak penampungan air panas ke platpertama, dimana pada daerah ini penurunan temperatur dapat ditentukan denganpersamaan:Q = m Cp T4,98 x 105 = (100) (4181) TCT040,098100 41814,13 104.3.1 Perpindahan Panas Akibat Terjadi Perpindahan MassaKontak langsung air dengan udara mengakibatkan terjadinya perpindahan17massa yang disertai perpindahan panas konveksi, peristiwa ini disebut jugaevaporative cooling dimana terjadi perpindaha energi panas sebagai akibatperpindahan massa air ke udara.Dari data diatas dapat diperoleh temperature film antara air dengan udaralingkungan, yaitu:T C f59,90289,9 30 Sifat-sifat fluida air pada Tf = 59,9 oC adalah:= 0,78 x 10-6 m2/sK = 0,658 w/m. KPr = 3Cp = 4181 J/kg. KSifat fisik udara dievaluasi pada temperatur 30oC dan tekanan 1 atm, denganmenggunakan table maka sifat termodhinamika dapat diketahui = 1,175kg/m3.Gambar 4.2 Mekanisme perpindahan massa18sifat fisik uap air dalam udara yaitu:D = 3,5 x 10-5 m/sSc= 0,53v = 0,59Reynold number sepanjang 1 m yaitu:665,2 10(0,478 10 )(3,14).(1)Re .V lUntuk bilangan Reynold number 5 x 105 maka aliran tersebut adalah turbulen,sehingga Sherwood number rata-rata dapat ditentukan dengan persamaan berikut:Sh = 0,023 . Sc1/3 . Re0,8= (0,023).(0,53)1/3.(5,2 x 106)0,8= 7045,6Maka koefisien perpindahan massa adalah:m sshLh D m0,308 /(7045,6)1(3,5 10 5 )Sehingga banyaknya massa air yang pindah ke udara dapat ditentukan denganmenggunakan persamaan berikut:M = hm . A. (udara v )19= (0,308). (0,5 x 0,8). (1,175 0,59)= 0,072 kg/sMaka banyaknya energi panas yang pindah ke udara dapat ditentukan yaitudengan menggunakan persamaan berikut:q = M. (hfg)= (0,072). (2,35 x 106)= 170082 j/sJadi:Q = m. Cp. T170082 = (100). (4181). TT = 0,4 oC4.3.2 Perpindahan Panas Akibat Jatuhnya Air Antara Satu Plat Ke PlatYang LainPada system ini plat tersusun secara zig-zag, air mengalir dari satu plat keplat lain dimana masing-masing plat terdapat jarak (antara 0,1 m sampai dengan0,2 m). Pada bagian ini perpindahan panas dianalisa pada ketinggian rata-ratayaitu:20Gambar 4.3 Mekanisme perpindahan panas konveksimm mH H H0,1520,25 0,0521 2Kecepatan air dapat dihitung dengan persamaan:m sV gH1,7 /(2).(9,81).(0,15)2Perpindahan panas ke udara terjadi secara konveksi dimana sifat-sifat fluidadievaluasi pada temperatur film yaitu:CTf59,70289,4 30Sifat-sifat fluida pada T = 59,7 oC adalah:21= 0,489 x 10-6 m2/sK = 0,658 w/m. KPr = 3Cp = 4181 J/kg. KReynolds number didapat:565,38 10(0,489 10 )(1,7).(0,15)Re .V lUntuk Re = 5,26 x 105, bilangan Nusselt dapat dihitung dengan menggunakanpersamaan:5 / 8 4 / 52 / 3 1/ 41/ 2 1/ 32820001 RePr1 0,40,3 0,62Re .PrNu =5 / 8 4 / 5 52 / 3 1/ 45 1/ 2 1/ 32820001 (5,38 1031 0,40,3 0,62(5,38 10 ) .(3)= 893,22Maka koefisien perpindahan panas adalah:Dh Nu.k0,025(893,22).(0,658)= 33295,7 W/m2. K22Perpindahan kalor konveksi adalah:q = h (DL)(T)= (33295,7).(3,14 x 0,025 x 0,15).(88,81 - 30)= 23509,63 WJumlah lubang sudah direncanakan sebanyak 18 lubang, dimana lubangtersebut dilalui oleh air dengan kapasitas 100 kg/s sehingga jumlah perpindahanpanas keseluruhan pada bagian ini adalah:q2 = 23509,63 x 18= 296452,6 WSehingga penurunan temperature pada bagian ini dapat ditentukan yaitu:Q = m. Cp. T= 100 x 4181 x TT = 418100296452,6= 0,7 oCAnalisa perpindahan panas pada plat selanjutnya dihitung denganmenggunakan metoda yang sama sehingga bamyaknya energi panas yang hilangpada sistem perencanaan menara pendingin ini dapat dilihat pada table 4.2.Table 4.2 Perpindahan panas yang terjadi pada menara pendingin23Mediaperpindahan panasTemperatur airmasuk,Tin( 0C)Laju perpindahanpanas,Q(w)Temperatur airkeluar,Tout( 0C)24R 1 90 41307,85 89,9Plat 1 89,9 204688,8 89,41R 2 89,41 296040,2 88,70Plat 2 88,70 123393,2 88,40R 3 88,40 290629,6 87,71Plat 3 87,71 122995 87,42R 4 87,42 285778 86,91Plat 4 86,91 122387,2 86,44R 5 86,44 280987,5 85,77Plat 5 85,77 121174,9 85,48R 6 85,48 276264,5 84,82Plat 6 84,82 118913,6 84,53R 7 84,53 271205 83,89Plat 7 83,89 116707,7 83,61R 8 83,61 266650,7 82,97(Ket : R = Perpindahan panas pada saat air jatuh dari satu plat ke plat yang lain)5. KESIMPULANDari hasil analisa dan perhitungan terhadap perencanaan menarapendingin, maka dapat disimpulkan bahwa:a. Menara pendingin yang direncanakan adalah tipe plat datar dengan sistemaliran terbuka yang bertujuan untuk terjadinya perpindahan panas secarakonveksi dengan udara.b. Energi panas total yang dibuang sebesar 3038,79 kW.c. Temperatur air dapat diturunkan dari 90 0C menjadi 82,97 0C.d. Laju perpindahan panas masih dapat diperbesar dengan memperluasdimensi pemukaan plat dan menggunakan blower untuk meningkatkan lajualiran udara sehingga temperatur air yang keluar semakin rendah.25e. Kontruksi dari menara pendingin ini lebih sederhana dan jika terjadipengotoran lebih mudah dibersihkan.f. Bahan plat yang direncanakan terbuat dari aluminium karenakonduktivitas thermal yang tinggi dan harganya lebih murah disbandingtembaga.DAFTAR PERPUSTAKAANBejan, A, (1993), Heat Transfer, Jhon Wiley dan sons, Inc, Kanada.Holman, J,P, (1998), Perpindahan Kalor Konveksi, Penerbit Erlangga, Jakarta.Koetoer, Raldi ; Zulkifli, (1998), Perpindahan Kalor Konveksi, LaboratoriumPerpindahan Kalor, Jurusan Mesin Fakultas Teknik, UniversitasIndonesia, Jakarta.Kreith, F, (1996), Prisip-prinsip Perpindahan Panas, edisi Ketiga, Terjemahan26Prijono, A, Penerbit Erlangga, Jakarta.27