WATER TO WATER HEAT EXCHANGER BENCHWATER TO WATER HEAT EXCHANGER BENCHOGAWA SEIKI MODEL: HEP-200E

1. KATALOG1.1 Fitur Aliran paralel dan counter flow Double tube water to water heat exchanger Pengukuran kapasitas alir dan temperatur air Electric water heater dan pompa

1.2 Lingkup Eksperimen Mempelajari formulasi dasar dari heat exchanger sederhana Perhitungan keseimbangan panas pada heat exchanger Pengukuran koefisien perpindahan panas berdasarkan kuantitas aliran fluida

1.3 Spesifikasi Hot water sourceHead tank with square weirFlow rate meter (rotameter): 200 liter/jamTermometer pada inlet & outlet: 0 100oCElectrically immersion heater: 5 kW & 3 kW Cold water sourceHead tank with square weirFlow rate meter (rotameter): 500 liter/jamTermometer pada inlet & outlet: 0 100oC Heat exchangerDouble tubes water to water heat exchanger: Diameter 1 x Panjang 1000 mmKatup pengatur aliran: katup 3 arah Controller unitHot water temperature control unit1.4 Kebutuhan Pendukung Listrik 3 fase 200/220 Volt, 50/60 Hz, 50 Ampere Suplai air (700 liter/jam)

2. TEORI UMUMHeat exchanger atau penukar kalor pipa ganda terdiri dari tabung tunggal dan jacket (lihat gambar 1).

Gambar 1: Double Tube Heat Exchanger

Saat fluida dengan temperatur tinggi mengalir pada tabung dan fluida bertemperatur rendah mengalir pada jacket maka kalor sejumlah Q akan berpindah melalui dinding tabung dalam keadaan tunak (steady state), jumlah panas yang dilepas pada fluida bertemperatur tinggi akan sama dengan jumlah panas yang diterima pada fluida bertemperatur rendah. Sehingga keseimbangan panasnya menjadi:..(1)

dimana:= kalor yang dilepas (kcal / jam)= kalor yang diterima (kcal / jam)T= temperatur fluida bertemperatur tinggi (oC)t= temperatur fluida bertemperatur rendah (oC)W= Laju alir fluida bertemperatur tinggi (kg/ jam)w= Laju alir fluida bertemperatur rendah (kg/ jam)Cp= Panas spesifik (kcal/kgoC)Jika ditentukan rata-rata perbedaan temperatur antara kedua fluida sebagai tm, maka jumlah panas (q):

dimana:q= jumlah panas yang ditukar (kcal / jam)A= area permukaan perpindahan kalor (m2) dalam kasus tabung A = dLU= koefisien transmisi kalor / heat transmission coefficient (kcal/m2jamoC)tm= Rata-rata (logaritmik) perbedaan temperatur (oC)

Gambar 2: Profil Temperatur Heat ExchangerUntuk paralel flow..(4)

..(5)

Untuk counter flow

Sehingga dapat ditentukan nilai koefisien transmisi kalor (U) ..(6)

Nilai efisiensi heat exchanger (h)

Bilangan ReynoldsBilangan Reynolds digunakan untuk menentukan regime aliran apakah laminar atau turbulen. Didapatkan dengan persamaan:

d merupakan diameter pipa dan v merupakan kecepatan alir fluida didapatkan dengan persamaan: v = W/ALuas penampang (A) tabung dan jacket dapat diketahui dengan fungsi diameternya seperti pada gambar 3.

Gambar 3. Penampang Heat Exchanger Air panasPassing area : dengan

dimana W dengan satuan liter/jam dengan mensubtitusikan nilainya pada persamaan maka:

Sehingga:

adalah viskositas kinematik (m2/s) pada temperatur rata-rata air panas dalam tabung

Air dinginPassing area:

Nilai d untuk perhitungan bilangan Reynold

Sehingga bilanagn Reynold untuk air dingin

dengan subtitusi besaran di atas maka:

adalah viskositas kinematik (m2/s) pada temperatur rata-rata air dingin dalam tabung

Tabel 1. Properti Air

3. GAMBARAN UMUM

Gambar 4: General View

Gambar 5: Double Pipe Heat Exchanger

Gambar 6: Diagram Pemipaan4. EKSPERIMENAir panas mengalir melalui tabung dan air dingin melalui jacket. Eksperimen aliran pararel dan counter flow dilakukan dengan merubah arah aliran air dingin dengan memutar katup 3 arah (A) dan (B). Dengan mengatur debit aliran air panas dan air dingin aliran laminar dan turbulen dapat diatur. Tabel berikut menunjukkan kombinasi eksperimen:

Hot WaterCold WaterHot WaterCold Water

PARALLEL FLOWALAMINARLAMINARCOUNTER FLOWELAMINARLAMINAR

BTURBULENTLAMINARFTURBULENTLAMINAR

CLAMINARTURBULENTGLAMINARTURBULENT

DTURBULENTTURBULENTHTURBULENTTURBULENT

1) Set temperaturAtur temperatur air panas pada head tank dengan TEMP. SET pada control unit. Tunggu hingga pembacaan termometer air panas mencapai stabil.

2) Set aliran laminar dan turbulenDengan mengatur katup no (3) dan (19) aturlah debit air panas dan air dingin sesuai dengan tabel berikut:LAMINARTURBULENT

Flow Rate Meter (Hot Water)< 30 l / h> 100 l / h

Flow Rate Meter (Cold Water)< 150 l / h> 500 l / h

3) PengukuranUkurlah nilai T1, T2, t1, t2, W dan w dan tulis data dalam lembar pengambilan data yang telah disediakan.

4) Perhitungana. Hitung nilai tm dengan persamaan (4) dan (5)b. Hitung nilai (T1 + T2) / 2 kemudian tentukan nilai viskositas kinematic vh pada tabel properti air.c. Hitung nilai qw dan QW dengan persamaan (1)d. Hitung nilai (t1 + t2) / 2 kemudian tentukan nilai viskositas kinematic vl pada tabel properti air.e. Hitung nilai ReW dengan persamaan (8) dan Rew dengan persamaan (9)f. Hitung nilai efisiensi dengan persamaan (7)g. Hitung nilai U dengan persamaan (6)

LABORATORIUM FENOMENA DASAR MESIN 2014