i

SKRIPSI

PENGEMBANGAN PERANGKAT LUNAK DISAIN

TERMAL INDIRECT EVAPORATIVE COOLER DAN

AIR COOLED HEAT EXCHNGER MENGGUNAKAN

MICROSOFT VISUAL BASIC 6

REZZA PRAYOGI

040002049Y

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA

DEPOK

2004

ii

SKRIPSI

PENGEMBANGAN PERANGKAT LUNAK DISAIN

TERMAL INDIRECT EVAPORATIVE COOLER DAN

AIR COOLED HEAT EXCHNGER MENGGUNAKAN

MICROSOFT VISUAL BASIC 6

Skripsi ini dibuat sebagai salah satu persyaratan menjadi Sarjana Teknik

Mesin pada Fakultas Teknik Universitas Indonesia

REZZA PRAYOGI

040002049Y

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA

DEPOK

2004

iii

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Saya menyatakan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul :

PENGEMBANGAN PERANGKAT LUNAK DISAIN

TERMAL INDIRECT EVAPORATIVE COOLER DAN

AIR COOLED HEAT EXCHNGER MENGGUNAKAN

MICROSOFT VISUAL BASIC 6

dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada

Jurusan Mesin, Fakultas Teknik Universitas Indonesia, sejauh yang saya ketahui

bukan merupakan tiruan atau duplikasi dari skripsi yang sudah dipublikasikan dan

tidak pernah dipakai untuk mendapatkan gelar kesarjanaan dilingkungan

Universitasi Indonesia maupun di Perguruan Tinggi atau Instansi manapun,

kecuali bagian yang sumber informasinya dicantumkan sebagaimana mestinya.

Depok, 20 Juni 2004

REZZA PRAYOGI

NPM: 040002049Y

iv

PERSETUJUAN

Skripsi dengan judul :

PENGEMBANGAN PERANGKAT LUNAK DISAIN

TERMAL INDIRECT EVAPORATIVE COOLER DAN

AIR COOLED HEAT EXCHNGER MENGGUNAKAN

MICROSOFT VISUAL BASIC 6

dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada

Jurusan Mesin, Fakultas Teknik Universitas Indonesia, dan disetujui untuk

diajukan dalam sidang ujian skripsi.

Depok, 20 Juni 2004

Dosen Pembimbing

DR. Ing. Nandy Putra

NIP. ………………….

v

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas

berkat rahmatNya serta usaha dan kemauan yang keras dari penulis, sehingga

penulis dapat menyelesaikan skripsi ini sesuai dengan waktu yang ditentukan.

Penyusunan skripsi ini tidak akan berjalan dengan baik tanpa bimbingan dan

dukungan dari semua pihak. Pada kesempatan ini pula penulis mengucapkan

terima kasih kepada :

1. Bapak dan Ibu tercinta yang telah memberi bantuan yang tak mungkin penulis

bisa membalasnya.

2. Ir. H. Ismaun, MM (beserta keluarga) yang telah banyak membantu penulis.

3. DR. Ing. Nandy Putra yang rela meluangkan waktunya untuk menjadi

pembimbing skripsi penulis.

4. DR. Ir. Raldi A. K atas pinjaman bukunya kepada penulis.

5. DR. Ir. Idrus Alhamid atas pinjaman bukunya kepada penulis.

6. Ir. Hendri D.S, M.Eng selaku ketua Departemen Teknik Mesin – FTUI.

7. Perpustakaan FTUI dan Mesin yang telah membantu dalam hal menyediakan

literatur.

8. Teman-teman dan pihak-pihak lain yang telah membantu secara langsung

maupun tidak langsung kepada penulis.

Penulis menyadari bahwa penulis memiliki banyak kekurangan dalam hal

waktu, data, dan pengetahuan, maka makalah ini masih jauh dari sempurna. Bila

terdapat hal maupun kata-kata yang salah dengan ini penulis mohon maaf yang

sebesar-besarnya.

Depok, 20 Juni 2004

Rezza Prayogi

040002049Y

vi

ABSTRAK

Masalah perpindahan-kalor tidak statis. Perkembangan-perkembangan

baru teratur, dan penyelesaian analitik dan data empirik yang lebih baik tampil

dengan berkesinambungan untuk digunakan oleh para ahli profesional dalam

bidang ini.

Salah satu aplikasi ilmu perpindahan kalor adalah perancangan alat

penukar kalor. Namun proses perancangan tersebut membutuhkan waktu, tenaga,

dan biaya yang tidak sedikit dikarenakan perhitungan dan data yang terlibat

didalamnya cukup menyita waktu untuk diselesaikan secara manual.

Oleh karena itu tidak diragukan lagi penggunaan alat bantu perhitungan

berupa komputer akan sangat membantu para ahli profesional dalam merancang

alat – alat penukar kalor, apalagi perkembangan dunia komputer dewasa ini

memang sangat menakjubkan dan telah memberi banyak pengaruh dalam berbagai

bidang, salah satunya dibidang rekayasa.

Dalam bidang rekayasa alat penukar kalor kehadiran komputer dapat

mempersingkat waktu komputasi dan memberikan hasil yang lebih akurat

(dibanding dengan perhitungan manual). Jadi hasil perhitungan dari program

pendesain alat penukar kalor bisa dijadikan pertimbangan sebelum alat penukar

kalor itu diproduksi.

vii

DAFTAR ISI

HalamanJUDUL SKRIPSI…………………………………………………………………iiPERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI…………………………………………iiiPERSETUJUAN………………………………………………………………….ivKATA PENGANTAR………………………………………………………….....vABSTRAK………………………………………………………………………..viDAFTAR ISI……………………………………………………..………………viiI. PENDAHULUAN………………..……………………………………….1I.1. Latar Belakang …………………..………………………………………..1I.2. Pembatasan Masalah.……………………….……………………………..2I.3. Tujuan Penulisan……..………………….………………………………...2I.4. Metodologi Penelitian………..…………………………………………....3I.5. Sistematika Penulisan……………………………………………………..4II. DASAR TEORI……………………………………….…………………..5II.1 Evaporative Cooler……………………….………………………………5II.1.1 Pendinginan Evaporatif……………………………………...……………5II.1.2 Pendinginan Evaporatif Tipe Langsung......................................................8II.1.2.a. Efektivitas Penjenuhan…………………………..…...…………………..8II.1.2.b. Karakteristik Sistem…………………………………...…………………9II.1.2.c. Tipe-tipe Pendingin Evaporatif Langsung………………………………10II.1.3. Pendinginan Evaporatif Tak Langsung……………...………………….13II.1.3.a. Pendinginan Evaporatif Tak Langsung dan Proses Pendinginannya…...13II.1.3.b. Proses Perpindahan Panas…………….…………………...……………15II.1.3.c. Efektivitas Pendingin dan Faktor Kemampuan…………………………19II.1.3.d. Karakteristik Operasi………………………………………...………….20II.1.3.e. Operasi Pembebanan dan Pengontrolan Komponen…...………………..22II.2. Air-cooled Heat Exchangers……………………………………………22II.2.1 Susunan dan Desain Mekanik…………………………………………..22II.2.2. Pengotrolan Sisi Udara…………………………………………...……..29II.2.3. Desain Termal…………………………………………………………..31II.2.3.a. Koefisien Perpindahan Panas Menyeluruh…………………………...…31II.2.3.b. Dalam Tabung Silinder……………………………………………….…33II.2.3.b. Luar Tabung Silinder…………………………………………………....35II.2.4. Beda Suhu Rata-rata Log (LMTD)……………………………………...40

III. PEMBUATAN PROGRAMIV. ANALISA DAN UJI COBAV. KESIMPULAN…………………………………………………………..22V.1 Kesimpulan……………………………………………………………….22V.2 Saran……………………………………………………………………...23DAFTAR PUSTAKA…………………………………………………………..viiiLAMPIRAN………………………………………………………………….......ix

1

BAB I

PENDAHULUAN

I. 1. Latar Belakang

Udara sebagai sumber daya alam yang tak terbatas sudah lama dipakai

sebagai media pendingin pada alat penukar kalor (heat exchanger). Konsep

pendinginan dengan udara dalam skala besar sudah diterapkan di industri

perminyakan sejak 1920-an. Alat penukar kalor ini dipasang secara vertikal

dikumpulkan melawan arus angin, alasan digunakannya alat penukar kalor memakai

udara karena jumlah air yang dibutuhkan untuk pendinginan sulit dipenuhi (langka).

Pertengahan 1930-an, disainnya dirubah menjadi dipasang secara horizontal dan

ditambah kipas untuk mendorong/menarik udara untuk melewati kumpulan pipa

yang akan didinginkan. Penggunaan kipas ini lebih efektif dari pada menggunakan

pergerakan udara yang alami.

Contoh salah satu alat penukar kalor yang menggunakan media

pendinginnya berupa udara disebut Air-cooled heat exchangers. Alat penukar kalor

tipe ini sering juga disebut pendingin udara (air coolers). Pada skripsi ini Air-

cooled heat exchangers yang dibicarakan adalah tipe tabung dimana udara bebas

dari luar melewati permukaan luar tabung ini, yang di dalamnya berisi fluida yang

ingin didinginkan.

Alasan untuk memilih udara sebagai media pendingin selain air adalah

karena udara tersedia dalam jumlah yang tak terhingga dan statis. Buktinya udara

telah digunakan sejak lama di bidang automotif. Namun sayangnya udara adalah

media penghantar kalor yang lebih buruk dari pada air, dimana konduktivitas kalor

air 23 kali lebih baik pada temperatur 35°C, kalor spesifik air 4 kali lebih baik dari

udara, pada suhu dan tekanan atmosfir sementara kerapatan air 800 kali lebih baik

dari udara. Karena itu, untuk beban kalor yang diberikan dan peningkatan

temperatur zat pendingin, jumlah udara yang dibutuhkan lebih banyak dari air,

dalam massa lebih banyak 4 kali dan dalam volume lebih banyak 3200 kali.

Saat ini telah terjadi pemanasan global yang mengakibatkan naiknya

temperatur udara lingkungan. Hal ini dapat menyebabkan pemborosan pada air-

cooled heat exchanger karena alat ini akan membutuhkan volume dan massa udara

2

yang lebih banyak untuk media pendingin fluida dalam jumlah yang sama, sehingga

dibutuhkan kipas yang lebih kencang dan luas permukaan pertukaran kalor yang

lebih besar, dan juga dapat menyebabkan tidak tercapainya temperatur akhir fluida

yang didinginkan.

Oleh karena itu untuk menghindari pemborosan / kegagalan pendinginan

pada air-cooled heat exchanger ini, udara pendingin yang telah menjadi panas

tersebut sebelum memasuki air-cooled heat exchanger dikondisikan / didinginkan

terlebih dahulu dengan menggunakan indirect evaporative cooler.

I. 2. Pembatasan Masalah

Dalam penulisan skripsi ini, saya membahas dan memberikan pembatasan

masalah pada: Pengembangan Perangkat Lunak Disain Termal Indirect

Evaporative Cooler dan Air Cooled Heat Exchanger menggunakan Microsoft

Visual Basic 6. Yaitu dalam hal pembuatan program komputer (software) untuk

mendisain indirect evaporative cooler dan air cooled heat exchanger, dan alat

penukar kalor yang menggabungkan prisip kerja keduanya.

I. 3. Tujuan Penulisan

Berikut adalah tujuan dilakukannya penulisan skripsi ini, yaitu :

1. Mempelajari dan menunjukkan prinsip kerja dan cara merancang alat

pendingin evaporatif tak langsung (indirect evaporative cooler).

2. Mempelajari dan menunjukkan prinsip kerja dan cara merancang alat penukar

kalor yang memanfaatkan dorongan udara (air-cooled heat exchanger).

3. Mempelajari dan menunjukkan cara untuk merancang indirect evaporative

cooler dan air-cooled heat exchanger, dan bagaimana cara

menggabungkannya.

4. Membuat program komputer yang dapat digunakan untuk merancang alat

penukar kalor indirect evaporative cooler dan air-cooled heat exchanger, dan

disain gabungan keduanya

5. Dapat menggairahkan mahasiswa atau para rekayasawan untuk lebih

mendalami kembali bahasa pemrograman komputer.

3

I. 4. Metodologi Penelitian

Metode yang dilakukan dalam mencari data dan persamaan – persamaan

untuk pembuatan skripsi ini adalah :

1. Mencari persamaan – persamaan yang cocok untuk merancang alat penukar

kalor yang dibahas dalam skripsi ini.

2. Mengubah persamaan – persamaan ini ke bentuk yang dapat diterima oleh

program komputer.

3. Mencari data – data sifat fluida dan standar dimensi yang digunakan pada alat

penukar kalor yang dibahas dalam skripsi ini.

4. Mengubah data – data tersebut dalam bentuk bank data (database) agar dapat

diakses oleh program komputer.

5. Menentukan nilai – nilai yang harus dimasukkan oleh pengguna program.

6. Menentukan nilai – nilai yang harus ditampilkan kepada pengguna program.

7. Menganalisa hasil program dan membandingkan hasilnya dengan kasus yang

ada dalam buku yang sudah ternama dan cukup bisa dibuktikan kebenarannya.

I. 5. Sistematika Penulisan

Pembahasan skripsi ini terdiri dari 5 bab, yakni :

1. Pendahuluan

Dalam bab ini dijelaskan mengenai latar belakang, batasan masalah, tujuan

penulisan, metodologi penelitian dan sistematika penulisan.

2. Dasar Teori

Dalam bab ini dipaparkan mengenai teori dan prinsip kerja yang digunakan

dalam proses merancang indirect evaporative cooler dan air-cooled heat

exchanger.

3. Pembuatan Program

Dalam bab ini diuraikan mengenai prosedur dan struktur program, disusun

dalam bentuk penjelasan untuk tiap tahap dan diagram alir program.

4. Studi Kasus

Dalam bab ini diuraikan mengenai uji coba hasil dari program komputer yang

telah jadi, dan dilakukan analisa berkenaan dengan hasil tersebut dengan cara

membandingkan hasilnya dengan studi kasus dari buku – buku yang telah

diketahui kebenarannya. Perbandingan akan difokuskan pada nilai dimensi

alat yang dihasilkan dari perhitungan program dan studi kasus.

4

5. Kesimpulan

Dalam bab ini diuraikan kesimpulan yang dapat diambil dari dilaksanakannya

penelitian ini.

5

BAB II

DASAR TEORI

II. 1. Evaporative Cooler

II. 1. 1. Pendinginan Evaporatif

Pendinginan evaporatif adalah proses pengkondisian udara yang

memanfaatkan penguapan dari air (cairan) untuk mendinginkan aliran udara secara

langsung atau tak langsung sehingga temperatur gelembung kering (dry bulb) atau

temperatur gelembung kering dan basah (dry & wet bulb) dari aliran udara yang

akan didinginkan akan lebih rendah daripada sebelum melewati proses pendinginan

evaporatif tersebut.

Sebuah sistem pendingin evaporatif adalah sebuah sistem pengkondisian

udara dimana udara didinginkan dengan memanfaatkan penguapan air. Sistem ini

terdiri atas kipas, saringan, kotak untuk mencampur, peredam, pendingin evaporatif

(evaporative cooler) dan komponen – komponen lain. Pendingin evaporatif adalah

alat dimana proses pendinginan evaporatif terjadi. Sebuah sistem pengkondisian

udara mungkin terdiri dari kombinasi atas: evaporative cooler, koil pendingin air,

koil – DX, dan alat pengering (desiccant drier).

Ada 3 tipe dari sistem pendinginan evaporatif: (1) penguapan langsung, (2)

penguapan tak langsung, (3) penguapan langsung – tak langsung, seperti

ditunjukkan dalam gambar 2.1

Pada sistem pendinginan evaporatif secara langsung (direct evaporative

cooling system), aliran udara yang akan didinginkan masuk secara langsung untuk

kontak dengan semprotan air atau media pendingin, seperti yang ditunjukkan dalam

gambar 2. 1a. Udara memasuki pendingin evaporatif secara langsung pada titik 1

dan meninggalkannya pada titik 2. Pelepasan kalor laten penguapan dari aliran

udara yang didinginkan secara langsung tadi menjadikan temperatur aliran udara

menurun; namun tingkat kelembaban aliran udara tadi meningkat karena

penambahan uap air.

6

Gambar 2. 1. Tipe-tipe dari sistem pendinginan evaporatif: (a) pendinginan evaporatiflangsung; (b) pendinginan evaporatif tak langsung; dan (c) pendinginan evaporatif langsung-tak langsung. Sumber : Wang, Shan K. (1994)

Pada sistem pendinginan evaporatif secara tak langsung (indirect

evaporative cooling system), aliran udara utama yang akan didinginkan dipisahkan

oleh permukaan basah dengan pelat datar atau dinding tabung, seperti ditunjukkan

7

dalam gambar 2.1b. Aliran udara yang kedua mengalir melalui permukaan basah

dimana air akan diuapkan dan menarik panas dari aliran udara utama melalui pelat

datar atau dinding tabung. Udara yang didinginkan tidak secara langsung

mengalami kontak dengan uap air atau air yang diuapkan.

Tujuan dari aliran udara yang kedua tadi adalah untuk mendinginkan

permukaan basah (wetted surface), dengan penguapan mencapai temperatur

gelembung basah (wet bulb) dan untuk menyerap uap dari air yang diuapkan. Aliran

udara kedua yang basah ini dikenal dengan nama udara basah (wet air)

Pada proses pendinginan evaporatif yang tak langsung ini, tingkat

kelembaban aliran udara tetap konstan karena udara yang akan didinginkan tidak

bersentuhan secara langsung dengan air (media pendingin) yang menguap. Proses

ini diwakilkan oleh garis horizontal 12 pada grafik psychrometric di gambar 2.1b.

Pada sistem kombinasi pendinginan evaporatif langsung dan tak langsung

(indirect-direct evaporative cooling system), pendingin tak langsung dan pendingin

langsung biasanya langsung terkoneksi secara seri untuk membentuk sistem

pendinginan evaporatif dua tahap dengan tujuan untuk meningkatkan efek

pendinginannya. Gambar 2.1c menunjukkan salah satu tipe indirect-direct

evaporative cooling system. Kombinasi proses pendinginan evaporatif ini

digambarkan dengan dua garis lurus yang terhubung (Garis 12 dan 23) pada grafik

psychrometric.

Kedua pendingin evaporatif tersebut (baik yang langsung maupun tak

langsung) sering hanya menyediakan pendinginan yang dapat dilihat dan

pembasahan. Mereka tidak mampu untuk mengurangi kelembaban (dehumidify)

dari campuran antara udara lingkungan dan udara yang disirkulasi kembali kecuali

kalau temperatur gelembung basah lingkungan T'o < 15.5556° C (T'o < 60° F)1. Ini

adalah hal penting yang membedakan antara pendinginan evaporatif dan proses

pendinginan biasa. Proses pendinginan biasa (refrigration process) mengizinkan

udara untuk didinginkan dan dikurangi kelembabannya pada iklim luar lingkungan

yang bagaimanapun.

Pada awalnya sistem – sistem pendinginan evaporatif tersebut hanya tipe

langsung. Mereka menghasilkan udara yang dingin dan lembab pada musim panas

dengan iklim kering. Dengan adanya pengembangan tipe tak langsung dan sistem

1Wang, Shan K. 1994. Handbook of Air Conditioning and Refrigeration. New York : McGraw –

Hill.

8

yang menggunakan banyak tahap, pendinginan evaporatif mungkin sebagiannya

atau keseluruhannya dapat menggantikan refrigrasi dalam berbagai aplikasi dimana

keduanya dibutuhkan. Sistem – sistem pendingin evaporatif yang memakai

pengering (desiccant drier) sangat banyak digunakan untuk mengganti bagian dari

pembebanan refrigrasi pada sistem pengkondisian udara.

II. 1. 2. Pendinginan Evaporatif Tipe Langsung

II. 1. 2. a. Efektivitas Penjenuhan

Efektivitas penjenuhan adalah petunjuk penting yang digunakan untuk

menaksir kemampuan / kinerja alat pendingin evaporatif. Efektivitas penjenuhan

adalah εsat.

*aeae

alaesat

TT

TT

(2.1)

dimana :

Tae = Temperatur dari udara yang memasuki evaporative cooler [oC]

Tal = Temperatur dari udara yang meninggalkan evaporative cooler [oC]

Tae* = Temperatur gelembung basah termodinamis udara yang masuk [oC]

Untuk direct evaporative cooler, jika Tae dan εsat diketahui, Tal bisa didapat dari

tabel psychrometric. Nilai dari εsat bergantung pada faktor – faktor dibawah ini2:

1. Kecepatan muka (υa) dari udara yang mengalir melalui direct evaporative

cooler, satuannya dalam m/s. Untuk pendingin yang khusus (air-semprot

atau air-inklinasi) dengan luas permukaan yang tetap Aa (dalam m2) dan

debit aliran air yang diberikan wm (dalam L/s), υa yang tinggi menghasilkan:

Tingkat aliran dalam volume aV yang lebih tinggi untuk udara yang

didinginkan, dalam m3/s.

Efek pendinginan dengan uap qev,c, dalam Watt, dimana bisa dihitung

dengan:

qev. c = υa. Aa. ρa. cpa (Tae – Tal) (2.2)

dimana :

ρa = berat jenis udara [kg/m3]

cpa = kalor spesifik dari udara basah [kJ/kg.K]

2Wang, Shan K. 1994. Handbook of Air Conditioning and Refrigeration. New York : McGraw –

Hill.

9

Efisiensi penjenuhan ηsat yang lebih rendah, karena debit air yang

digunakan untuk tiap m3 udara yang didinginkan lebih sedikit.

Sebagian besar pendingin evaporatif langsung digunakan untuk pendinginan

yang menghasilkan kenyamanan. Kecepatan muka biasanya tidak boleh

lebih dari 3.048 m/s (600 fpm) dengan tujuan untuk mencegah pembawaan

butiran – butiran air yang terlalu berlebih. Sebaliknya, pengurang air (water

eliminator) harus dipasang, dimana secara signifikan meningkatkan jatuh

tekanan (pressure drop) di sisi udara.

2. Perbandingan air-udara aw mm / . Ini adalah perbandingan antara aliran

massa dari air yang disemprotkan dengan aliran massa dari udara yang

didinginkan, keduanya dalam kg/s. Perbandingan aw mm / yang besar

mengindikasikan secara perbandingan luas daerah kontak yang besar antara

air dan udara, yang berarti εsat yang lebih tinggi.

3. Konfigurasi dari permukaan basah. Media basah yang menyediakan

permukaan kontak yang lebih baik dan waktu kontak yang lebih lama antara

air dan udara menghasilkan nilai εsat yang lebih tinggi.

II. 1. 2. b. Karakteristik Sistem

Saat pendingin evaporatif secara langsung (direct evaporative cooler)

digunakan untuk mensuplai udara yang didinginkan untuk menjaga temperatur

ruang tetap 262/3°C (80°F) selama musim panas, adalah penting untuk yakin bahwa

εsat yang lebih tinggi selalu berarti titik didekat kurva penjenuhan, titik 2. Jika

temperatur ruang sebelumnya ditetapkan Tr = 26.667°C, itu berarti kelembaban

relatif ruang yang lebih tinggi φr, seperti yang ditunjukkan gambar 2.1.a.

Pada proses pendinginan evaporatif secara langsung, air yang disirkulasikan

kembali biasanya digunakan dengan tujuan untuk menghemat air, sehingga lebih

ekonomis. Temperatur dari air yang disirkulasikan kembali selalu mencampai

temperatur gelembung basah dari udara yang didinginkan.

Karena udara disemprotkan atau dikontakkan dengan air inklinasi,

pendinginan evaporatif secara langsung menyediakan pembersihan udara dengan

derajat yang pasti. Bagaimanapun, jika udara yang didinginkan mengandung

banyak kotoran atau partikel asing, penyaring tambahan harus digunakan untuk

mencegah penyumbatan media pendingin atau pipa – pipa semprot (nozzle).

10

Parameter lain3 yang harus dipertimbangkan untuk menaksir kemampuan

dari pendingin evaporatif langsung meliputi :

Penggunaan air segar atau air penambah, biasa dinyatakan dalam L/s per

0.472 m3/s dari udara yang didinginkan.

Jatuh tekanan (pressure drop) pada sisi udara, dalam Pa.

Gambar 2.2 Media pendingin untuk pendingin evaporatif langsung: (a) blok evaporatif; (b)media pejal; dan (c) roda berputar. Sumber: Wang, Shan K (1994)

3Wang, Shan K. 1994. Handbook of Air Conditioning and Refrigeration. New York : McGraw –

Hill.

11

II. 1. 2. c. Tipe – tipe Pendingin Evaporatif Langsung

Sebagai unit yang berdiri sendir, secara bebas alat ini bisa menyediakan

udara dingin untuk ruang yang dikondisikan, pendingin evaporatif secara langsung

terdiri atas: media pendingin, kipas (biasanya digunakan tipe sentrifugal untuk

menyediakan kehilangan tekanan total sistem yang dibutuhkan dan tingkat

kebisingan yang rendah), dan pengumpul air pada bagian dasar. Untuk sistem –

sistem dengan semprotan air, pompa sirkulasi dan pipa – pipa dengan sambungan

rapat dibutuhkan untuk mendistribusikan air secara lengkap. Untuk memasukkan air

ke ruang pertukaran kalor dari atas (kecuali pada pendingin evaporatif yang

berputar), filter udara, alat pengatur debit dan kotak penutup adalah penting.

Ketentuan harus dibuat dalam hal pengeluaran air dengan tujuan mencegah

pembentukan mineral.

Pendinginan evaporatif secara langsung bisa dikategorikan 4 berdasarkan

karakteristik dari media yang dibasahkan, yaitu:

Pencuci udara (air washer). Pencuci udara ini menggunakan semprotan air

secara langsung (dalam ruang pertukaran kalor) bertemu dengan udara yang

ingin didinginkan.

Blok – blok penguap (evaporative pads). Media ini umumnya dibuat dari

serat – serat kayu setebal 50.8 mm (2 in) dengan perlakuan kimia tertentu

dan zat tambahan untuk meningkatkan kemampuan pembasahan dan untuk

mencegah pertumbuhan mikroorganisme, seperti ditunjukkan gambar 2.2.a.

Blok – blok penguap ini dipasangkan pada baja galvanil yang bisa dipindah

– pindah atau kerangka plastik. Karena blok – blok penguap ini

membutuhkan kecepatan muka yang lebih rendah, pada pendingin

evaporatif langsung yang berdiri sendiri diintegrasikan kipas sentrifugal dan

pada tiga sisi dari kabinet kipas sering dipasangkan blok – blok penguap

untuk meningkatkan luas permukaannya.

Media pejal (rigid media). Ini adalah lembaran – lembaran pejal dan

berombak yang terbuat dari plastik, selulosa yang diisi, atau serat kaca,

seperti ditunjukkan pada gambar 2.2.b. Cirinya udara dan air mengalir pada

susunan yang bersilangan jadi saluran horizontal untuk aliran udara dan

saluran vertikal untuk aliran air bertemu diantara dua lembaran berombak.

4 Wang, Shan K. 1994. Handbook of Air Conditioning and Refrigeration. New York : McGraw –Hill.

12

Kedalaman dari media pejal ini biasanya 304.8 mm (12 in) pada arah aliran

udara tapi mungkin pula bervariasi dari 203.2 sampai 406.4 mm. Media

pejal ini tidak membutuhkan kerangka pendukung. Mereka mempunyai

jatuh tekanan udara yang lebih rendah dan bisa dengan mudah dibersihkan

dengan air yang bergejolak.

Roda berputar (rotary wheel). Media yang dibasahi dalam bentuk roda

berputar dibuat dari bahan yang tahan karat seperti plastik, selulosa yang

diisi, serat kaca, atau campuran tembaga, seperti gambar 2.2.c. Kedalaman

dari roda ini sepanjang arah aliran udara adalah dari 152.4 sampai 254 mm.

Roda putar biasanya dikendalikan oleh motor dan kotak roda gigi (gear box)

dan berputar perlahan pada kecepatan 1 sampai 2 rpm. Bagian dasar dari

roda digabungkan dengan tangki air. Udara mengalir melalui berbagai

macam saluran dari media pada arah sepanjang kedalaman roda putar.

Tabel 2.1 Karakteristik operasi dari berbagai tipe pendingin evaporatif langsungTipe

pendinginEfisiensi

penjenuhan

sat

Kecepatanmuka

m/s

Jatuhtekanan

sisi-udara

Pa

Rasioair-

udara

aw mm /

Penggunaanair

L/s . 0.472m3/s

Keterangan

Pencuciudara

0.8 – 0.9 2.032 –4.064

50 – 125 0.1 – 0.4

Blokevaporatif

0.8 0.508 –1.524

25 2.323 Ketebalanblok50.8 mm

MediaPejal

0.75 – 0.95 1.016 –2.032

12.5 – 25 Ketebalan203.2 –304.8 mm

Rodaberputar

0.508 –3.048

125

Sumber : Wang, Shan K (1994)

II. 1. 2. d. Karakteristik Operasi

Tabel 2.1 menyediakan daftar karakteristik operasi dari berbagai jenis

pekerjaan dengan penguapan secara langsung. Tipe blok penguapan (evaporative

pad) adalah tipe kuno dari pendingin evaporatif langsung, secara luas digunakan

pada tempat tinggal dan gedung – gedung kecil untuk perniagaan, karena memiliki

biaya yang lebih rendah dan mudah untuk dioperasikan dan dipelihara.

Media pejal seperti selulosa yang diisi tidak membutuhkan struktur

pendukung, tidak mengeluarkan serpihan – serpihan, dan mempunyai lama waktu

operasi yang sama dengan blok – blok penguap (aspen pads). Alat ini dapat

13

menahan kecepatan muka yang lebih tinggi, menyediakan jatuh tekanan udara yang

lebih tinggi, dan memiliki efisiensi penjenuhan yang lebih tinggi daripada blok –

blok penguap.

Roda berputar memiliki struktur yang lebih sulit. Namun, alat ini tidak

memiliki sistem resirkulasi air. Alat ini lebih mudah untuk dihubungkan secara seri

dengan pendingin refrigrasi lainnya atau pengering bahan (dessicant drier) dalam

sistem pengkondisian udara untuk penghematan energi dan pengefektivan biaya

operasi.

Pencuci udara kapasitas dan ukurannnya besar dan mahal dibanding

pendingin evaporatif langsung lainnya. Alat ini biasanya digunakan untuk

penambah kelembaban dan pendinginan evaporatif pada aplikasi industri. Nilai

efektivitas penjenuhan untuk pendinginan evaporatif langsung biasa berkisar antara

0.75 sampai 0.95.

II. 1. 3. Pendinginan Evaporatif Tak Langsung

II. 1. 3. a. Pendinginan Evaporatif Tak Langsung dan Proses Pendinginannya

Gambar 2.3 menunjukkan salah satu tipe pendingin evaporatif tak langsung.

Komponen utama dari pendingin ini adalah penukar kalor pelat, penyemprot air dan

sistem resirkulasi, pemasok udara luar dengan filternya, kipas penyuplai udara dan

kipas pembuang udara yang keduanya dihubungkan oleh poros vertikal yang sama,

dan serat kaca atau baja tahan karat sebagai wadahnya untuk mencegah korosi.

Bagian utama dari pendingin dan penguapan tak langsung ini adalah

penukar kalor pelat. Pelat ini terbuat dari plastik PVC (Polyvinyl Chloride) tipis.

Pelat – pelat ini dipasang dengan jarak satu sama lain 2.032 sampai 3.048 mm (0.08

– 0.12 in)5 dan membentuk saluran horizontal dan vertikal secara bergantian (udara

yang akan didinginkan mengalir secara horizontal dan udara yang dibasahi mengalir

secara vertikal). Karena tebal pelat –pelat ini hanya 0.254 mm (0.01 in)5, maka

tahanan kalor dari tiap pelat plastik ini sangat kecil, walaupun konduktivitas kalor

dari plastik itu kecil.

Udara luar yang panas dan kering pada titik o memasuki ruang suplai dan

saringan dan ditarik oleh kipas suplai. Kemudian udara tersebut memasuki bagian

belakang pelat penukar kalor dan didorong masuk melewati saluran horizotal,

5 Wang, Shan K. 1994. Handbook of Air Conditioning and Refrigeration. New York : McGraw –Hill.

14

disana udara tersebut melepas panasnya melalui pelat plastik ke permukaan basah di

saluran vertikal. Air yang didinginkan pada titik s mengalir keluar ke ruang yang

akan dikondisikan seperti digambarkan dalam gambar 2.3a. Setelah udara dingin ini

menyerap beban pendinginan ruang, keadaanya berubah dari titik s menjadi r.

Air disemprotkan ke saluran vertikal pada bagian atas pelat penukar kalor,

dan membentuk permukaan basah dan butiran – butiran air. Penguapan dari

permukaan basah dan butiran –butiran air menyerap kalor yang dilepas oleh udara

yang mengalir secara horizontal melalui pelat – pelat plastik. Air berlebih jatuh ke

tempat penampung air, kemudian disirkulasikan kembali ke pipa semprot oleh

pompa. Air tambahan disuplai dari pusat suplai air untuk menyempurnakan proses

penguapan dan proses pembawaan. Secara periodik air dikeluarkan untuk mencegah

terbentuknya endapan.

Udara kembali dari ruang yang dikondisikan pada titik r disedot ke saluran

vertikal pelat – pelat plastik. Udara itu menyerap uap air dan kelembabannya

meningkat. Semakin cepat semakin besar perbedaan entalpi Δhs.w antara lapisan

udara jenuh pada permukaan basah dan aliran udara basah, dan semakin besar jatuh

tekanan dari aliran udara basah. Udara basah ini kemudian didorong ke kipas

pembuangan dan dibuang ke atmosfir bebas pada titik ex.

Tipe lain dari pendingin evaporatif tak langsung mungkin menggunakan

garis – garis pengikat pada saluran vertikalnya untuk mengalirkan air dari atas

melalui saluran – saluran distribusi; daripada memakai penyemprot air. Kipas

baling – baling mungkin digunakan menggantikan kipas sentrifugal untuk aliran

udara basah keluar. Alat pengatur mungkin digunakan untuk mengekstrak udara

dari luar atau udara kembali dari ruang yang dikondisikan.

II. 1. 3. b. Proses Perpindahan Kalor

Ada tiga aliran fluida di pelat penukar kalor: udara yang didinginkan, udara

basah, dan lapisan air sepanjang saluran vertikal. Karena temperatur dari lapisan

udara jenuh diatas permukaan basah hampir sama dengan temperatur gelembung

basah dari aliran udara basah mengalir melalui permukaan, kalor dari aliran udara

yang akan didinginkan pada sisi lain dari pelat plastik dipindahkan ke permukaan

basah untuk menguapkan air. Proses perpindahan kalor dalam pendingin dengan

penguapan tak langsung ini berlangsung terutama antara aliran udara yang akan

didinginkan dengan aliran udara basah.

15

Pada sisi udara yang akan didinginkan, jumlah uap air yang merembes pelat

plastik sangat kecil dan bisa diabaikan; karena itu, air yang masuk dianggap

didinginkan dari titik o ke titik s pada perbandingan kelembaban yang konstan,

menghasilkan garis horizontal os pada grafik psychrometric ditunjukkan di gambar

2.3d. Menurut Dowdy (1987)6, koefisien perpindahan kalor pada sisi udara hair ,

dalam W/m2.K, adalah fungsi hair = f(Re0.8 Pr0.3) dan bisa dihitung sebagai

3.08.0 PrRe023.0 D

h

aair

D

kh

(2.3)

dimana :

ka = konduktivitas kalor dari udara [W/m.K]

Dh = diameter hidrolik dari lintasan udara yang didinginkan [m]

La = panjang dari saluran udara [m]

Pada persamaan (2.3) diameter hidrolik didapat dari

ca

cah

P

AD

.4 (2.4)

dimana:

Aca = luas saluran udara yang didinginkan [m2]

Pca = perimeter basah dari saluran untuk udara yang akan didinginkan [m]

Pada sisi udara-basah, air disemprotkan ke dalam aliran udara basah;

bagaimanapun, karena perpindahan kalor dari aliran udara yang didinginkan melalui

pelat plastik ke aliran udara basah, proses penjenuhan ini tidak lagi adiabatik. Udara

yang kembali dari ruang yang dikondisikan (dimana menjadi aliran udara basah)

menjadi lembab dari titik r ke titik ex seperti ditunjukkan gambar 2.3d. Menurut Wu

dan Yelott (1987)6, kelembaban relatif dari udara yang keluar dari pendingin

evaporatif tak langsung sekitar 95 persen, dan perubahan pada temperatur

gelembung keringnya cukup kecil. Konsekuensinya, akan ada peningkatan di

entalpi gelembung basah dan entalpi udara akibat peningkatan pada kalor laten

(tersembunyi).

Pada penukar kalor pelat, udara yang didinginkan dan udara basah mengalir

dalam susunan saling bersilangan. Temperatur dari lapisan udara jenuh pada sisi

udara basah bergantung pada gelembung basah dari arus udara basah setempat dan

gelembung basah dari udara basah secara bertahap meningkat selama proses

6 Wang, Shan K. 1994. Handbook of Air Conditioning and Refrigeration. New York : McGraw –Hill. (Hal 13.7)

16

pelembaban. Peningkatan di gelembung basah dari udara basah bisa ditentukan dari

peningkatan entalpi Δhwet, dalam kJ/kg, dan bisa dihitung sebagai

wetwet

sopacaca

rexwetV

TTcVhhh

.

)(..

(2.5)

dimana:

hex, hr = entalpi dari udara basah pada titik ex dan r [kJ/kg]

To, Ts = temperatur dari udara yang didinginkan pada titik o dan s [°C]

wetca VV , = tingkat aliran volume udara yang akan didinginkan dan udara

basah [m3/s]

ρca, ρwet = berat jenis udara yang didinginkan dan udara basah [kg/m3]

cpa = kalor spesifik dari udara lembab [kJ/kg.K]

Temperatur rata – rata Ts.a dari lapisan jenuh di sisi udara basah, dalam °C, nilainya

kira – kira sama dengan temperatur rata – rata di tempat penampang air Tws, dalam

°C. Dari hasil eksperimen, Tw.s bernilai 16/9°C (3°F) lebih tinggi daripada tempertur

gelembung basah udara kembali untuk pendingin evaporatif tak langsung ini.

Koefisien perpindahan kalor permukaan di sisi udara basah hwet, bisa

dihitung dari

dry

pa

wet hc

mh

'' (2.6)

Dalam persamaan (2.6), hdry menyatakan koefisien perpindahan kalor

sensibel dari permukaan basah saat permukaan itu kering; yang bisa dihitung dari

persamaan (2.3):

4.08.0

.

PrRe023.0

wh

wetdry

D

kh (2.7)

17

Gambar 2.3 Salah satu tipe pendingin evaporatif: (a) diagram skematik; (b) arus udaramengalir melalui saluran-saluran; (c) perpindahan kalor melalui pelat plastik; dan (d)prosesnya dalam grafik psychrometric. Sumber: Wang, Shan K (1994)

18

dimana: kwet = konduktivitas termal dari udara basah [W/m.K]

Dh.w = diameter hidrolik dari saluran udara basah [m]

Lwet = panjang dari saluran udara basah [m]

II. 1. 3. c. Efektivitas Pendingin dan Faktor Kemampuan

Kemampuan dari pendingin evaporatif tak langsung, bisa ditentukan dari

nilai efektivitasnya. Biasanya aliran udara dingin memiliki tingkat kapasitas kalor

yang lebih rendah daripada aliran udara basah. Karena itu, efektivitas pendingin

evaporatif tak langsung, kadang – kadang dipanggil dengan faktor kemampuan

(performance factor), yang didefinisikan sebagai berikut

aseca

lcaecain

TT

TT

..

..

(2.8)

dimana:

Tca.e = temperatur dari udara yang akan didinginkan saat memasuki

pendingin evaporatif tak langsung [°C]

Tca.l = temperatur dari udara yang akan didinginkan saat keluar dari

pendingin evaporatif tak langsung [°C]

Ts.a = temperatur dari lapisan udara jenuh pada sisi udara basah (sekitar

12/3°C lebih tinggi daripada temperatur gelembung basah udara basah yang

masuk) [°C]

Untuk aliran silang di pelat penukar kalor dimana arus udara yang

didinginkan dan udara basah tidak tercampur, efektivitas pendinginan bisa dihitung

dari

1exp

1exp1 78.0

22.0CNTU

CNTUin (2.9)

dimana NTU berasal dari:

caC

AU

C

AUNTU

min

(2.10)

dan C berasal dari:

wet

ca

C

C

C

CC

max

min

pacacaca cVC ..

19

satwetwetwet cVC .. (2.11)

dimana:

Cca, Cwet = tingkat kapasitas kalor dari udara yang didinginkan dan udara

basah [kW.K]

Vca, Vwet = tingkat aliran volume dari udara yang didinginkan dan udara

basah [m3/s]

ρca, ρwet = berat jenis udara yang didinginkan dan udara basah [kg/m3]

cpa = kalor spesifik dari udara lembab [kJ/kg.K]

Dalam persamaan (2.11), csat menunjukkan kalor spesifik jenuh tiap derajat

temperatur gelembung basah dari udara basah pada tekanan konstan, dalam kW.K,

yang diberikan sebagai

'dT

dhc s

sat (2.12)

dimana hs = perbedaan entalpi sepanjang kurva penjenuhan, kJ/kg. Kapasitas

pendinginan total dari pendingin evaporatif tak langsung qc, dalam kW, bisa

dihitung sebagai

qc = Vca. ρca. Cpa. εin(Tca.e – Ts.a) (2.13)

Efektivitas operasi sesungguhnya dari pendingin evaporatif tak langsung

yang ditunjukkan dalam gambar 2.3 selama musim panas di Phoenix, Arizona bisa

mencapai 0.85 pada kondisi tersebut.

II. 1. 3. d. Karakteristik Operasi

Pendingin evaporatif tak langsung yang berdiri sendiri dibuat dalam ukuran

yang dapat menangani tingkat aliran volume 500.32, 1227.2, dan 1510.4 L/s.

Ukuran dari pendingin evaporatif tak langsung yang telah kita bicarakan di atas

adalah 1227.2 L/s (2600 ft3/min). Berdasarkan penelitian, konsumsi daya

maksimum pada musim panas yang panas adalah 1252.775 W (1.68 hp) dan

tekanan total pada kipas sentrifugal berkisar dari 250 sampai 325 Pa.

Pada pendingin evaporatif tak langsung, baik udara dari luar maupun udara

yang kembali dari ruang yang dikondisikan bisa digunakan sebagai udara untuk

didinginkan atau sebagai aliran udara basah. Hal itu tergantung dari udara mana

yang punya temperatur gelembung basah yang lebih rendah dan udara mana yang

bisa menyediakan hasil pendinginan evaporatif yang lebih baik. Di Phoenix, 2.5

20

persen gelembung basah untuk disain musim panas adalah 238/9°C (75°F). Untuk

temperatur ruang musim panas 262/3°C (80°F) dan kelembaban relatifnya 50 persen,

sedang temperatur gelembung basah udara yang kembali hanya 191/9°C (66.5°F).

Jadi lebih menguntungkan untuk memakai udara balik dari ruang kondisi untuk arus

basah pada kondisi ini. Hanya saat temperatur gelembung basah dari udara luar

jatuh di bawah 191/9°C kita bisa memakai udara luar sebagai udara yang akan

didinginkan dan sebagai aliran udara basah.

Perbandingan efisiensi energi (Energy Efficiency Ratio) didefinisikan

sebagai perbandingan dari kapasitas pendinginan bersih alat, dalam kW, dengan

masukan daya listrik, dalam W, dalam kondisi operasi yang diinginkan. Nilai

maksimum EER aktual dari tipe pendingin evaporatif tak langsung yang kita

bicarakan di sini, beroperasi dalam kondisi musim panas yang panas, sekitar 50,

dibandingkan dengan rata – rata 8.5 sampai 11.5 untuk unit yang berdiri sendiri.

Karakteristik operasi dari pendingin evaporatif tak langsung dipengaruhi

oleh kecepatan aliran dan jatuh tekanan pada sisi udara yang didinginkan dan udara

basah. Untuk pendingin tertentu, semakin besar aliran volume, semakin besar

koefisien perpindahan kalor, jatuh tekanan, dan kecepatan udara yang mengalir

melalui saluran – saluran di pelat penukar kalor.

Kecepatan udara dari arus udara yang akan didinginkan yang mengalir

melalui saluran biasanya berkisar dari 2.032 sampai 5.08 m/s. Adalah penting untuk

membatasi kecepatan udara di saluran udara basah untuk mencegah pembawaan

butiran – butiran air yang berlebih. Efektivitas pendingin evaporatif tak langsung

biasanya berkisar dari 0.6 pada jatuh tekanan disisi udara mencapai 50 Pa sampai

efektivitas mencapai 0.8 pada jatuh tekanan sebesar 250 Pa.

Biasanya, jatuh tekanan pada sisi udara yang akan didinginkan dari

pendingin evaporatif tak langsung berkisar antara 50 sampai 375 Pa, bergantung

pada kecepatan udara di penukar kalor dan saluran distribusi. Jatuh tekanan pada

sisi udara basah berkisar antara 125 sampai 250 Pa. Perbandingan aliran volume

udara basah dengan udara yang akan didinginkan berkisar antara 0.6 sampai 1.2.

Perbandingan ini mempengaruhi rasio kapasitas kalor C dan juga efektivitas

pendinginan. Ketinggian dari lokasi dipasangnya unit juga punya pengaruh yang

besar pada berat jenis udar dan tentu saja kemampuan alatnya.

21

II. 1. 3. e. Operasi Pembebanan dan Pengontrolan Komponen

Untuk unit dengan arus udara yang konstan, jika kondisi dari udara luar dan

rasio kalor sensibel dari ruang yang dikondisikan juga konstan dimana ada

pengurangan beban pendinginan ruang, garis pengkondisian ruang sr, di gambar

2.3d, menghasilkan jarak yang lebih pendek dari titik s. Temperatur ruang Trpl jatuh

dan kelembaban relatif ruang φrpl akan jadi lebih tinggi pada saat pembebanan

seperti ditunjukkan dengan titik rpl pada grafik psychrometric.

Jika beban pendinginan ruang tetap sama dan kondisi udara luar berubah

dari titik o ke titik op, dengan temperatur gelembung basah dan kering yang lebih

kering, kemudian temperatur suplai Tsp, temperatur udara lingkungan Trp2, dan

kelembaban ruang φrp2 semuanya akan lebih rendah pada bagian pembebanan.

Untuk pendingin evaporatif tak langsung ukuran kecil yang berdiri sendiri,

kipas berputar secara otomatis dengan dikendalikan sistem kontrol yang bergantung

pada temperatur ruang pada saat operasi pembebanan. Untuk pendingin yang lebih

besar, kipas dikendalikan motor dengan variasi kecepatan bisa sering diatur pada

saat pembebanan ketika temperatur ruang jatuh dibawah batas yang ditentukan

sebelumnya.

II. 2. Air-cooled Heat Exchanger

Penukar kalor dengan tiupan udara (air-cooled heat exchanger) digunakan

untuk mendinginkan fluida kerja dengan udara lingkungan. Pada sub-bab ini

digambarkan disain umum dari air-cooled heat exchanger dan metode untuk

memperkirakan ukurannya.

II. 2. 1. Susunan dan Disain Mekanik

Gambar 2.4 menunjukkan susunan dan bentuk rancangan dari air-cooled

heat exchanger yang umum diproduksi dengan arah horizontal dan vertikal, dan ada

pula yang menyusun berkas tabungnya sedemikian rupa sehingga membentuk huruf

A atau V, hal ini dilakukan untuk menghemat luas daerah instalasi bila harus

digunakan 2 berkas tabung atau lebih. Komponen – komponen penyusunnya terdiri

atas satu atau lebih berkas tabung yang ditiup oleh satu atau lebih kipas aksial,

motor penggerak kipas, pengurang kecepatan (speed reducer), dan struktur

pendukung dan pelindung.

22

Gambar 2. 4. Arah berkas tabung penukar kalor dengan tiupan angin.Sumber : Sounders (1988)

Penukar kalor dengan tiupan udara ini diklasifikasikan menjadi 2

berdasarkan peletakan kipas. Jika berkas tabung diletakkan pada sisi pembuangan

kipas disebut tipe dorong (forced draft), dan jika berkas tabung diletakkan pada sisi

hisap kipas disebut tipe hisap (induced draft). Gambar 2.5 menunjukkan kedua jenis

penukar kalor ini beserta komponen – komponennya.

Gambar 2. 5. Tipe udara dorong dan udara hisap dari penukar kalor dengan tiupan udaradan komponen-komponen utama. Sumber : Sounders (1988)

Penukar kalor jenis ini umumnya dibuat dengan ukuran panjang tabung

berkisar antara 1.8288 m (6 ft) sampai 15.24 m (50 ft) 7 dan lebar satu kesatuan

berkas tabung berkisar antara 1.2912 m (4 ft) sampai 9.144 m (30 ft) 7. Penggunaan

7Saunders, E. A. D. 1988. Heat exchangers : selection, design & construction. London : Longman.

23

tabung yang lebih panjang biasanya berakibat penurunan biaya rancangan

dibanding menggunakan tabung yang lebih pendek.

Ukuran diameter kipas berkisar antara 0.9144 m (3 ft) sampai 8.5344 m (28

ft) 8, namun diameter 4.2672 m (14 ft) sampai 4.8768 m (16 ft) 8 adalah ukuran

diameter maksimum yang biasa digunakan. Penggerak kipas bisa menggunakan

motor elektrik, turbin uap, motor hidraulis, atau mesin berbahan bakar bensin.

Biasanya pengurang kecepatan (speed reducer) menggunakan V-belt, atau roda gigi

pengurang kecepatan (reduction gear box). Pengurang kecepatan ini digunakan

untuk mencocokkan kecepatan motor penggerak yang tinggi dengan kecepatan

kipas aksial yang relatif pelan. Kecepatan maksimal dari kipas normalnya 60.96 m/s

(12000 fpm) 8 atau kurang. Penggunaan di Amerika Serikat menunjukkan V-belt

dipakai untuk daya 30 bhp 8 dan gearbox untuk daya yang lebih besar. Ukuran

penggerak individu biasanya dibatasi sampai 50 hp(37.3 kW) 8. Gambar 2.6

menunjukkan macam – macam susunan penggerak kipas dan media penerus

dayanya.

Penggunaan dua kipas untuk tiap berkas tabung (bay) sangat populer, sejak

metode ini menyediakan derajat faktor keselamatan melawan kerusakan kipas atau

kerusakan sumber penggerak dan juga metode pengontrolan oleh perangkap kipas.

Luas cakupan kipas (fan coverage) adalah perbandingan luas area kipas yang

diproyeksikan terhadap luas area muka dari berkas tabung yang akan ditiup oleh

kipas tersebut. Dalam prakteknya sangat bagus untuk menjaga perbandingan ini

agar selalu diatas 0.4 jika memungkinkan karena perbandingan yang lebih tinggi

meningkatkan distribusi udara yang melewati berkas tabung. Luas area muka adalah

luas area datar dari permukaan penukar kalor yang tersedia untuk dialiri udara pada

muka dari berkas tabung. Gambar 2.7 menunjukkan susunan kipas diatas berkas

tabung.

8Saunders, E. A. D. 1988. Heat exchangers : selection, design & construction. London : Longman.

24

Gambar 2. 6. Tipe-tipe susunan pemasangan motor penggerak dan penerus dayanya. Sumber :Sounders (1988)

25

Gambar 2. 7. Definisi dari bundle, bay, unit, dan bank. Sumber : Sounders (1988)

Alat penukar kalor pada air-cooled heat exchanger adalah berkas tabung

yang tersusun atas pelindung samping, tabung/pipa pendukung, kepala pipa dan

sirip – sirip tabung. Gambar 2.8. menunjukkan susunan kepala pipa dan komponen

– komponen lainnya pada berkas tabung.

Sirip dari aluminum9 biasa diaplikasikan pada pipa untuk menyediakan

permukaan penukar kalor yang lebih besar pada sisi udara, sebagai kompensasi dari

rendahnya koefisien perpindahan kalor udara ke pipa. Tipe – tipe konstruksi sirip

ada dapat dilihat pada gambar 2.9. Penerapan dari tiap tipe sirip pada gambar 2.9,

tergantung dari temperatur, kondisi operasi kerja alat, dan persetujuan antara

pembuat, kontraktor dan pengguna. Tipe yang paling banyak digunakan adalah tipe

yang ditanam (embeded), karena tahan untuk operasi hingga suhu 350°C 9.

Diameter pipa yang digunakan umumnya berdiameter antara 0.246 cm (5/8

in) sampai 1.1968 cm (1½ in) 9 dengan siripnya berdiameter luar antara 0.1968 cm

(½ in) sampai 2.54 cm (1 in) 9, jumlah sirip persatuan panjang antara 3/cm ( 7/in)

sampai 5/cm (11/in) 9, menyediakan penambahan luas permukaan 12 sampai 25 kali

luas permukaan luar pipa. Pipa – pipa biasanya disusun dalam bentuk susunan

segitiga sama sisi dengan jarak antar pipa tergantung dari ukuran pipa, misalnya

untuk pipa berdiameter luar 2.54 mm jarak antara pipa (pitch) adalah 60.33 mm.

9Saunders, E. A. D. 1988. Heat exchangers : selection, design & construction. London : Longman.

26

Gambar 2. 8. Tipe kepala pipa (a) removable cover (b) removable bonnet (c) plug (d) manifold.

Sumber: Sumber : Sounders (1988)

27

Gambar 2. 9. Tipe-tipe pemasangan sirip pada pipa. Sumber : Sounders (1988)

Mencocokkan berkas tabung dengan sistem kipas dan kebutuhan

perpindahan kalor biasanya menghasilkan berkas tabung dengan jumlah baris 3

sampai 8 dengan tabung yang bersirip, namun yang paling banyak digunakan adalah

tipe 4 baris. Gambar 2.10 menunjukkan definisi dari baris pada penukar kalor

dengan tiupan udara.

Pipa dengan diameter luar 2.54 cm (1 in) adalah pipa yang paling banyak

digunakan dan sirip yang paling banyak digunakan adalah sirip aluminum dengan

diameter luar 57.15 mm (0.255 in), tebal sirip 0.4 mm (0.00157 in), dan dengan

jumlah fin persatuan meter adalah 433/m.

28

Gambar 2. 10. Definisi baris dan jumlah aliran. Sumber : Sounders (1988)

II. 2. 2. Pengontrolan Sisi Udara

Penukar kalor dengan tiupan udara dibuat untuk beroperasi pada kondisi

temperatur udara lingkungan yang hangat (musim panas). Variasi temperatur udara

akibat perubahan musim bisa mengakibatkan kelebihan beban pendinginan yang

tidak diinginkan. Salah satu cara untuk mengontrol beban pendinginan adalah

dengan merubah jumlah udara yang mengalir melalui berkas tabung. Hal ini bisa

dicapai dengan menggunakan banyak motor, motor dengan kecepatan yang

bervariasi, sumber penggerak hidrolis dengan kecepatan yang bervariasi, pengarah

udara (louver) pada muka dari berkas tabung, atau kipas yang jarak antar kipasnya

(pitch) dapat berubah secara otomatis.

Perangkap dari kipas – kipas atau kecepatan kipas mungkin cukup untuk

sistem yang tidak membutuhkan kontrol yang presisi dari temperatur atau tekanan

proses. Pengarah udara dapat mengendalikan wilayah pengontrolan jumlah udara

secara penuh. Pengarah udara bisa dioperasikan secara manual, atau secara otomatis

29

dengan motor elektrik atau pneumatik dengan sensor temperatur atau tekanan jarak

jauh yang dipasang dalam aliran selama proses. Pengarah udara digunakan dengan

kipas kecepatan konstan dan jalur angin tidak mengurangi kebutuhan daya kipas.

Kipas dengan variasi jarak yang otomatis (auto-variable-pitch fans)

biasanya menggunakan jarak antara propeler (blade-pitch) yang dapat mencocokkan

diri secara pneumatik yang mungkin dikontrol dari sensor jarak jauh. Jarak antara

propeler kipas diubah – ubah untuk mendapatkan jumlah aliran udara yang

dibutuhkan untuk memelihara temperatur atau tekanan proses saat pendinginan.

Sudut baling – baling kipas yang dibutuhkan dapat berkurang sesuai dengan

jatuhnya temperatur udara lingkungan dan ini bisa menghemat daya kipas. Motor

hidrolis dengan variasi kecepatan dapat mengurangi kecepatan kipas yang

dikendalikannya saat dibutuhkan aliran udara yang lebih sedikit dan hal ini juga

bisa menghemat daya kipas.

Variasi temperatur udara yang ekstrim seperti pada iklim daerah utara

membutuhkan langkah – langkah tambahan yang penting. Saluran udara dan

pengarah udara bisa dipasang dengan susunan yang meresirkulasi udara buangan

yang hangat untuk kembali melalui berkas tabung dalam jumlah yang bervariasi

untuk ikut menjaga sifat udara lingkungan yang akan masuk sistem. Sistem yang

sangat rumit mungkin penting saat merancang penukar kalor untuk cairan yang titik

lumernya tinggi namun sistem berada pada iklim dingin. Alat ini mungkin

menggunakan saluran udara dan pengarah udara untuk meresirkulasi udara secara

penuh, kipas yang bisa merubah jaraknya secara otomatis, dan gulungan pemanas

untuk memanaskan sistem saat pertama kali sistem dioperasikan. Gambar 2.11

menunjukkan siklus kerja alat penukar kalor dengan tiupan udara di musim dingin,

sehingga memerlukan sirkulasi kembali.

30

Gambar 2. 11. Sistem resirkulasi udara. Sumber : Sounders (1988)

II. 2. 3. Disain Termal

II. 2. 3. a. Koefisien Perpindahan Kalor Menyeluruh

Idealnya untuk fluida yang melalui suatu permukaan tahanan perpindahan

kalornya diasumsikan akibat dari tahanan lapisan film fluida yang tipis yang

berbatasan dengan permukaan tersebut secara langsung. Padahal sebenarnya ada

pengotoran yang membentuk lapisan (diasumsikan lapisannya seragam) dan lapisan

pengotoran ini diasumsikan berbatasan langsung dengan lapisan pengotor. Gambar

2.12 menunjukkan susunan lapisan di sebelah dalam dan di sebelah luar dari

permukaan penukar kalor.

T1 – T2 = Q/αi Ai (2.14.a)

T2 – T3 = Q/αfi Ai (2.14.b)

T3 – T4 = Q/αw Aw (2.14.c)

T4 – T5 = Q/αfo Ao (2.14.d)

T5 – T6 = Q/αo Ao (2.14.e)

Dimana :

αi, αo = koefisien perpindahan kalor di lapisan film [W/m2.K]

αfi, αfo = konduktansi dari lapisan pengotor [m2.K/W]

αw = konduktansi dinding dari permukaan penukar kalor [m2.K/W]

Ai, Ao = luas permukaan penukar kalor dari kedua sisi dinding [m2]

Aw = luas area rata – rata dari dinding = (Ai + Ao)/2

31

Gambar 2. 12. Profil temperatur antara fluida panas dan fluida dingin

Menjumlah kelima persamaan diatas akan didapat persamaan berikut :

(T1 – T6) = ΔT =

0

11111

AAAAAQ

oofowwifiii (2.15)

Untuk lebih memudahkan dalam menghubungkan semua koefisien bisa

dengan memilih sebuah luas permukaan referensi (Aref). Dengan mengalikan kedua

sisi persamaan 2.15, didapat persamaan 2.16a berikut ini:

Aref ΔT =

0A

A

A

A

A

A

A

A

A

AQ

o

ref

ofo

ref

ww

ref

ifi

ref

ii

ref

(2.16a)

atau karena Aref ΔT = Q/Uref

maka persamaan 2.16a dapat ditulis menjadi persamaan 2.16b berikut ini:

0

1

A

A

A

A

A

A

A

A

A

AQ

U o

ref

ofo

ref

ww

ref

ifi

ref

ii

ref

ref (2.16b)

Temp. keseluruhanFluida panas

dinding

Lap. pengotor

Lap. Film fluida

Fluida panas Fluida dingin

Temp. keseluruhanFluida dingin

T6

T5

T4

T3

T2

T1

TEMPERATUR

ΔT

32

dimana 1/Uref adalah tahanan perpindahan kalor menyeluruh dan jumlah dari

keseluruhan tahanan – tahanan yang ada pada sistem, kesemua tahanan tersebut

berhubungan dengan luas permukaan referensi (Aref).

Untuk kasus tabung silinder, luas permukaan referensi yang dipilih bisa dari

luas permukaan luar (Ao), sehingga persamaan 2.16 akan menjadi persamaan 2.17

berikut ini:

oowioiio

orrAArAA

U /1///1

1

1 (2.17)

dengan :

ri = 1/αfi = tahanan akibat pengotoran di dalam pipa [m2.K/W]

ro = 1/ αfo = tahanan akibat pengotoran di luar pipa [m2.K/W]

rw =

w

ioo ddd

2

/ln= tahanan pada dinding pipa [m2.K/W]

II. 2. 3. b. Dalam Tabung Silinder

Koefisien perpindahan kalor di dalam tabung tergantung dari jenis

alirannya: laminar, transisi atau turbulen. Hal ini bisa dilihat dari bilangan Reynold.

Untuk semua kasus bilangan Reynold ini didapat dari persamaan berikut:

ii uddm

Re (2.18)

dimana m = kecepatan massa [kg/s.m2]

di = diameter dalam pipa [m]

η = viskositas dinamik (dynamic viscosity) [N s/m2]

ρ = densitas fluida [kg/m3]

Aliran turbulen (Re > 10 000)

2795.0495.0 Prln0225.0expRePr0225.0i

id

(2.19)

dimana Φ = (η/ ηs)a = (Pr/Prs)

a

a = 0.18 untuk pemanasan fluida, 0.3 untuk pendinginan fluida

Pr, Prs = bilangan Prandtl pada temperatur keseluruhan dan temperatur

dinding pipa.

η, ηs = viskositas dinamik pada temperatur keseluruhan dan temperatur

dinding [N s/m2]

33

λ = konduktivitas termal fluida [W/m.K]

Φ adalah faktor koreksi kekentalan fluida yang mengalir di dalam pipa. Faktor

koreksi ini berlaku bila fluida ini mengalami perubahan kekentalan selama proses

pemanasan atau pendinginan di dalam pipa. Jika fluida dapat dianggap memiliki

kekentalan yang relatif tak begitu banyak berubah, maka Φ = 1.

Aliran Transisi (2000 ≤ Re ≤ 10 000)

3/2

2495.03/2 1Prln0225.0expPr125Re1.0L

d

di

i

i

(2.20)

dengan a = 0.14

L = panjang pipa [m]

Aliran Laminar (Re < 2000, Gz > 9)

Untuk tabung horizontal:

3/175.0Pr.0083.075.1 GrGz

d i

i

(2.21)

dimana Gz = Re Pr d/L = ud2ρcp/λL = bilangan Graetz

Gr = gd3ρΔρ/η2 = bilangan Grashof

Aliran Laminar (Re <2000, Gz ≤ 9)

Untuk tabung horizontal dan vertikal:

i

id

66.3 (2.22)

Rugi Tekanan

Nilai rugi tekanan (pressure loss) aliran di dalam tabung sangat dipengaruhi oleh

faktor gesekan (fi) yang terjadi antara fluida dan permukaan dalam tabung, dan

faktor gesekan ini juga dipengaruhi oleh jenis alirannya: laminar, transisi, atau

turbulen.

Aliran Laminar (Re ≤ 1311)

Untuk semua jenis tabung

fi = 16/ Re (2.23)

Aliran Transisi

Untuk tabung halus (1311 < Re < 2100) maupun pipa yang ada dipasaran atau yang

mudah berkarat (1311 < Re < 3380), faktor gesekannya adalah:

34

fi = 0.0122 (2.24)

Aliran Turbulen

Jika tabung halus (Re ≥ 2100)

fi = 0.0014 + (0.125/Re0.32) (2.25)

Jika Re ≥ 3380 – pipa komersial atau pipa yang mudah berkarat

fi = 0.0035 + (0.264/Re0.42) (2.26)

Setelah faktor gesekan telah kita ketahui nilainya, maka rugi tekanan dalam pipa

dapat kita peroleh dari:

i

ii

d

mLfP

2

4 2(2.27)

dimana a = 0.14 untuk Re ≥ 2100

a = 0.25 untuk Re < 2100

ΔPi = rugi tekanan dalam pipa [Pa]

fi = faktor gesekan dalam pipa

Sedangkan rugi tekanan pada kepala tabung bisa diketahui dari:

2

2mNKP phh

(2.28)

dimana Np = jumlah laluan fluida dalam pipa (passes)

Kh = 0.9 untuk Np = 1 passes

Kh = 1.6 untuk Np ≥ 2 passes

II. 2. 3. c. Luar Tabung Silinder

Pipa yang ditinjau disini adalah pipa dengan jenis sirip radial, penampang

sirip berbentuk persegi panjang dan jumlah sirip persatuan panjang cukup rapat.

Gambar 2.13 menunjukkan jenis-jenis sirip menurut arah pemasangannya pada

pipa, dan dalam program kita nantinya akan menggunakan sirip tipe radial (gambar

c) dalam gambar 2.13 tersebut dan gambar 2.14.

35

Gambar 2. 13. Geometri dari tabung bersirip. Sumber : Sounders (1988)

Gambar 2. 14. Tampak 3D dari tabung bersirip radial. Sumber : Sounders (1988)

Banyaknya faktor yang mempengaruhi kemampuan pipa dengan sirip yang

rapat (high-finned tubes) sehingga dianjurkan untuk mencari data eksperimen yang

erat berhubungan dengan tipe, bentuk dan konfigurasi dari pipa bersirip yang

diinginkan. Kebanyakan data yang ada dikhususkan untuk udara yang mengalir

melalui sirip – sirip yang halus, datar, helical pada tiap pipa dalam berkas tabung.

Namun jika data eksperimen tidak tersedia, persamaan 2.30a, 2.30b dan 2.31a,

2.31b mungkin bisa memprediksi perpindahan kalor dan rugi tekanan untuk aliran

udara melalui berkas tabung, yang tiap tabung disusun dalam bentuk segitiga sama

sisi.

36

Bilangan Reynold, kecepatan dan diameter

Dalam semua kasus, bilangan Reynold dan kecepatan tergantung pada luas area

minimum antara tabung yang harus dilalui udara dalam satu baris. Dalam hal ini

untuk diameter karakteristik selalu digunakan diameter akar sirip, kecuali sudah

diberitahu sebelumnya.

rmrm dudm

Re (2.29)

dengan : mm = kecepatan massa berdasarkan luas area minimum antara tabung –

tabung yang harus dilalui udara [kg/s.m2]

dr = diameter akar sirip atau diameter luar pipa [m]

Koefisien Perpindahan Kalor

Persamaan 2.30a dan 2.30b berdasarkan rekomendasi dari Gianolio dan Cuti

(1981) 10 yang hasil eksperimennya menunjukkan bahwa koefisien perpindahan

kalor tergantung pada jenis aliran udara, apakah pergerakan udara hasil dari

dorongan kipas atau hasil dari hisapan kipas.

Untuk tipe udara yang dihisap

jika jumlah baris pipa 6 atau lebih:

1134.02.0

681.033.0 RePr134.0

ffr

ft

s

l

s

d

(2.30a)

jika baris pipa (Nr) < 6, persamaan 2.30a menjadi:

14.0

2

1134.02.0

681.033.0 1RePr134.0

r

m

ffr

fN

u

t

s

l

s

d

(2.30b)

Untuk tipe udara yang didorong

jika jumlah baris pipa 6 atau lebih:

311.0

685.033.0 RePr271.0

b

t

r

fA

A

d

(2.31a)

10Saunders, E. A. D. 1988. Heat exchangers : selection, design & construction. London :

Longman. (Hal 179)

37

jika baris pipa (Nr) < 6, persamaan 2.31a menjadi:

138.0311.0

685.033.0

6RePr271.0

Nr

A

A

d b

t

r

f

(2.31b)

dengan: s = jarak antar sirip [m]

lf = tinggi fin [m]

um = kecepatan fluida berdasarkan luas area minimum antar tabung yang

harus ditembus [m/s]

Nr = jumlah baris tabung secara vertikal dalam berkas tabung

Kemudian hasil persamaan 2.30a, 2.30b dan 2.31a, 2.31b masuk ke persamaan

2.32a didapat koefisien perpindahan kalor di luar pipa (baik tipe udara dorong

maupun hisap):

b

ufff

foA

AA

(2.32a)

dimana:x

mA

FRSu (2.32b)

s

AFRFRS

(2.32c)

Pt = Ni . P (2.32d)

NWe = (OWB + Pt) / 2 (2.32e)

Le = L – (0.1m) (2.32f)

Ag = NWe . Le (2.32g)

Ax = FAR . Ag (2.32h)

FAR = 1 –

P

sdtdN frfff .(2.32i)

FEPl

FEPl

fe

fe

f.

.tanh (2.32j)

r

f

f

f

ffed

d

l

tll ln35.01

.21 (2.32k)

2/1

.

.2

ff

f

tFEP

(2.32l)

38

keterangan simbol:

αfo = koefisien perpindahan kalor untuk luar tabung [W/m2 K]

FRS = tingkat aliran standar (flow rate standard) [m3/s]

AFR = tingkat aliran udara (air flow rate) [kg/s]

ρs = kerapatan udara standar [kg/m3]

Ax = Luas area antara tabung [m2]

P = jarak antar tabung (pitch) [m]

Pt = total jarak antar tabung [m]

Ni = jumlah tabung tiap baris

OWB = keseluruhan lebar berkas tabung (overal width bundle) [m]

NWe = lebar berkas tabung efektif (nominal width effective) [m]

Le = panjang tabung efektif [m]

L = panjang tabung [m]

Ag = luas area muka dari pendingin [m2]

FAR = rasio perbandingan area muka (face area ratio)

Nf = jumlah sirip radial persatuan meter

df = diameter luar sirip [m]

tf = ketebalan sirip [m]

sf = jarak antar sirip radial [m]

FEP = parameter efisiensi sirip (fin efficiency parameter) [m-1]

lfe = tinggi sirip ekuivalen [m]

lf = tinggi sirip [m]

λf = konduktifitas termal sirip [m]

Rugi Tekanan (ΔP)

Persamaan 2.33a berdasarkan rekomendasi dari Gianolio dan Cuti (1981)11 yang

hasil eksperimennya menunjukkan bahwa rugi tekanan (pressure loss) tergantung

pada jenis aliran udara, apakah pergerakan udara hasil dari dorongan kipas atau

hasil dari hisapan kipas.

rmo

o

NmfP

22 (2.33a)

11Saunders, E. A. D. 1988. Heat exchangers : selection, design & construction. London :

Longman. (Hal 179)

39

Untuk udara yang ditarik

3.054.1

412.0Re36.16

b

t

r

to

A

A

d

pf (2.33b)

Untuk udara yang didorong

25.0Re532.1 pof (2.33c)

dimana:

pm

p

dmRe (2.33d)

45.0

4.0

1

1

2

h

t

f

hp

dps

l

dd (2.33e)

12 ff

rb

t

hNl

dA

A

d (2.33f)

dengan: dp = diameter ekuivalen untuk tabung dengan sirip rapat [m]

dh = diameter ekuivalen untuk tabung dengan sirip rapat [m]

pt = jarak melintang antara pipa (transverse tube pitch) [m]

At = luas area total bagian luar tabung dengan siripnya [m2]

Ab = luas area bagian luar tabung tanpa sirip [m2]

Sedangkan untuk daerah sekitar kipas dan plenum, rugi tekanannya (ΔPp) adalah

2fap uKP (2.34)

dimana: uf = kecepatan udara di sekitar kipas [m/s]

K = 0.06 untuk tipe udara yang didorong

K = 0.075 untuk tipe udara yang dihisap

II. 2. 4. Beda Suhu Rata-rata Log (LMTD)

Persamaan untuk mengetahui nilai LMTD (Log Mean Temperature

Difference) untuk alat – alat penukar kalor dasarnya diambil dari alat penukar-kalor

40

tipe pipa-ganda. Perhatikan penukar-kalor pipa-ganda pada gambar 2.15. Fluidanya

dapat mengalir dalam aliran-sejajar maupun aliran-lawan arah, dan profil suhu

untuk kedua kasus itu ditunjukkan pada gambar 2.16. Kita hendak menghitung

perpindahan kalor dengan susunan pipa-ganda ini dengan :

mTUAq (2.35)

dengan U = koefisien perpindahan-kalor menyeluruh

A = luas permukaan perpindahan-kalor yang sesuai dengan definisi U

ΔTm = beda-suhu rata-rata yang tepat untuk digunakan dalam penukar-kalor

Gambar 2. 15. Penukar-kalor pipa-ganda

Gambar 2. 16. Profil suhu dalam penukar-kalor pipa-ganda

Pemeriksaaan atas gambar 2.16 menunjukkan bahwa beda-suhu antara

fluida-panas dan fluida-dingin pada waktu masuk dan pada waktu keluar tidaklah

sama, dan kita perlu menentukan nilai rata-rata untuk digunakan dalam persamaan

2.35. Untuk penukar-kalor aliran-sejajar seperti pada gambar 2.16, kalor yang

dipindahkan melalui unsur luas dA dapat ditunjukkan sebagai:

ccchhh dTcmdTcmdq (2.36)

1 2

Tc1

Tc2

Th1

Th2

Fluida dingin Tc

Fluida panas Th

dq

dA

1 2

Tc1

Tc2

Th1

Th2

Fluida dingin Tc

Fluida panas Th

(a) tipe aliran-sejajar (b) tipe aliran-lawan arah

Fluida B

Fluida A

(a) tipe aliran-sejajar (b) tipe aliran-lawan arah

Fluida B

Fluida A

1 2 1 2

41

di mana subskrip h dan c masing – masing menandai fluida-panas dan fluida-dingin.

Perpindahan kalor dapat pula dinyatakan sebagai:

dATTUdq ch (2.37)

Dari persamaan 2.36 didapat:

hc

hcm

dqdT

cc

ccm

dqdT

di mana m menunjukkan laju aliran-massa dan c adalah kalor spesifik fluida. Jadi,

cchh

chchcmcm

dqTTddTdT

11(2.38)

Jika dq diselesaikan dari persamaan 2.37 dan disubsitusikan ke dalam persamaan

2.36, maka didapatkan

dA

cmcmU

TT

TTd

cchhch

ch

11(2.39)

Persamaan diferensial ini dapat diintegrasikan antara kondisi 1 dan kondisi 2 seperti

pada gambar 2.15. Hasilnya adalah:

cchhch

ch

cmcmUA

TT

TT

11ln

11

22 (2.40)

Kembali ke persamaan 2.36, hasil-kali cccm dan hhcm dapat dinyatakan dalam

perpindahan-kalor total q dan beda-suhu menyeluruh antara fluida-panas dan fluida-

dingin. Jadi,

21 hh

hhTT

qcm

12 cc

ccTT

qcm

Jika kedua hubungan di atas disubsitusikan ke dalam persamaan 2.40 memberikan

1122

1122

/ln chch

chch

TTTT

TTTTUAq

(2.41)

Jika persamaan 2.41 dibandingkan dengan persamaan 2.35, terlihat bahwa beda

suhu rata-rata merupakan pengelompokan suku – suku dalam kurung. Jadi,

1122

1122

/ln chch

chchm

TTTT

TTTTT

(2.42)

42

Beda-suhu ini disebut beda-suhu rata-rata log (log mean temperature difference =

LMTD). Dengan kata-kata, ialah beda-suhu pada satu ujung penukar kalor

dikurangi beda suhu pada ujung yang satu lagi dibagi dengan logaritma alamiah

daripada perbandingan kedua beda-suhu tersebut. Persamaan 2.42 ini bisa

digunakan untuk mencari LMTD pada penukar kalor tipe aliran-sejajar ataupun tipe

aliran-lawan arah.

Namun penurunan LMTD di atas menyangkut dua pengandaian: (1) kalor

spesifik fluida tidak berubah menurut suhu, dan (2) koefisien perpindahan kalor

konveksi tetap, untuk seluruh penukar kalor. Pengandaian yang kedua ini biasanya

sangat penting karena pengaruh pintu-masuk, viskositas fluida, perubahan

konduktivitas termal, dan sebagainya. Biasanya untuk memberikan koreksi atas

pengaruh – pengaruh tersebut perlu digunakan metode numerik.

Jika suatu penukar kalor yang bukan jenis pipa-ganda digunakan,

perpindahan kalor dihitung dengan menerapkan faktor koreksi terhadap LMTD

untuk susunan pipa-ganda aliran-lawan arah dengan suhu fluida panas dan suhu

fluida dingin yang sama. Bentuk persamaan perpindahan kalor menjadi:

mTUAFq (2.43)

Bila terdapat perubahan fase, seperti kondensasi atau penguapan, fluida biasanya

berada pada suhu yang pada hakekatnya tetap, dan persamaan – persamaan itu

menjadi lebih sederhana. Untuk kondisi kita bisa memakai faktor koreksi terhadap

LMTD sama dengan 1.

Sedang untuk penukar kalor dengan tiupan udara (air-cooled heat

exchanger), bisa digunakan persamaan pencari faktor LMTD untuk alat penukar

kalor yang memakai komponen dasar seperti gambar 2.17.

Gambar 2. 17. Penukar kalor pipa dengan sirip radial

Fluida dingin (udara)m , cp, t1

Lx

t2

T2 Ly

Fluida panas

M , Cp, T1

43

Persamaan faktor LMTD (F) untuk penukar kalor dengan tiupan udara:

RPR

RR

RP

P

F

1lnln1

1

1ln

(2.44a)

dengan :11

12

tT

ttP

(2.44b)

12

21

tt

TTR

(2.44c)

Penurunan persamaan 2.44a ini dapat dilihat pada buku Thelkeld, J. L. (1970).

Thelkeld, J. L. 1970. Thermal Environmental Engineering 2nd Ed. London : Prentice – Hall. (Hal

238 – 239).

44

BAB III

PEMBUATAN PROGRAM

III. 1. Program Disain Termal Pendingin Evaporatif Tak-langsung (IEC)

III. 1. a. Tahap – tahap Mendisain Pendingin Evaporatif Tak-langsung

Untuk mempermudah penelusuran kesalahan pada program yang akan

dibuat, maka penulis membagi langkah mendisain pendingin evaporatif tak-

langsung ini menjadi 7 langkah. Masukan dan keluaran yang berbeda – beda pada

tiap langkah ini kemudian akan dijadikan satu dalam diagram alir dan program

sebagai masukan awal dan keluaran akhir. Data masukan dibagi menjadi 2 macam

yaitu masukan dari pengguna dan dari basis data (database).

Asumsi yang digunakan :

1. Temperatur udara standar dan kering yang boleh dimasukkan hanya berkisar

antara 20 sampai 40°C. Hal ini untuk mengurangi besar kesalahan akibat

pengambilan sifat – sifat termodinamis udara secara interpolasi. Semakin

kecil jarak antara batas atas dan batas bawah interpolasi, akan menghasilkan

kesalahan yang semakin kecil.

2. Temperatur udara gelembung basah pada sisi basah dibatasi antara 15

sampai 25°C, dengan alasan yang sama seperti asumsi pertama.

3. Pengguna program diharap mampu memperkirakan suhu gelembung basah

udara pada sisi basah yang masuk dan keluar alat.

4. Lebar dan tinggi pelat penukar kalor berkisar antara 0.1 sampai 50 m, dan

pelat berbentuk bujur sangkar (sehingga lebar = tinggi).

Persiapan :

Membuat database untuk program IEC (Indirect Evaporative Cooler) yang memuat

2 tabel yaitu:

1. Tabel yang berisi konduktivitas bahan – bahan pelat penukar kalor (lihat

lampiran).

2. Tabel untuk menyimpan semua data masukan dan data hasil kalkulasi

program.

45

Tabel 3.1 Sifat – sifat termodinamis dari udara

Temp (T)°C

Densitaskg/m3

ViskositasN.s/m2

KonduktivitasW/m.K

Kalor spesifikJ/kg.K

Prandtl

20 1.205 0.00001506 0.02593 1005 0.70340 1.128 0.00001696 0.02656 1005 0.699

Langkah 1:

Masukan data (dari pengguna):

1. Temperatur gelembung kering udara luar yang akan masuk alat (To) [°C]

2. Temperatur udara yang sudah didinginkan saat keluar alat (Ts) [°C]

3. Temperatur udara standar pada 1 atm (Tstd) [°C]

4. Debit aliran udara yang akan didinginkan di sisi kering ( sV = caV ) [m3/s]

Interpolasi (data dari tabel 3.1):

Densitas udara pada sisi kering (ρfo = ρca ):

2040

40)205.1128.1(128.1 o

fo

T

Kalor spesifik dari udara pada sisi kering (cpa):

2040

40)10051005(1005 o

pa

Tc

Konduktivitas udara pada sisi kering (kca):

2040

40)02593.002656.0(02656.0 o

ca

Tk

Viskositas udara pada sisi kering (μca):

2040

40)00001506.000001696.0(00001696.0 o

ca

T

Bilangan Prandtl pada sisi kering (Prca):

2040

40)703.0699.0(699.0Pr o

ca

T

Densitas udara pada sisi basah (ρwet):

2040

40)205.1128.1(128.1 std

wet

T

Konduktivitas udara pada sisi basah (kwet):

2040

40)02593.002656.0(02656.0 std

wet

Tk

46

Viskositas udara pada sisi basah (μwet):

2040

40)00001506.000001696.0(00001696.0 std

wet

T

Bilangan Prandtl pada sisi basah (Prwet):

2040

40)703.0699.0(699.0Pr std

wet

T

Keluaran:

Kapasitas pendinginan (qc)

qc = (To – Ts) caV ρfo cpa

Langkah 2:

Masukan (dari pengguna):

Temperatur gelembung basah udara didaerah masuk sisi basah (Twet-in) [°C]

Hitung:

Temperatur borongan rata-rata udara jenuh di sisi basah (Ts.a):

Ts.a = Twet-in + 12/3 °C

Keluaran:

Efektifitas pendingin (εin):

)( .asopacaca

cin

TTcV

q

Langkah 3:

Masukan (dari pengguna):

1. Temperatur gelembung basah udara didaerah keluar sisi basah (Twet-out) [°C]

2. Debit udara masuk pada sisi basah ( wetV ) [m3/s]

Nilai debit ini bisa juga telah ditentukan sebelumnya dengan pertimbangan debit

udara pada sisi basah tidak boleh terlalu besar karena akan mengakibatkan

terbawanya butiran – butiran air. Persamaan yang digunakan sebagai berikut:

wetV = caV - 0.0944 m3/s

Namun pengguna tetap bisa memasukkan angka debit pilihannya, jika memang dia

tidak menghendaki nilai yang telah kita tetapkan dengan persamaan ini.

47

Tabel 3.2 Entalpi udara

Temperatur (°C) Entalpi (J/kg)15 59992.1925 94379.78Interpolasi (data dari tabel 3.2):

Entalpi udara masuk di sisi basah (Hin):

1525

25)59992.1994379.78(94379.78 inwet

in

TH

Entalpi udara keluar di sisi basah (Hout):

1525

25)59992.1994379.78(94379.78 outwet

out

TH

Hitung:

Kalor spesifik udara jenuh tiap derajat °C (csat):

inwetoutwet

inoutsat

TT

HHc

Keluaran:

1. Perbandingan kapasitas kalor (C):

satwetwet

pacaca

wet

ca

cV

cV

C

CC

2. Perulangan mencari NTU:

Karena menurut standar nilai NTU berkisar antara 0.01 sampai 6 maka akan

dilakukan perhitungan iterasi mencari nilai NTU antara 0.01 dan 6 yang cocok

dengan nilai efektifitas pendingin (εin) dan perbandingan kapasitas kalor (C) yang

telah kita peroleh dari langkah – langkah sebelumnya.

Untuk NTU 0.01 sampai 6 lakukan perhitungan:

1exp1

exp1 78.0

22.0CNTU

CNTUloopingin

lalu bandingkan εin-looping dari perulangan ini dengan εin dari langkah 2 dengan

menggunakan persamaan :

%100

in

loopinginin

inGalat

Lakukan terus iterasi ini (dengan penambahan 0.01 pada NTU) sampai didapat

Galat εin yang ≤ 0.05%. Bila sudah ada yang menghasilkan kesalahan terkecil maka

48

nilai NTU tersebut kita ambil sebagai keluaran pada langkah ini dan masukan untuk

langkah selanjutnya.

Langkah 4:

Masukan (dari langkah sebelumnya):

Number of Transfer Unit (NTU)

Hitung:

Kapasitas kalor pada sisi kering (Cca):

Cca = caV ρca cpa

Keluaran:

Perkalian koefisien perpindahan kalor total dengan luas area perpindahan kalor total

(UA):

UA = NTU.Cca

Langkah 5:

Masukan (dari pengguna):

1. Lebar total 1 unit penukar kalor tipe pelat (L) [m]

2. Tebal sebuah pelat (t) [m]

3. Jarak antar pelat (s) [m]

4. Jenis bahan untuk penukar kalor tipe pelat

Basis data:

Mencari nilai konduktivitas bahan untuk penukar kalor (kw) dari basis data material.

Keluaran:

Iterasi mencari dimensi yang cocok:

Untuk lebar pelat penukar kalor 0.1 sampai 50 m, program akan melakukan

perhitungan – perhitungan sebagai berikut:

Luas sebuah pelat (Ai):

Ai = Y. X = Y2

dimana Y adalah lebar pelat dan X adalah tinggi pelat dan X = Y.

Kecepatan udara yang akan didinginkan (vca):

vca = caV / Ai

Kecepatan udara basah di sisi basah (vwet):

49

vwet = wetV / Ai

Jumlah celah total di pelat penukar kalor (Jc):

Jc = (L - t)/(s + t)

Jumlah pelat total (Jpt):

Jpt = Jc + 1

Jumlah pelat yang efektif menukar kalor (Jp):

Jp = Jpt – 2

Luas area pertukaran kalor total (At):

At = Jp. Ai

Koefisien perpindahan kalor pada sisi basah jika sisi basah tersebut kering (hdry):

twcawetwet

wetcaca

wetwet

caca

pa

satt

cawetwet

wetcaca

wetwet

caca

pa

sat

dry

Ak

t

UAv

v

k

k

c

cA

v

v

k

k

c

c

h1

Pr

Pr

Pr

Pr

8.0

33.0

33.0

8.0

33.0

33.0

Didapat diameter hidrolis pertama (Dh_hitung) dari hdry dan sifat – sifat termodinamis

lainnya:

5

33.0

8.0

_ Pr023.0

wet

wet

wetwet

dry

wethitung

v

h

kDh

dimana kwet, μwet, Prwet didapat dari interpolasi pada langkah 1.

Kemudian dicari diameter hidrolis dari tiap celah (Dh_trial):

Ys

YsDh trial

.2

..4_

Setelah itu nilai kedua diameter hidrolis tersebut dibanding dengan:

%100__

__

hitung

trialhitung

Dh

DhDhDhGalat

Jika Galat_Dh sudah ada yang ≤ 0.5%, maka data – data berikut kita ambil dan

bisa kita tampilkan: X, Y, Ai, Jc, Jpt.

Langkah 6:

Keluaran:

Bilangan Reynold pada sisi kering:

50

ca

hitungcaca

ca

Dhv

_Re

Bilangan Reynold pada sisi basah:

wet

hitungwetwet

wet

Dhv

_Re

Koeffisien perpindahan kalor pada sisi kering:

33.08.0

_

PrRe023.0 caca

hitung

caca

Dh

kh

Koeffisien perpindahan kalor pada sisi basah:

dry

pa

satwet h

c

ch

Tingkat kapasitas kalor pada sisi kering:

pacacaca cVC

Tingkat kapasitas kalor pada sisi basah:

satwetwetwet cVC

Luas laluan udara:

Aca = s.Y

Keliling basah laluan udara:

Pca = 2 ( s + Y )

Langkah 7:

Keluaran:

Merekam dan mencetak semua data masukan dan keluaran dari perancangan IEC

(Indirect Evaporative Cooler).

51

III. 1. b. Diagram Alir Program Disain Pendingin Evaporatif Tak-Langsung

IEC Mulai

To, Ts, Tstd, caV ,

wetV ,Twet-in, Twet-out,

L, t, s, material pelat

2040

40)205.1128.1(128.1 o

cafo

T

2040

40)10051005(1005 o

pa

Tc

2040

40)02593.002656.0(02656.0 o

ca

Tk

2040

40)00001506.000001696.0(00001696.0 o

ca

T

2040

40)703.0699.0(699.0Pr o

ca

T

2040

40)205.1128.1(128.1 std

wet

T

2040

40)02593.002656.0(02656.0 std

wet

Tk

2040

40)00001506.000001696.0(00001696.0 std

wet

T

2040

40)703.0699.0(699.0Pr std

wet

T

1525

25)59992.1994379.78(94379.78 inwet

in

TH

1525

25)59992.1994379.78(94379.78 outwet

out

TH

A B

52

kw

Basis datakonduktivitasmaterial pelat

BA

ρca, cpa, kca, μca, Prca,

ρwet, kwet, μwet, Prwet,

Hin, Hout, kw

qc =( To – Ts) caV ρfo cpa

Ts.a = Twet-in + 12/3 °C

)( .asopacaca

cin

TTcV

q

inwetoutwet

inoutsat

TT

HHc

satwetwet

pacaca

wet

ca

cV

cV

C

CC

NTU = 0.01

1exp1

exp1 78.0

22.0CNTU

CNTUloopingin

%100

in

loopinginin

inGalat

CD

53

(If)

CD

Galat εin ≤ 0.05%

NTU = NTU + 0.01

No

NTU > 6

No

NTU

Yes

Cca = caV ρca cpa

UA = NTU.Cca

Y = 0.1

Ai = Y. X = Y2

vca = caV / Ai

vwet = wetV / Ai

Jc = (L - t)/(s + t)

Jpt = Jc + 1

Jp = Jpt – 2

At = Jp. Ai

F E

54

twcawetwet

wetcaca

wetwet

caca

pa

satt

cawetwet

wetcaca

wetwet

caca

pa

sat

dry

Ak

t

UAv

v

k

k

c

cA

v

v

k

k

c

c

h1

Pr

Pr

Pr

Pr

8.0

33.0

33.0

8.0

33.0

33.0

5

33.0

8.0

_ Pr023.0

wet

wet

wetwet

dry

wethitung

v

h

kDh

Ys

YsDh trial

.2

..4_

F E

%100__

__

hitung

trialhitung

Dh

DhDhDhGalat

(If)

Galat_Dh ≤ 0.5%

Y = Y + 0.001

No

Y > 50

No

X, Y, Ai,Jc, Jpt

Yes

G

55

Rekam semuadata input danoutput IEC

G

Kemampuan IEC:qc, εin, NTU, UA, CSisi udara kering:Reca, hca, Cca, vca

Sisi udara basah:Rewet, hwet, Cwet, vwet

Dimensi IEC:Ai, Y, X, s, L, t, Jpt, Jc,Aca, Pca, plate material.

(If)

Lanjut ?

No

IEC Selesai

(Else If)

Simpan ?

No

ACHE Mulai

Yes

Yes

Rekam semuadata input danoutput IEC

(If)

Cetak ?

No

Yes

Cetak semuadata input danoutput IEC

56

III.2. Program Disain Termal Penukar Kalor dengan Tiupan Udara (ACHE)

III. 2. a. Tahap – tahap Mendisain Penukar Kalor dengan Tiupan Udara

Untuk mempermudah penelusuran kesalahan pada program yang akan

dibuat, maka penulis membagi langkah mendisain penukar kalor dengan tiupan

udara ini menjadi 10 langkah. Masukan dan keluaran yang berbeda – beda pada tiap

langkah ini kemudian akan dijadikan satu dalam diagram alir dan program sebagai

masukan awal dan keluaran akhir. Data masukan dibagi menjadi 2 macam yaitu

masukan dari pengguna dan dari basis data (database).

Asumsi yang digunakan :

1. Temperatur udara standar dan kering yang boleh dimasukkan hanya berkisar

antara 20 sampai 40°C. Hal ini untuk mengurangi besar kesalahan akibat

pengambilan sifat – sifat termodinamis udara secara interpolasi. Semakin

kecil jarak antara batas atas dan batas bawah interpolasi, akan menghasilkan

kesalahan yang semakin kecil.

2. Program yang akan dibuat hanya untuk penukar kalor dengan tiupan udara

dengan jumlah laluan fluida panas (passes) hanya 1 dan jumlah berkas

tabung hanya 1 per unit penukar kalor.

3. Jenis fluida untuk masukan program ACHE ini terbatas untuk air, minyak

cair, dan minyak gas. Hal ini bisa ditanggulangi dengan menambah basis

data fluida kerja yang lain dikemudian hari.

4. Diameter pipa diprogram ACHE ini hanya pipa dengan d.o = 25.4 mm dan

d.o = 19.05 mm. Hal ini bisa ditanggulangi dengan menambah basis data

dimensi penukar kalor untuk dimensi pipa yang lain dikemudian hari.

5. Kekentalan fluida kerja di sepanjang pipa selama proses pendinginan

dianggap tetap sehingga bisa dianggap = 1 dan Gr = 0.

Tabel 3.3 Sifat – sifat termodinamis dari minyak ringan (fase cair)

Temp (T)°C

Densitaskg/m3

ViskositasN.s/m2

KonduktivitasW/m.K

Panas spesifikJ/kg.K

Prandtl

20 748 5 x 10-4 0.11 2377.5 10.81150 800 1 x 10-3 0.1211 2093.4 17.29

Tabel 3.4 Sifat – sifat termodinamis dari minyak (fase gas)

Temp (T)°C

Densitaskg/m3

ViskositasN.s/m2

KonduktivitasW/m.K

Panas spesifikJ/kg.K

Prandtl

200 27.56 1.13 x 10-5 0.0254 1884 0.838250 4.0 1 x 10-5 0.028 2219 0.793

57

Tabel 3.4 Sifat – sifat termodinamis dari air

Temp (T)°C

Densitaskg/m3

ViskositasN.s/m2

KonduktivitasW/m.K

Panas spesifikJ/kg.K

Prandtl

20 1000 1.006 x 10-3 0.5978 4178 7.02100 961 2.816 x 10-4 0.6804 4216 1.74

Tabel 3.5 Nilai Umin, Umax dan tahanan akibat pengotoran untuk fluida kerja

Fluida kerja U min(W/m2.K)

U max(W/m2.K)

Foulingresistance(Km2/W)

Light hydrocarbon (liquid) 510 680 0.0002Process water 680 820 0.0001754

Minyak (gas) → ΔPloss = 0.07 bar 170 225 0.0003

Minyak (gas) → ΔPloss = 0.21 bar 280 340 0.0003

Minyak (gas) → ΔPloss = 0.35 bar 400 510 0.0003

Persiapan :

Membuat database untuk program ACHE (Air Cooled Heat Exchanger) yang

memuat 6 tabel yaitu:

1. Tabel sifat – sifat fluida kerja untuk penukar kalor dengan tiupan udara yang

menggabungkan data dari tabel 3.3 sampai 3.5.

2. Tabel yang berisi konduktivitas bahan – bahan pipa dan siripnya.

3. Tabel dimensi dasar pipa yang akan digunakan, yaitu pipa dengan diameter

luar 24.5 mm dan 19.05 mm.

4. Tabel yang berisi dimensi ACHE, jumlah kipas, luas efektif, jumlah baris

pipa, jumlah pipa dalam 1 unit dan sebagainya, untuk pipa dengan diameter

luar 24.5 mm.

5. Tabel yang berisi dimensi ACHE, jumlah kipas, luas efektif, jumlah baris

pipa, jumlah pipa dalam 1 unit dan sebagainya, untuk pipa dengan diameter

luar 24.5 mm.

6. Tabel untuk menyimpan semua data masukan dan data hasil kalkulasi

program.

58

Langkah 1:

Masukan (dari pengguna):

1. Jenis fluida kerja yang akan didinginkan (fluid type)

2. Temperatur masuk fluida kerja (Tin-fluid) [°C]

3. Temperatur keluar fluida kerja (Tout-fluid) [°C]

4. Temperatur masuk udara (Tin-air) [°C]

5. Temperatur keluar udara (Tout-air) [°C]

6. Temperatur standar udara diluar (Tstnd) [°C]

7. Debit fluida dalam pipa ( fluidV ) [m3/s]

8. Perkiraan efisiensi motor dan sistem penggerak kipas yang digunakan (Efan)

Hitung:

Temperatur borongan rata-rata fluida kerja (Tf-fluid):

2

fluidoutfluidin

fluidf

TTT

Temperatur borongan rata-rata udara dalam ACHE (Tf-air):

2airinairout

airf

TTT

Dari basis data :

1. Koefisien perpindahan panas menyeluruh minimum (Umin) dan koefisien

perpindahan panas menyeluruh maksimal (Umax) yang diizinkan, serta tahanan

akibat pengotoran (rfouling) → sesuai jenis fluida kerja yang dipilih.

2. T1-fluid, T2-fluid, cp1-fluid, cp2-fluid, k1-fluid, k2-fluid, μ1-fluid, μ2-fluid, ρ1-fluid, ρ2-fluid, Pr1-

fluid, Pr2-fluid untuk interpolasi selanjutnya → dari temperatur borongan rata-rata

(Tf-fluid)

Interpolasi untuk fluida kerja:

Densitas fluida kerja (ρfluid):

fluidfluid

fluidffluid

fluidfluidfluidTT

TT

12

2

12fluid-2 )(

Temperatur udara masuk bisa juga telah ditetapkan dari input program IEC sebelumnya. Temperatur udara keluar alat sesungguhnya telah ditetapkan sebesar 54 °C sebelumnya (sebagaiperaturan terhadap perlindungan lingkungan sekitar) namun angka ini masih bisa diganti. Temperatur udara standar bisa juga telah ditetapkan dari input program IEC sebelumnya.

59

Panas spesifik fluida kerja (cp-fluid):

fluidfluid

fluidffluid

fluidpfluidpfluidpTT

TTcccc

12

2

12fluid-p2 )(

Konduktivitas fluida kerja (kfluid):

fluidfluid

fluidffluid

fluidfluidfluidTT

TTkkkk

12

2

12fluid-2 )(

Viskositas fluida kerja (μfluid):

fluidfluid

fluidffluid

fluidfluidfluidTT

TT

12

2

12fluid-2 )(

Bilangan Prandtl fluida kerja (Prfluid):

fluidfluid

fluidffluid

fluidfluidfluidTT

TT

12

2

12fluid-2 )Pr(PrPrPr

Interpolasi untuk udara dalam alat:

Kerapatan udara dalam alat (ρfan) :

2040

40)205.1128.1(128.1

airf

fan

T

Panas spesifik udara dalam alat (cpa):

2040

40)10051005(1005

airf

pa

Tc

Interpolasi untuk udara standar:

Kerapatan udara standar (ρair):

2040

40)205.1128.1(128.1 stnd

air

T

Viskositas udara standar (μair):

2040

40)00001506.000001696.0(00001696.0 stnd

air

T

Konduktivitas udara standar (kair):

2040

40)02593.002656.0(02656.0 stnd

air

Tk

Bilangan Prandtl untuk udara standar (Prair):

60

2040

40)703.0699.0(699.0Pr stnd

air

T

Keluaran:

Beban untuk mendinginkan fluida kerja (Qfluid):

Qfluid = fluidV .ρfluid .cp-fluid (Tin-fluid – Tout-fluid)

Debit udara diluar pipa ( airV ):

airinairoutpaair

fluid

airTTc

QV

Langkah 2:

Masukkan (dari pengguna):

1. Jenis ACHE : Forced draught atau Induced draught

2. Ukuran pipa : diameter luar (do) 25.4 mm atau 19.05 mm

3. Tebal sirip (tf) [mm] → kemudian diubah ke m

4. Tinggi sirip (lf) [mm] → kemudian diubah ke m

5. Jumlah sirip tiap meter (Nf)

6. Jenis bahan sirip (fin material)

Dari basis data bahan didapat konduktivitas bahan sirip (kf)

Hitung:

Diameter luar sirip (df):

df = do + (2.lf)

Jarak antar sirip (sf):

f

ff

fN

tNms

1

Dari basis data: → sesuai ukuran pipa (25.4 mm atau 19.05 mm)

1. Jumlah total pipa dalam 1 berkas tabung (Nt)

2. Jumlah baris vertikal tabung dalam 1 berkas tabung (Nr)

3. Lebar 1 berkas tabung (W) [m]

4. Panjang pipa (L) [m]

5. Luas area pendinginan (Ag) [m2]

6. Total luas permukaan luar pipa tanpa sirip (Ao) [m2]

61

7. Jarak antara pipa dimana dalam berkas susunan pipa membentuk segitiga

sama sisi dengan sudut 60°(Pt).

8. Ukuran diameter luar pipa (do = dr), diameter dalam pipa (di) dan luas area

aliran dalam pipa (Ai).

Mulai dari sini kelima data dari basis data tersebut seluruhnya dicoba untuk

diikut sertakan dalam perhitungan mencari koefisien perpindahan panas menyeluruh

(Uo) yang berada diantara Umin dan Umax fluida kerja.

Keluaran :

Luas permukaan bagian pipa yang tak berisip untuk tiap pipa per satuan meter (Au):

Au = .Nf.dr.sf

dimana dr = root fin diameter = diameter luar pipa (do)

Luas permukaan sirip tiap pipa per satuan meter (Af):

fffrfff tdNddNA

22

2

Luas permukaan luar pipa (Ab):

Ab = .dr

Free Area Ratio (FAR):

t

frfff

P

sdtdNFAR 1

Tinggi sirip efektif (lfe):

r

f

f

f

ffed

d

l

tll ln35.01

21

Luas area yang dialiri udara diantara pipa-pipa (Ax):

Ax = FAR.Ag

Luas area kipas terbuka (Afan):

Afan = 0.5 Ag

Debit udara di kipas ( fanV ):

fan

airairfan

VV

Kecepatan udara antara pipa-pipa (ums):

x

airms

A

Vu

62

Kecepatan udara melalui luas area kipas yang terbuka (uf):

fan

fan

fA

Vu

Langkah 3:

Keluaran :

Bilangan Reynold di luar pipa (Reo):

air

rairmso

du

Re

Koefisien perpindahan panas di luar pipa tanpa efisiensi sirip (αf):

Jika tipe ACHE yang dipilih pengguna tipe udara yang dihisap (induced draught)

14.0

2

1134.02.0

681.033.0 1RePr134.0

r

ms

f

f

f

f

oair

r

airf

N

u

t

s

l

s

d

k

Jika tipe ACHE yang dipilih pengguna tipe udara yang didorong (forced draught)

138.0311.0

685.033.0

6RePr271.0

Nr

A

A

d

k

b

toair

r

airf

dimana: At = Au + Af

Fin efficiency parameter (FEP) [m-1]

2/1

.

.2

ff

f

tkFEP

Efisiensi sirip (f)

FEPl

FEPl

fe

fe

f.

.tanh

Koefisien perpindahan kalor di luar tabung (fo):

b

ufff

foA

AA

Langkah 4:

Keluaran :

Jika yang dipilih tipe udara hisap (induced draught):

Faktor gesekan di luar pipa (fo):

63

3.054.1

412.0Re36.16

b

t

r

too

A

A

d

Pf

Jika yang dipilih tipe udara dorong (forced draught):

Bilangan Reynold di luar pipa untuk perhitungan rugi tekanan (Rep):

air

pairms

p

du

Re

Diameter hidrolik di luar pipa (dp):

45.0

4.0

1

1

2

h

tf

f

hp

dPs

l

dd

Parameter pendukung diameter hidrolik di luar pipa (dh):

12 ff

rb

t

hNl

dA

A

d

Faktor gesekan di luar pipa (fo):

25.0Re532.1 pof

Rugi tekanan di luar pipa (ΔPo):

air

rmsoo

NmfP

22

Rugi tekanan di sekitar kipas (ΔPp):

2fairp uKP

dimana: K = 0.06 untuk tipe udara yang didorong

K = 0.075 untuk tipe udara yang dihisap

Total rugi tekanan di luar pipa (ΔPsh):

ΔPsh = ΔPo + ΔPp

Daya pada poros kipas:

Wfs = 9.8(ΔPsh. fanV )/ 1000

Daya untuk motor kipas:

Wms = Wfs / Efan

64

Langkah 5:

Keluaran:

Fluid flow rate (FFR):

FFR = fluidV .ρfluid

Aliran massa fluida dalam pipa ( m ):

it AN

FFRm

Bilangan Reynold dalam pipa (Rei):

fluid

ii

dm

Re

Koefisien perpindahan kalor dalam pipa (i):

Aliran turbulen (Re > 10 000)

2795.0495.0 Prln0225.0expRePr0225.0 fluidifluid

i

fluid

id

k

Aliran Transisi (2000 ≤ Re ≤ 10 000)

3/2

2495.03/2 1Prln0225.0expPr125Re1.0

L

d

d

ki

fluidfluidi

i

fluid

i

Aliran Laminar (Re < 2000, Gz > 9)

Gzd

k

i

fluid

i

75.1

Aliran Laminar (Re <2000, Gz ≤ 9)

i

fluid

id

k66.3

dengan Gz = (Rei Prfluid di) / L = (u di2ρfluid cp-fluid) /kfluid.L = bilangan Graetz

Langkah 6:

Keluaran :

Faktor gesekan dalam pipa (fi):

Aliran Laminar (Rei ≤ 1311)

fi = 16/ Rei

65

Aliran Transisi

Untuk tabung halus (1311 < Rei < 2100) maupun pipa yang ada dipasaran atau yang

mudah berkarat (1311 < Rei < 3380), faktor gesekannya adalah:

fi = 0.0122

Aliran Turbulen

Jika tabung halus (Rei ≥ 2100)

fi = 0.0014 + (0.125/Rei0.32)

Jika Rei ≥ 3380 → pipa komersial atau pipa yang mudah berkarat

fi = 0.0035 + (0.264/Rei0.42)

Setelah faktor gesekan telah kita ketahui nilainya, maka rugi tekanan dalam pipa

(ΔPi) dapat kita peroleh dari persamaan berikut:

ifluid

ii

d

mLfP

2

4 2

Sedangkan rugi tekanan pada kepala pipa (ΔPh) :

2

2mNKP phh

dimana Np = jumlah laluan fluida dalam pipa (passes)

Kh = 0.9 untuk Np = 1 passes

Kh = 1.6 untuk Np ≥ 2 passes

Total rugi tekanan dalam pipa (ΔPt):

ΔPt = ΔPi + ΔPh

Langkah 7:

Masukan (dari pengguna):

Jenis bahan pipa yang akan digunakan (pipe material)

Dari basis data:

Konduktivitas bahan pipa (kw) → sesuai jenis bahan pipa yang dipilih

Keluaran:

Tahanan dinding pipa (rw):

w

ioow

k

dddr

2

/ln

66

Langkah 8:

Koefisien perpindahan panas menyeluruh (Uo):

foulingw

foi

o

rr

U

11

1

Dicari dari basis data dimensi ACHE yang menghasilkan koefisien perpindahan

panas menyeluruh (Uo) yang berada antara Umin dan Umax (Umin < Uo < Umax).

Kemudian data-data yang Uo telah lolos saringan pertama ini akan diikut sertakan

dalam perhitungan mencari data mana yang mampu menghasilkan beban

pendinginan (Qhit) yang bisa menyerupai beban pendinginan yang dibutuhkan untuk

mendinginkan fluida kerja (Qfluid).

Langkah 9:

Keluaran:

Parameter P:

airinfluidin

airinairout

TT

TTP

Parameter R:

airinairout

fluidoutfluidin

TT

TTR

Faktor koreksi LMTD (F):

RPR

RR

RP

P

F

1lnln1

1

1ln

LMTD tanpa faktor koreksi (ΔTm):

airinfluidout

airoutfluidin

airinfluidoutairoutfluidin

c

h

chm

TT

TT

TTTT

T

T

TTT

lnln

Log Mean Temperature Difference (LMTD):

LMTD = F.ΔTm

Beban pendinginan yang bisa ditangani oleh dimensi ACHE tertentu (Qhit):

Qhit = Uo.Ao.LMTD

Kemudian hasil Qhit ini dibandingkan dengan Qfluid (dari langkah 1) dengan:

67

%100_

fluid

hitfluid

Q

QQQGalat

Cari sampai ada Galat_Q ≤ 5%.

Data yang lolos Galat_Q kemudian ditampilkan, misalnya :

1. Jumlah total pipa dalam 1 berkas tabung (Nt)

2. Jumlah baris vertikal tabung dalam 1 berkas tabung (Nr)

3. Lebar 1 berkas tabung (W) [m]

4. Panjang pipa (L) [m]

5. Luas area pendinginan (Ag) [m2]

6. Total luas permukaan luar pipa tanpa sirip (Ao) [m2]

7. Jarak antara pipa dimana dalam berkas susunan pipa membentuk segitiga

sama sisi dengan sudut 60°(Pt).

8. Ukuran diameter luar pipa (do = dr), diameter dalam pipa (di) dan luas area

aliran dalam pipa (Ai).

Langkah 10:

Keluaran:

Merekam dan mencetak semua data masukan dan keluaran dari perancangan ACHE

(Air Cooled Heat Exchanger).

68

III. 2. b. Diagram Alir Program Disain Termal Penukar Kalor dengan Tiupan

Udara

Fluid type, Tin-fluid, Tout-fluid,

Tstnd, fluidV ,Tin-air, Tout-air,

ACHE type, pipe dimensiontf, lf, Nf, pipe material, finmaterial

2

fluidoutfluidin

fluidf

TTT

2airinairout

airf

TTT

T1-fluid, T2-fluid, cp1-fluid, cp2-fluid,

k1-fluid, k2-fluid, μ1-fluid, μ2-fluid,

ρ1-fluid, ρ2-fluid, Pr1-fluid, Pr2-fluid,

Umin, Umax, rfouling

Basis datakonduktivitasbahan

Basis data sifatfluida kerja

A BC

ACHE Mulai

Basis datadimensi pipa

Basis datadimensi ACHE

W, L, Nt,

Nr, Ag, Ao

do, di, Ai, Pt

kw, kf

Baca datauntuk Looping

X

69

A

fluidfluid

fluidffluid

fluidfluidfluidTT

TT

12

2

12fluid-2 )(

fluidfluid

fluidffluid

fluidpfluidpfluidpTT

TTcccc

12

2

12fluid-p2 )(

fluidfluid

fluidffluid

fluidfluidfluidTT

TTkkkk

12

2

12fluid-2 )(

fluidfluid

fluidffluid

fluidfluidfluidTT

TT

12

2

12fluid-2 )(

fluidfluid

fluidffluid

fluidfluidfluidTT

TT

12

2

12fluid-2 )Pr(PrPrPr

2040

40)205.1128.1(128.1

airf

fan

T

2040

40)10051005(1005

airf

pa

Tc

2040

40)205.1128.1(128.1 stnd

air

T

2040

40)00001506.000001696.0(00001696.0 stnd

air

T

2040

40)02593.002656.0(02656.0 stnd

air

Tk

2040

40)703.0699.0(699.0Pr stnd

air

T

Qfluid = fluidV .ρfluid .cp-fluid (Tin-fluid – Tout-fluid)

airinairoutpaair

fluid

airTTc

QV

D

70

df = do + (2.lf)

f

ff

fN

tNms

1

Au = .Nf.dr.sf

fffrfff tdNddNA

22

2Ab = .dr

t

frfff

P

sdtdNFAR 1

r

f

f

f

ffed

d

l

tll ln35.01

21

Ax = FAR.Ag

Afan = 0.5 Ag

fan

airairfan

VV

x

airms

A

Vu

dan

fan

fan

fA

Vu

air

rairmso

du

Re

At = Au + Af

D

Forced draught ?

(If)

Yes

No

138.0311.0

685.033.0

6RePr271.0

Nr

A

A

d

k

b

toair

r

airf

14.0

2

1134.02.0

681.033.0 1RePr134.0

r

ms

f

f

f

f

oair

r

airf

N

u

t

s

l

s

d

k

Hf2Hf1

Po

Y

Data terakhir ditabelDimensi ACHE

(Do Until)

B

Yes

No

71

Hf2Hf1

f

2/1

.

.2

ff

f

tkFEP

FEPl

FEPl

fe

fe

f.

.tanh

b

ufff

foA

AA

FFR = fluidV .ρfluid

it AN

FFRm

fluid

ii

dm

Re

L

dGz

ifluidi PrRe

(If)

Rei > 10 000 ?

2795.0495.0 Prln0225.0expRePr0225.0 fluidifluid

i

fluid

id

k

Yes

(Else If)

2000 ≤ Rei ≤ 10 000 ? Yes

2

2495.03/2 1Prln0225.0expPr125Re1.0

L

d

d

ki

fluidfluidi

i

fluid

i

E

Hi1

Hi2

Pi

kf, kw

C

72

i

fluid

id

k66.3

E

(Else If)

YesRei < 2000, Gz > 9 ?

Gzd

k

i

fluid

i

75.1(Else If)

Hi1 Hi2

i

w

ioow

k

dddr

2

/ln

foulingw

foi

o

rr

U

11

1

Umin < Uo < Umax ?

Baca data selanjutnya ditabel Dimensi ACHE

(If)

No

Loop

X

Yes

F

73

airinfluidin

airinairout

TT

TTP

airinairout

fluidoutfluidin

TT

TTR

RPR

RR

RP

P

F

1lnln1

1

1ln

airinfluidout

airoutfluidin

airinfluidoutairoutfluidin

c

h

chm

TT

TT

TTTT

T

T

TTT

lnln

LMTD = F.ΔTm

F

Qhit = Uo.Ao.LMTD

%100_

fluid

hitfluid

Q

QQQGalat

Galat_Q ≤ 5% ?

Tak ada dimensiyang sesuai dengankondisi anda.

(If)

No

Yes

Nt, Nr, W, L, Ag,

Ao, Pt, do, di, Ai

G

Y

74

air

pairms

p

du

Re

45.0

4.0

1

1

2

h

tf

f

hp

dPs

l

dd

12 ff

rb

t

hNl

dA

A

d

25.0Re532.1 pof

Po

(If)

Forced draught ? No

Yes

3.054.1

412.0Re36.16

b

t

r

too

A

A

d

Pf

air

rmsoo

NmfP

22

2fairp uKP

dimana: K = 0.06 untuk tipe udara yang didorongK = 0.075 untuk tipe udara yang dihisap

Total rugi tekanan di luar pipa (ΔPsh):ΔPsh = ΔPo + ΔPp

Daya motor kipas (Wms):

Wfs = 9.8(ΔPsh. fanV )/ 1000

Wms = Wfs / Efan

fo

Pot

75

Pi

Rei ≤ 1311 ?

(If)

fi = 16/ Rei

Yes

1311 < Rei < 2100atau ?1311 < Rei < 3380

(Else If)

Pi1

fi = 0.0122

Pi2(Else If)

Rei ≥ 3380 ?

(Else If) fi = 0.0035 + (0.264/Rei0.42)

Yes

Yes

fi = 0.0014 + (0.125/Rei0.32) Pi1 Pi2

fi

ifluid

ii

d

mLfP

2

4 2

2

2mNKP phh

dimana Np = jumlah laluan fluida dalam pipa (passes)Kh = 0.9 untuk Np = 1 passesKh = 1.6 untuk Np ≥ 2 passes

Total rugi tekanan dalam pipa (ΔPt):ΔPt = ΔPi + ΔPh

Pit

76

Pot Pit G

Rekam semuadata input danoutput ACHE

Di dalam pipa:i, ΔPi, ΔPh, ΔPt

Di luar pipa:fo, ΔPi, ΔPp, ΔPsh

Keseluruhan:Uo, Qfluid, Qhit, Galat_QSirip:tf, sf, lf, Nf, kf, material

sirip, airV

(If)

Lanjut ?

No

ACHE Selesai

(Else If)

Simpan ?

No

Yes

Yes

Rekam semuadata input danoutput ACHE

(If)

Cetak ?

No

Yes

Cetak semuadata input danoutput ACHE

Berkas tabung:W, L, Nt, Nr, Ao, tubes/row,ukuran pipa, material pipa, kw

Kipas:Juml. kipas, Wfs, Wms, Afan,Efan

Cetak semuadata input danoutput ACHE

77

BAB IV

STUDI KASUS

IV. 1. Verifikasi Program

Program yang telah selesai dibuat harus melalui proses uji atau verifikasi

terhadap suatu problem acuan yang telah diketahui kebenaran hasilnya. Acuan bisa

dari buku atau program komputer lain yang sejenis. Semakin banyak pengujian dan

semakin bervariasi data yang diuji, akan semakin baik.

IV. 2. Verifikasi Program Disain Termal Pendingin Evaporatif Tak- Langsung

Untuk pengujian program disain termal pendingin evaporatif tak-langsung

akan digunakan studi kasus dari buku Shan K. Wang halaman 13.9 sebagai

berikut:

Sasaran dari studi kasus ini:

Mencari nilai temperatur udara kering keluar dari pendingin evaporatif tak-langsung

untuk sifat fluida dan dimensi alat yang telah diketahui sebelumnya.

Diketahui :

Temperatur gelembung kering udara luar yang akan masuk alat (To) =37.777°C

Temperatur gelembung basah udara didaerah masuk sisi basah (Twet-in) = 20°C

Temperatur gelembung basah udara didaerah keluar sisi basah (Twet-out) = 24.44°C

Temperatur udara standar pada 1 atm (Tstd) = 26.6667°C

Debit aliran udara yang akan didinginkan di sisi kering ( sV = caV ) = 1.2272m3/s

Debit udara masuk pada sisi basah ( wetV ) = 1.1328 m3/s

Kecepatan udara di sisi kering (vca) = 4.68 m/s

Kecepatan udara di sisi basah (vwet) = 4.32 m/s

Lebar total 1 unit penukar kalor tipe pelat (L) = 1.00838 m

Tebal sebuah pelat (t) = 0.254 mm = 0.000254 m

Jarak antar pelat (s) = 2.032 mm = 0.002032 m

Wang, Shan K. 1994. Handbook of Air Conditioning and Refrigeration. New York : McGraw –

Hill.

Dengan terlebih dulu dilakukan pengkonversian data asli dari satuan Inggris ke satuan SI

78

Jenis bahan untuk penukar kalor tipe pelat = Aluminium campuran (A1840,

perlakuan rata-rata)

Dari tabel sifat-sifat termodinamik udara:

Densitas udara pada sisi kering (ρfo = ρca ) = 1.1382 kg/m3

Kalor spesifik dari udara pada sisi kering (cpa) = 1005 J/kg

Konduktivitas udara pada sisi kering (kca) = 0.027 W/m.K

Viskositas udara pada sisi kering (μca) = 1.89 x 10-5 kg/m.s

Bilangan Prandtl pada sisi kering (Prca) = 0.706

Densitas udara pada sisi basah (ρwet) = 1.1774 kg/m3

Konduktivitas udara pada sisi basah (kwet) = 0.026 W/m.K

Viskositas udara pada sisi basah (μwet) = 1.85 x 10-5 kg/m.s

Bilangan Prandtl pada sisi basah (Prwet) = 0.708

Dari tabel nilai entalpi udara jenuh:

Entalpi udara masuk di sisi basah (Hin) = 75434.5 J/kg

Entalpi udara keluar di sisi basah (Hout) = 92070 J/kg

Dari tabel konduktivitas material:

Konduktivitas material pelat (kw) = 125.52 W/m.K

Perhitungan:

Luas permukaan tiap pelat (Ai):

262.032.4

1328.1

68.4

2272.1

wet

wet

ca

cai

v

V

v

VA

m2

Lebar atau tinggi pelat penukar kalor (Y)

512.0262.0 iAY m

Luas laluan udara:

Aca = s.Y = 0.002032 (0.512) = 1.04 x 10-3 m2

Keliling basah laluan udara:

Pca = 2 ( s + Y ) = 2 (0.002032 + 0.512) = 1.028 m

Kemudian dicari diameter hidrolis dari tiap celah (Dh):

004.0028.1

1004.14 3

ca

ca

P

ADh m

Bilangan Reynold pada sisi kering:

79

51089.1

004.0)1382.1(68.4Re

ca

cacaca

Dhv

= 1284.198

Bilangan Reynold pada sisi basah:

51085.1

)1774.1(32.4Re

wet

wetwet

wet

Dhv

= 1312.754

Koeffisien perpindahan kalor pada sisi kering (hca):

33.08.033.08.0 706.01284.198004.0

027.0023.0PrRe023.0 caca

caca

Dh

kh = 41.542 W/m2K

Koeffisien perpindahan kalor pada sisi basah jika sisi ini kering (hdry):

33.08.033.08.0 708.01312.754004.0

026.0023.0PrRe023.0 wetwet

wetdry

Dh

kh =41.319 W/m2K

Kalor spesifik udara jenuh tiap derajat Celcius (csat):

20444.24

920705.75434

inwetoutwet

inoutsat

TT

HHc = 3438.759 W/kg.K

Koeffisien perpindahan kalor pada sisi basah (hwet):

319.411005

759.3438 dry

pa

satwet h

c

ch = 141.38 W/m2K

Jumlah celah total di pelat penukar kalor (Jc):

Jc = (L - t)/(s + t) = (1.00838 – 0.000254)/(0.002032 – 0.000254) = 441 celah

Jumlah pelat total (Jpt):

Jpt = Jc + 1 = 441 + 1 = 442 pelat

Jumlah pelat yang efektif menukar kalor (Jp):

Jp = Jpt – 2 = 442 – 2 = 440 pelat

Luas area pertukaran kalor total (At):

At = Jp. Ai = 440 (0.262) = 115.28 m2

Parameter UA:

)28.115(52.125

000254.0

)28.115(38.141

1

)28.115(542.41

1

1

11

1

twtwettca Ak

t

AhAh

UA

UA = 3672.604 W.K

Tingkat kapasitas kalor pada sisi kering (Cca):

pacacaca cVC = 1.2272 (1.1382) 1005 = 1401.759 W.K

Tingkat kapasitas kalor pada sisi basah (Cwet):

80

satwetwetwet cVC = 1.1328 (1.1774) 3438.759 = 4594 W.K

Perbandingan kapasitas kalor (C):

4594

759.1401

wet

ca

C

CC = 0.3

Number of Transfer Unit (NTU):

759.1401

604.3672

caC

UANTU = 2.62

Efektifitas pendingin (εin):

1exp

1exp1 78.0

22.0CNTU

CNTUin

13.062.2exp

3.062.2

1exp1 78.0

22.0in = 0.855

Temperatur borongan rata-rata udara jenuh di sisi basah (Ts.a):

Ts.a = Twet-in + 12/3 °C = 20 °C + 12/3 °C = 212/3 °C

Kapasitas pendinginan (qc)

qc = caV ρfo cpa εin (To – Ts.a ) = (1.2272) 1.1382 (1005) 0.855 (37.777 – 212/3)

qc = 19312.03 W

Hasil utama:

Temperatur udara yang sudah didinginkan saat keluar alat (Ts)

1005)1382.1(2272.1

03.19312777.37

pacaca

cos

cV

qTT

= 24 °C

Data temperatur udara kering keluar alat (Ts) ini akan dijadikan data

masukkan pada program IEC, sedangkan vca dan vwet akan dijadikan keluaran pada

program IEC, karena sasaran program IEC adalah untuk menentukan dimensi dan

besaran – besaran fisis lain dari temperatur udara kering keluar yang diinginkan.

Hal ini memang agak berlawanan, namun karena prinsip kerja dan persamaan –

persamaan yang digunakan sama maka studi kasus ini masih dapat dijadikan

verifikasi bagi program IEC.

Tampilan saat data dimasukkan dan tampilan hasil program dapat dilihat

dalam gambar 4.1 dan gambar 4.2 berikut.

81

Gambar 4.1. Tampilan program IEC saat data dimasukkan

Gambar 4. 2. Tampilan program IEC saat menampilkan hasil perhitungan

Ringkasan studi kasus dari buku Shan K Wang dan ringkasan hasil program

untuk studi kasus tersebut dapat diperbandingkan melalui tabel 4.1 dan tabel 4.2.

82

Tabel 4.1. Ringkasan studi kasus dari buku Shan K Wang (1994) halaman 13.9

DIKETAHUI HASIL PERHITUNGANTo =37.777°CTwet-in = 20°CTwet-out = 24.44°CTstd = 26.6667°C

sV = caV = 1.2272m3/s

wetV = 1.1328 m3/s

vca = 4.68 m/svwet = 4.32 m/sL = 1.00838 mt = 0.254 mm = 0.000254 ms = 2.032 mm = 0.002032 mBahan pelat = Aluminium campuran(A1840, perlakuan rata-rata)

Ai = 0.262 m2

Y = 0.512 mAca = 1.04 x 10-3 m2

Pca = 1.028 mDh = 0.004 mReca = 1284.198Rewet = 1312.754hca = 41.542 W/m2Khdry = 41.319 W/m2Kcsat = 3438.759 W/kg.Khwet = 141.38 W/m2KJc = 441 celahJpt = 442 pelatJp = 440 pelatAt = 115.28 m2

UA = 3672.604 W.KCca =1401.759 W.KCwet = 4594 W.KC = 0.3NTU = 2.62εin = 0.855Ts.a = 212/3 °Cqc = 19312.03 WTs = 24 °C

Tabel 4.2. Ringkasan hasil program IEC untuk studi kasus ini

INPUT OUTPUT

To =37.777°CTs = 24 °CTstd = 26.6667°CTwet-in = 20°CTwet-out = 24.44°C

sV = caV = 1.2272m3/s

wetV = 1.1328 m3/s

L = 1.00838 mt = 0.254 mm = 0.000254 ms = 2.032 mm = 0.002032 mBahan pelat = Aluminium campuran(A1840, perlakuan rata-rata)

Kemampuan IEC:qc = 19312.03 Wεin = 0.855NTU = 2.62UA = 3672.604 W.KC = 0.305128Sisi udara kering:Reca = 1284.198hca = 41.54248 W/m2KCca = 1401.759 W.Kvca = 4.6814 m/sSisi udara basah:Rewet = 1312.754hwet = 141.3805 W/m2KCwet = 4594.005 W.Kvwet = 4.321289 m/sDimensi IEC:Ai = 0.262144 m2

Y = 0.512 m

83

X = 0.512 ms = 2.032 mmL = 1.00838 mt = 0.254 mmJpt = 442 pelatJc = 441 celahAca = 1.04 x 10-3 m2

Pca = 1.028064 mPlate material = Aluminium campuran(A1840, perlakuan rata-rata)Diameter hidrolis (Dh):Dh hasil perhitungan sifat fisis (Dhhit):Dhhit =0.004042 mDh hasil perhitungan dimensi (Dhtrial):Dhtrial = 0.004048 mPerbedaan Dhhit dan Dhtrial (Error):Error = 0.134746 %

Dari uji verifikasi yang telah dilakukan, terbukti bahwa program IEC dapat

digunakan untuk merancang pendingin evaporatif tak-langsung dengan ketelitian

yang mencukupi (angka kesalahan 0.134746 %).

IV. 3. Verifikasi Program Disain Termal Penukar Kalor dengan Tiupan Udara

Untuk pengujian program disain termal penukar kalor dengan tiupan udara

akan digunakan studi kasus dari buku Saunders halaman 347, 440, 550 sebagai

berikut:

Sasaran dari studi kasus ini:

Mencari dimensi penukar kalor dengan tiupan udara yang cocok dengan

kondisi fluida kerja yang ingin didinginkan.

Diketahui :

Jenis ACHE = udara didorong (Forced draught)

Jenis fluida kerja yang akan didinginkan (fluid type) = Light Hydrocarbon Liquid

Temperatur masuk fluida kerja (Tin-fluid) = 150 °C

Temperatur keluar fluida kerja (Tout-fluid) = 100 °C

Temperatur masuk udara (Tin-air) = 25 °C

Temperatur keluar udara (Tout-air) = 54 °C

Temperatur standar udara diluar (Tstnd) = 26.667 °C

Saunders, E. A. D. 1988. Heat exchangers : selection, design & construction. London : Longman.

Contoh kasus dalam buku tersebut tersebar menjadi 3 contoh perhitungan yang saling berkaitan,kemudian 3 contoh ini akan digabungkan menjadi satu dalam contoh kasus di bab ini.

84

Debit fluida dalam pipa ( fluidV ) = 0.0868 m3/s

Perkiraan efisiensi motor dan sistem penggerak kipas yang digunakan (Efan) = 0.8

Diameter luar pipa (do) = 25.4 mm

Diameter dalam pipa (di) = 21.18 mm

Jenis bahan pipa = Carbon Steel

Tebal sirip (tf) = 0.4 mm

Tinggi sirip (lf) = 15.875 mm

Jumlah sirip tiap meter (Nf) = 433 sirip/m

Jenis bahan sirip (fin material) = Aluminium

Jumlah total pipa dalam 1 berkas tabung (Nt) = 459

Jumlah baris vertikal tabung dalam 1 berkas tabung (Nr) = 6

Lebar 1 berkas tabung (W) = 4.88 m

Panjang pipa (L) = 12.19 m

Luas area pendinginan (Ag) = 57.21411 m2

Total luas permukaan luar pipa tanpa sirip (Ao) = 178.6 m2

Luas area aliran dalam pipa (Ai) = 0.00035 m2

Jarak antara pipa dimana dalam berkas susunan pipa membentuk segitiga sama sisi

dengan sudut 60°(Pt) = 60.33 mm

Temperatur borongan rata-rata fluida kerja (Tf-fluid):

2

100150

2

fluidoutfluidin

fluidf

TTT = 125 °C

Temperatur borongan rata-rata udara dalam ACHE (Tf-air):

2

2554

2

airinairout

airf

TTT = 39.5 °C

Dari tabel standar fluida kerja untuk penukar kalor dengan tiupan udara :

Koefisien perpindahan panas menyeluruh minimal (Umin) = 510 W/m2.K

Koefisien perpindahan panas menyeluruh maksimal (Umax) = 680 W/m2.K

Tahanan akibat pengotoran (rfouling) = 0.0002 m2.K/W

Dari tabel sifat termodinamis fluida kerja (acuan temperatur borongan rata-rata

fluida kerja):

Densitas fluida kerja (ρfluid) = 790 kg/m3

85

Panas spesifik fluida kerja (cp-fluid) = 2148.034 J/kg.K

Konduktivitas fluida kerja (kfluid) =0.11897 W/m.K

Viskositas fluida kerja (μfluid) = 0.0009 N.s/m2

Bilangan Prandtl fluida kerja (Prfluid) = 16.04385

Dari tabel sifat termodinamis udara (acuan temperatur borongan rata-rata udara):

Kerapatan udara dalam alat (ρfan) = 1.12993 kg/m3

Panas spesifik udara dalam alat (cpa) =1005 J/kg.K

Sifat – sifat udara keadaan standar:

Kerapatan udara standar (ρair) = 1.17933 kg/m3

Viskositas udara standar (μair) = 0.00002 N.s/m2

Konduktivitas udara standar (kair) = 0.02614 W/m.K

Bilangan Prandtl untuk udara standar (Prair) = 0.70167

Dari tabel konduktivitas bahan:

Konduktivitas bahan sirip (kf) = 208 W/m.K

Konduktivitas bahan pipa (kw) = 45 W/m.K

Hitung:

Beban untuk mendinginkan fluida kerja (Qfluid):

Qfluid = fluidV .ρfluid .cp-fluid (Tin-fluid – Tout-fluid) = 7364751 W = 7.364751 kW

Debit udara diluar pipa ( airV ):

airinairoutpaair

fluid

airTTc

QV

= 214.2683 m3/s

Diameter luar sirip (df):

df = do + (2.lf) = 0.05715 m

Jarak antar sirip (sf):

f

ff

fN

tNms

1= 0.0019095 m = 1.9095 mm

Luas permukaan bagian pipa yang tak berisip untuk tiap pipa per satuan meter (Au):

Au = .Nf.dr.sf = 0.06598 m2/m

Luas permukaan sirip tiap pipa per satuan meter (Af):

86

fffrfff tdNddNA

22

2= 1.81376 m2/m

Luas permukaan luar pipa (Ab):

Ab = .dr = 0.0798 m2

Luas permukaan pipa dengan sirip (At):

At = Au + Af = 1.87973 m2

Free Area Ratio (FAR):

t

frfff

P

sdtdNFAR 1 = 0.48783

Tinggi sirip efektif (lfe):

r

f

f

f

ffed

d

l

tll ln35.01

21 = 0.02038 m

Luas area yang dialiri udara diantara pipa-pipa (Ax):

Ax = FAR.Ag = 27.91087 m2

Luas area kipas terbuka (Afan):

Afan = 0.5 Ag = 28.60706 m2

Debit udara di kipas ( fanV ):

fan

airairfan

VV

= 223.6374 m3

Kecepatan udara antara pipa-pipa (ums):

x

airms

A

Vu

=7.67688 m2/s

Kecepatan udara melalui luas area kipas yang terbuka (uf):

fan

fan

fA

Vu

= 7.81756 m2/s

Bilangan Reynold di luar pipa (Reo):

air

rairmso

du

Re = 14653.39

Koefisien perpindahan kalor tanpa efisiensi sirip (αf):

138.0311.0

685.033.0

6RePr271.0

Nr

A

A

d

k

b

toair

r

airf = 66.314 W/m2.K

Fin efficiency parameter (FEP)

87

2/1

.

.2

ff

f

tkFEP

=39.92601 m-1

Efisiensi sirip (f)

FEPl

FEPl

fe

fe

f.

.tanh = 0.82539

Koefisien perpindahan kalor di luar tabung (fo):

b

ufff

foA

AA

= 1298.941 W/m2.K

Bilangan Reynold di luar pipa untuk perhitungan rugi tekanan (Rep):

air

pairms

p

du

Re = 568.0165

Parameter pendukung diameter hidrolik di luar pipa (dh):

12 ff

rb

t

hNl

dA

A

d = 0.04057

Diameter hidrolik di luar pipa (dp):

45.0

4.0

1

1

2

h

tf

f

hp

dPs

l

dd = 0.00098 m

Faktor gesekan di luar pipa (fo):

25.0Re532.1 pof = 0.3138

Rugi tekanan di luar pipa (ΔPo):

air

rmsoo

NmfP

22 = 261.7309 Pa

Rugi tekanan di sekitar kipas (ΔPp):

2fairp uKP = 40.78023 Pa

dimana: K = 0.06 untuk tipe udara yang didorong

Total rugi tekanan di luar pipa (ΔPsh):

ΔPsh = ΔPo + ΔPp = 302.5111 Pa

88

Daya pada poros kipas (Wfs):

Wfs = 9.8(ΔPsh. fanV )/ 1000 = 67.36053 kW

Daya untuk motor kipas (Wms):

Wms = Wfs / Efan = 84.20066 kW

Fluid flow rate (FFR):

FFR = fluidV .ρfluid = 68.572 m/s

Aliran massa fluida dalam pipa ( m ):

it AN

FFRm = 423.934 kg/s

Bilangan Reynold dalam pipa (Rei):

fluid

ii

dm

Re = 9934.126

Koefisien perpindahan kalor dalam pipa untuk aliran transisi (2000 ≤ Rei ≤ 10 000):

3/2

2495.03/2 1Prln0225.0expPr125Re1.0

L

d

d

ki

fluidfluidi

i

fluid

i

αi = 628.9836 W/m2.K

Jika Rei ≥ 3380 → pipa komersial atau pipa yang mudah berkarat

fi = 0.0035 + (0.264/Rei0.42) = 0.00903

Setelah faktor gesekan telah kita ketahui nilainya, maka rugi tekanan dalam pipa

(ΔPi) dapat kita peroleh dari persamaan berikut:

ifluid

ii

d

mLfP

2

4 2 = 2364.92 Pa

Sedangkan rugi tekanan pada kepala pipa (ΔPh) :

2

2mNKP phh

= 102.3721 Pa

dimana Np = jumlah laluan fluida dalam pipa (passes) = 1

Kh = 0.9 untuk Np = 1 passes

Total rugi tekanan dalam pipa (ΔPt):

ΔPt = ΔPi + ΔPh = 2467.292 Pa

Tahanan dinding pipa (rw):

89

w

ioow

k

dddr

2

/ln = 0.00005 m2.K/W

Koefisien perpindahan panas menyeluruh (Uo):

foulingw

foi

o

rr

U

11

1= 382.9948 W/m2.K

Parameter P:

airinfluidin

airinairout

TT

TTP

= 0.232

Parameter R:

airinairout

fluidoutfluidin

TT

TTR

= 1.72414

Faktor koreksi LMTD (F):

RPR

RR

RP

P

F

1lnln1

1

1ln

= 0.9702

LMTD tanpa faktor koreksi (ΔTm):

airinfluidout

airoutfluidin

airinfluidoutairoutfluidin

c

h

chm

TT

TT

TTTT

T

T

TTT

lnln

= 85.06844 °C

Log Mean Temperature Difference (LMTD):

LMTD = F.ΔTm = 82.53335 °C

Beban pendinginan yang bisa ditangani oleh dimensi ACHE ini (Qhit):

Qhit = Uo.Ao.LMTD = 75611767 W = 7.561767 kW

Kemudian hasil Qhit ini dibandingkan dengan Qfluid dengan:

%1007.364

6.998-7.364%100_

fluid

hitfluid

Q

QQQGalat = 2.67512 %

Kesalahan ini masih bisa ditolerir selama masih dibawah 5 %. Jadi ukuran penukar

kalor dengan tiupan udara ini masih bisa diterima.

Sedangkan bila studi kasus ini dimasukkan dalam program ACHE, maka

tampilan saat data dimasukkan dan saat data hasil perhitungan ditampilkan dapat

dilihat pada gambar 4.3 dan 4.4

90

Gambar 4.3 Tampilan program ACHE saat data dimasukkan

Gambar 4. 4 Tampilan program ACHE saat data hasil ditampilkan

Ringkasan studi kasus dari buku Saunders dan ringkasan hasil program

untuk studi kasus ini dapat diperbandingkan melalui tabel 4.3 dan tabel 4.4.

91

Tabel 4.3 Ringkasan Studi Kasus dari buku Saunders (1988)

DIKETAHUI HASIL PERHITUNGANTipe ACHE = Forced draughtJenis fluida kerja = Light HydrocarbonLiquidTin-fluid = 150 °CTout-fluid = 100 °C

fluidV = 0.0868 m3/s

Tin-air = 25 °CTout-air = 54 °CTstnd = 26.667 °CEfisiensi kipas dan motornya(Efan) = 0.8Pipa:do = 25.4 mmdi = 21.18 mmBahan pipa = Baja karbonSirip:tf = 0.4 mmlf = 15.875 mmNf = 433 sirip/mBahan sirip = AluminiumBerkas pipa:Nt = 459 pipaNr = 6 barisW = 4.88 mL = 12.19 mAg = 57.21411 m2

Ao = 178.6 m2

Ai = 0.00035 m2

Pt = 60.33 mm

Qfluid = 7364751 W = 7.364751 kW

airV = 214.2683 m3/s

df = 0.05715 msf = 0.0019095 mAu = 0.06598 m2/mAf = 1.81376 m2/mAb = 0.0798 m2

At = 1.87973 m2

Free Area Ratio (FAR) = 0.48783lfe = 0.02038 mAx = 27.91087 m2

Afan = 28.60706 m2

fanV = 223.6374 m3

ums =7.67688 m2/suf = 7.81756 m2/sReo = 14653.39αf = 66.314 W/m2.KFEP =39.92601f = 0.82539fo = 1298.941 W/m2.KRep = 568.0165dh = 0.04057dp = 0.00098 mfo = 0.3138ΔPo = 261.73 PaΔPp = 40.78 PaΔPsh = 302.511 PaWfs = 67.36 kWWms = 84.2 kWFFR = 68.572 m/sm = 423.934 kg/sRei = 9934.126αi = 628.9836 W/m2.Kfi = 0.00903ΔPi = 2364.92 PaΔPh = 102.3721 PaΔPt = 2467.292 Parw = 0.00005 m2.K/WUo = 382.9948 W/m2.KP = 0.232R = 1.72414F = 0.9702ΔTm = 85.06844 °CLMTD = 82.53335 °CQhit = 7561767 W = 7.562 kW

92

Tabel 4.4. Ringkasan hasil program ACHE untuk studi kasus ini

INPUT OUTPUTTipe ACHE = Forced draught

Fluida kerja:Jenis fluida kerja = Light HydrocarbonLiquidTin-fluid = 150 °CTout-fluid = 100 °C

fluidV = 0.0868 m3/s

Udara:Tin-air = 25 °CTout-air = 54 °CTstnd = 26.667 °CEfisiensi kipas dan motornya(Efan) = 0.8

Pipa:do = 25.4 mmdi = 21.18 mmBahan pipa = Baja karbon

Sirip:tf = 0.4 mmlf = 15.875 mmNf = 433 sirip/mBahan sirip = Aluminium

Dalam pipa:αi = 628.9836 W/m2.KΔPi = 2364.92 PaΔPh = 102.3721 PaΔPt = 2467.292 Pa

Luar pipa:fo = 1298.941 W/m2.KΔPo = 261.7309 PaΔPp = 40.78023 PaΔPsh = 302.5111 Pa

Berkas pipa:W = 4.88 mL = 12.19 mNr = 6 barisNt = 459 pipaAo = 178.6 m2

Baris/pipa = 2x76, 2x77Pt = 60.33 mmDimensi Pipa:do = 25.4 mm dan di = 21.18 mmBahan pipa = baja karbonKonduktivitas bahan pipa = 45 W/m.K

Kipas:Jumlah kipas = 1Afan = 28.60706 m2

Efisiensi kipas = 0.8Daya pada poros (Wfs) = 67.36053 kWDaya motor (Wms) = 84.20066 kW

Debit:

airV = 214.2683 m3/s

Keseluruhan:Uo = 382.9948 W/m2.KQfluid = 7364751 W = 7.364751 kWQhit = 7561767 W = 7.561767 kWGalat_Q = 2.67512 %

Dari uji verifikasi yang telah dilakukan, terbukti bahwa program ACHE

dapat digunakan untuk merancang penukar kalor dengan tiupan udara dengan

ketelitian yang mencukupi (angka kesalahan 2.67512 %)

93

BAB V

KESIMPULAN

1. Dari uji verifikasi yang telah dilakukan, terbukti bahwa program IEC dapat

digunakan untuk merancang pendingin evaporatif tak-langsung dengan

ketelitian yang mencukupi.

2. Dari uji verifikasi yang telah dilakukan, terbukti bahwa program ACHE

dapat digunakan untuk merancang penukar kalor dengan tiupan udara

dengan ketelitian yang mencukupi.

3. Dari uji verifikasi yang telah dilakukan, program Pro HE (gabungan IEC

dan ACHE) dapat digunakan untuk merancang penukar kalor yang mampu

menghadapi masalah kenaikan temperatur lingkungan akibat dari

pemanasan global.

4. Dengan baris kode yang relatif sederhana (sedikit), dapat dihasilkan

tampilan program yang profesional dalam lingkungan operasi berbasis

visual (Windows), di mana hal tersebut sangat sulit didapat (memerlukan

kode program yang lebih banyak) jika program dengan fungsi dan fasilitas

yang sama ditulis dengan bahasa program berbasis teks (DOS). Misalnya

Turbo Pascal, Quick Basic, Fortran dan sebagainya.

5. Microsoft Visual Basic merupakan bahasa program berbasis Windows yang

dapat memanfaatkan kemampuan sistem operasi Windows secara optimal.

Salah satu keuntungan dalam hal ini adalah kemampuan memanfaatkan

memori komputer yang tersedia secara maksimal.

94

DAFTAR PUSTAKA

o Dewobroto, Wiryanto. 2003. Aplikasi Sain dan Teknik dengan Visual Basic 6.0.

Jakarta : Elex Media Komputindo.

o Divisi Penelitian dan Pengembangan MADCOMS. 2003. Aplikasi Database

Visual Basic 6.0 dengan Crystal Report. Yogyakarta : ANDI.

o Holman, J. P. 1986. Heat Transfer 6th Ed. New York : McGraw – Hill.

o Kreith, Frank. 1985. Heat Transfer Principle 3th Ed. New York : McGraw -Hill.

o Koestoer, R. A. 2002. Perpindahan Kalor Untuk Mahasiswa Teknik. Jakarta :

Salemba Teknika.

o Leong, Marlon. 2003. Pengembangan Sistem Pakar Menggunakan Visual Basic.

Yogyakarta : ANDI.

o Saunders, E. A. D. 1988. Heat exchangers : selection, design & construction.

London : Longman.

o Thelkeld, J. L. 1970. Thermal Environmental Engineering 2nd Ed. London :

Prentice - Hall

o Wang, Shan K. 1994. Handbook of Air Conditioning and Refrigeration. New

York : McGraw – Hill.

o http://msdn.microsoft.com/vbasic

95

LAMPIRAN

96

LAMPIRAN A

Listing program IEC (Form IEC Input)

'Menghubungkan form dengan database DB_HEDim Ado_DB_HE As New ADODB.ConnectionDim rs_Konduktifitas_Pelat As New ADODB.Recordset

Private Sub Cmd_Next_Click()On Error GoTo Error_Next

'////////////'// STEP 1 //'////////////Qc = (Temp_Out - Ts) * Vca * Den_ca * c_pa

'////////////'// STEP 2 //'////////////T_wet = T_enterTs_a = T_wet + (5 / 3)Ein = Qc / (Vca * Den_ca * c_pa * (Temp_Out - Ts_a))

'////////////'// STEP 3 //'////////////

c_sat = (H_enter - H_leave) / (T_enter - T_leave)Cca = Vca * Den_ca * c_paCwet = Vwet * Den_wet * c_satC = Cca / Cwet

'----------------------------------------'Looping mencari NTU dari harga C dan Ein'----------------------------------------Call Mencari_NTU

'////////////'// STEP 4 //'////////////UA = NTU * Cca

For Y_x = 0.1 To 50 Step 0.001Ai_x = Y_x ^ 2vel_ca = Vca / Ai_xvel_wet = Vwet / Ai_xJc = Fix((L - T) / (s + T))Jpt = Jc + 1Jp = Jpt - 2At = Jp * Ai_x

97

Rumus1 = (c_sat / c_pa) + ((K_ca / K_wet) * ((Pr_ca / Pr_wet) ^ 0.33) * ((vel_ca *Den_ca * Vis_wet / (vel_wet * Den_wet * Vis_ca)) ^ 0.8))Rumus2 = At * (c_sat / c_pa) * ((K_ca / K_wet) * ((Pr_ca / Pr_wet) ^ 0.33) *((vel_ca * Den_ca * Vis_wet / (vel_wet * Den_wet * Vis_ca)) ^ 0.8))Rumus3 = (1 / UA) - (T / (Kp * At))h_dry = Rumus1 / (Rumus2 * Rumus3)

'////////////'// STEP 5 //'////////////

Rumus4 = ((Den_wet * vel_wet) / (Vis_wet)) ^ (0.8)Rumus5 = 0.023 * (K_wet / h_dry) * (Pr_wet ^ (0.33))Dh_y = (Rumus4 * Rumus5) ^ 5

'////////////'// STEP 6 //'////////////

'-------------------------------'Looping mencari nilai Y dari Dh'-------------------------------Dh_x = (2 * s * Y_x) / (s + Y_x)Beda_Dh = (Dh_y - Dh_x) / Dh_y * 100Galat_Dh = Abs(Beda_Dh)If Galat_Dh <= 0.5 Then

Y = Y_xX = Y_xAi = Ai_xAca = s * YPca = 2 * (s + Y)Dh = Dh_yRe_ca = (vel_ca * Den_ca * Dh) / Vis_caRe_wet = (vel_wet * Den_wet * Dh) / Vis_weth_ca = 0.023 * (K_ca / Dh) * (Pr_ca ^ 0.3) * (Re_ca ^ 0.8)h_wet = (c_sat / c_pa) * h_dry'h_wet = 0.023 * (Ka / Dh) * (Pr ^ 0.3) * (Re_wet ^ 0.8)'memanggil lembar jawabanFrm_IEC_Output.ShowExit ForExit Sub

End IfNext Y_x

Error_Next:Resume NextExit Sub

End Sub

Private Sub DataCombo_Mat_Change()

98

On Error Resume NextCari_Mat = "[Material]='" & DataCombo_Mat.Text & "'"rs_Konduktifitas_Pelat.MoveFirstrs_Konduktifitas_Pelat.Find Cari_MatKp = rs_Konduktifitas_Pelat.Fields("Kp")Txt_Kp.Text = KpMat = DataCombo_Mat.TextEnd Sub

Private Sub Form_Activate()MDIForm_Utama.cdlHelp.HelpContext = 1End Sub

Private Sub Form_Load()Dim strPath As String' Change this path if needed.strPath = App.Path & "\DB_HE.mdb"

'menentukan CursorLocationAdo_DB_HE.CursorLocation = adUseClient

'membuka database DB_HE.mdbAdo_DB_HE.Open "Provider=Microsoft.Jet.OLEDB.4.0;" & _"Persist Security Info = False; Data Source= " & strPath & _"; Mode= Read|Write"

'membuka tabel Konduktifitas_Pelatrs_Konduktifitas_Pelat.Open "Select*From[Konduktifitas_Pelat]", Ado_DB_HE,adOpenKeyset, adLockOptimistic

'mengisi RowSource DataComboSet DataCombo_Mat.RowSource = rs_Konduktifitas_Pelat

'mengisi ListField DataComboDataCombo_Mat.ListField = "Material"

'mengurutkan tabel dlm database by Materialrs_Konduktifitas_Pelat.Sort = "Material"End Sub

Private Sub Form_Unload(Cancel As Integer)Ado_DB_HE.CloseCall Form_Kosong

End SubPrivate Sub Cmd_Cancel_Click()

Unload MeEnd Sub

Private Sub Cmd_Repeat_Click()

99

tekan = MsgBox("Do you want to blank this form?", vbOKCancel + vbQuestion,"Repeat...")If tekan = vbOK Then'mengosongkan semua alat input

Call Form_KosongTxt_Temp_Out.SetFocus

End IfEnd Sub

Private Sub Txt_L_Change()On Error Resume NextL = Val(Txt_L.Text)End Sub

Private Sub Txt_L_GotFocus()Warning4.Visible = TrueShape_L.Visible = TrueEnd Sub

Private Sub Txt_L_LostFocus()Warning4.Visible = FalseShape_L.Visible = FalseEnd Sub

Private Sub Txt_s_Change()On Error Resume Nexts_mili = Val(Txt_s.Text)s = s_mili / 1000End Sub

Private Sub Txt_s_GotFocus()Warning2.Visible = TrueShape_s.Visible = TrueEnd Sub

Private Sub Txt_s_LostFocus()Warning2.Visible = FalseShape_s.Visible = FalseEnd Sub

Private Sub Txt_t_Change()On Error Resume NextT_mili = Val(Txt_t.Text)T = T_mili / 1000End Sub

Private Sub Txt_T_enter_GotFocus()Peringatan2.Visible = TrueEnd Sub

100

Private Sub Txt_T_enter_LostFocus()Peringatan2.Visible = FalseEnd Sub

Private Sub Txt_t_GotFocus()Warning3.Visible = TrueShape_t.Visible = TrueEnd Sub

Private Sub Txt_T_leave_GotFocus()Peringatan2.Visible = TrueEnd Sub

Private Sub Txt_T_leave_LostFocus()Peringatan2.Visible = FalseEnd Sub

Private Sub Txt_t_LostFocus()Warning3.Visible = FalseShape_t.Visible = FalseEnd Sub

Private Sub Txt_T_enter_Change()On Error Resume NextT_enter = Val(Txt_T_enter.Text)'Interpolasi entalpi:H_enter = H2 - ((H2 - H1) * (T2 - T_enter) / (T2 - T1))End Sub

Private Sub Txt_T_leave_Change()On Error Resume NextT_leave = Val(Txt_T_leave.Text)'Interpolasi entalpi:H_leave = H2 - ((H2 - H1) * (T2 - T_leave) / (T2 - T1))End Sub

Private Sub Txt_Temp_Out_Change()On Error Resume NextTemp_Out = Val(Txt_Temp_Out.Text)'Interpolasi sifat-sifat pada sisi kering:Den_ca = Den2_air - ((Den2_air - Den1_air) * (T2_air - Temp_Out) / (T2_air -T1_air))c_pa = Cp2_air - ((Cp2_air - Cp1_air) * (T2_air - Temp_Out) / (T2_air - T1_air))Vis_ca = Vis2_air - ((Vis2_air - Vis1_air) * (T2_air - Temp_Out) / (T2_air -T1_air))K_ca = K2_air - ((K2_air - K1_air) * (T2_air - Temp_Out) / (T2_air - T1_air))Pr_ca = Pr2_air - ((Pr2_air - Pr1_air) * (T2_air - Temp_Out) / (T2_air - T1_air))End Sub

Private Sub Txt_Temp_Out_GotFocus()

101

Peringatan.Visible = TrueEnd Sub

Private Sub Txt_Temp_Out_LostFocus()Peringatan.Visible = FalseEnd Sub

Private Sub Txt_Ts_Change()On Error Resume NextTs = Val(Txt_Ts.Text)End Sub

Private Sub Txt_Ts_GotFocus()Warning1.Visible = TruePeringatan.Visible = TrueEnd Sub

Private Sub Txt_Ts_LostFocus()Warning1.Visible = FalsePeringatan.Visible = FalseEnd Sub

Private Sub Txt_Tstnd_Change()On Error Resume NextTstnd = Val(Txt_Tstnd.Text)'Interpolasi sifat-sifat pada sisi basah:Den_wet = Den2_air - ((Den2_air - Den1_air) * (T2_air - Tstnd) / (T2_air -T1_air))Vis_wet = Vis2_air - ((Vis2_air - Vis1_air) * (T2_air - Tstnd) / (T2_air - T1_air))K_wet = K2_air - ((K2_air - K1_air) * (T2_air - Tstnd) / (T2_air - T1_air))Pr_wet = Pr2_air - ((Pr2_air - Pr1_air) * (T2_air - Tstnd) / (T2_air - T1_air))End Sub

Private Sub Txt_Vca_Change()On Error Resume NextVca = Val(Txt_Vca.Text)Vwet = Vca - 0.0944Txt_Vwet.Text = VwetEnd Sub

Private Sub Txt_Vwet_Change()On Error Resume NextVwet = Val(Txt_Vwet.Text)End Sub

Public Sub Mencari_NTU()For NTU_x = 0.01 To 6 Step 0.01NTU2 = NTU_x ^ (-0.22)NTU3 = -1 * NTU_x ^ (0.78)Ein_x = 1 - Exp(((NTU2 * C) ^ -1) * (Exp(NTU3 * C) - 1))

102

Selisih = (Ein - Ein_x) / Ein * 100Galat = Abs(Selisih)If Galat <= 0.05 Then

NTU = NTU_xExit For

End IfNext NTU_xEnd Sub

Public Sub Form_Kosong()Txt_Temp_Out.Text = ""Txt_Vca.Text = ""Txt_Ts.Text = ""Txt_T_enter.Text = ""Txt_T_leave.Text = ""Txt_Vwet.Text = ""DataCombo_Mat.Text = ""Txt_s.Text = ""Txt_t.Text = ""Txt_L.Text = ""Txt_Tstnd.Text = ""

End Sub

103

LAMPIRAN B

Listing Program IEC (Form IEC Output)

Private Sub Cmd_Back_Click()Unload MeEnd Sub

Private Sub Cmd_Finish_Click()Simpan = MsgBox("Save your data ?", vbQuestion + vbYesNo, "Question")If Simpan = vbYes Then

Frm_IEC_Save.Show vbModalCetak = MsgBox("Print your data ?", vbQuestion + vbYesNo, "Question")If Cetak = vbYes Then'MASUKKAN PERINTAH PRINT PREVIEW:With MDIForm_Utama.Report_Print

.ReportFileName = (App.Path & "\IEC_Data.rpt")

.RetrieveDataFiles

.WindowState = 2

.WindowTitle = "Indirect Evaporative Cooler : REPORT"

.Action = 1End WithElseExit SubEnd If

ElseFrm_IEC_Input.HideFrm_IEC_Output.HideEnd IfEnd Sub

Private Sub Cmd_Next_Click()On Error Resume NextFrm_IEC_Save.Show vbModal

'Memasukkan data Tout_IEC ke Tin_ACHE:Frm_ACHE_Input.ShowFrm_ACHE_Input.Txt_Tin_air.Text = TsFrm_ACHE_Input.Txt_Tin_air.Enabled = FalseEnd Sub

Private Sub Form_Load()'PerformanceTxt_Qc.Text = Round(Qc, 6)Txt_Ein.Text = Round(Ein, 6)Txt_C.Text = Round(C, 6)Txt_NTU.Text = Round(NTU, 3)Txt_UA.Text = Round(UA, 6)

'Cooled-Air sideTxt_h_ca.Text = Round(h_ca, 6)

104

Txt_Re_ca.Text = Round(Re_ca, 6)Txt_Cca.Text = Round(Cca, 6)Txt_vel_ca.Text = Round(vel_ca, 6)

'Wet-Air sideTxt_h_wet.Text = Round(h_wet, 6)Txt_Re_wet.Text = Round(Re_wet, 6)Txt_Cwet.Text = Round(Cwet, 6)Txt_vel_wet.Text = Round(vel_wet, 6)

'DimensiTxt_Ai.Text = Round(Ai, 6)Txt_X.Text = Round(X, 6)Txt_Y.Text = Round(Y, 6)Txt_s.Text = Round(s * 1000, 6)Txt_L.Text = Round(L, 6)Txt_t.Text = Round(T * 1000, 6)Txt_Mat.Text = MatTxt_Jc.Text = JcTxt_Jpt.Text = JptTxt_Pca.Text = Round(Pca, 6)Txt_Aca.Text = Round(Aca, 6)

'ComparationTxt_Dh.Text = Round(Dh, 6)Txt_Dh_x.Text = Round(Dh_x, 6)Txt_Galat_Dh.Text = Round(Galat_Dh, 6)End Sub

Private Sub Txt_Ai_GotFocus()Shape_Ai.Visible = TrueEnd Sub

Private Sub Txt_Ai_LostFocus()Shape_Ai.Visible = FalseEnd Sub

Private Sub Txt_L_GotFocus()Shape_L.Visible = TrueEnd Sub

Private Sub Txt_L_LostFocus()Shape_L.Visible = FalseEnd Sub

Private Sub Txt_s_GotFocus()Shape_s.Visible = TrueEnd Sub

Private Sub Txt_s_LostFocus()

105

Shape_s.Visible = FalseEnd Sub

Private Sub Txt_X_GotFocus()Shape_X.Visible = TrueEnd Sub

Private Sub Txt_X_LostFocus()Shape_X.Visible = FalseEnd Sub

Private Sub Txt_Y_GotFocus()Shape_Y.Visible = TrueEnd Sub

Private Sub Txt_Y_LostFocus()Shape_Y.Visible = FalseEnd Sub

106

LAMPIRAN C

Listing Program ACHE (Form ACHE Input)

'Menghubungkan form dengan database DB_HEDim Ado_DB_HE As New ADODB.ConnectionDim rs_Fluid As New ADODB.RecordsetDim rs_Pipe As New ADODB.RecordsetDim rs_Tube As New ADODB.RecordsetDim rs_Konduktifitas_Metal As New ADODB.Recordset

Private Sub Cmd_Cancel_Click()Unload MeEnd Sub

Private Sub Cmd_Change_Click()tekan = MsgBox("This is maximum regulation for exit air temperature. Do youwant to change it?", vbInformation + vbYesNo, "Exit Air Temp. Regulation")If tekan = vbYes Then

Txt_Tout_air.Enabled = TrueTxt_Tout_air.Text = ""Txt_Tout_air.SetFocus

ElseExit SubEnd IfEnd Sub

Private Sub Cmd_Repeat_Click()tekan = MsgBox("Do you want to blank this form?", vbOKCancel + vbQuestion,"Repeat...")If tekan = vbOK Then'mengosongkan semua alat input

Call Form_KosongDataCombo_Pipe.SetFocus

End IfEnd Sub

Private Sub DataCombo_Fluid_Change()On Error Resume NextCari_Type_Fluid = "[Fluid]='" & DataCombo_Fluid.Text & "'"rs_Fluid.MoveFirstrs_Fluid.Find Cari_Type_Fluid'memindahkan data dari tabel ke variabelUmin = rs_Fluid.Fields("Umin")Umax = rs_Fluid.Fields("Umax")Rf = rs_Fluid.Fields("Fouling")Fluid_Type = DataCombo_Fluid.Text'menampilkan data ke text boxTxt_Umin.Text = UminTxt_Umax.Text = UmaxTxt_Fouling.Text = Rf

107

'memindahkan data untuk interpolasiWith rs_FluidT1_fluid = .Fields("T1")T2_fluid = .Fields("T2")Den1_fluid = .Fields("Den1")Den2_fluid = .Fields("Den2")Vis1_fluid = .Fields("Vis1")Vis2_fluid = .Fields("Vis2")Cp1_fluid = .Fields("Cp1")Cp2_fluid = .Fields("Cp2")K1_fluid = .Fields("K1")K2_fluid = .Fields("K2")Pr1_fluid = .Fields("Pr1")Pr2_fluid = .Fields("Pr2")End WithEnd Sub

Private Sub DataCombo_Mat_Fin_Change()On Error Resume NextCari_Mat_Fin = "[Material]='" & DataCombo_Mat_Fin.Text & "'"rs_Konduktifitas_Metal.MoveFirstrs_Konduktifitas_Metal.Find Cari_Mat_Fin'memindahkan data dari tabel ke variabelkf = rs_Konduktifitas_Metal.Fields("k")Fin_mat = rs_Konduktifitas_Metal.Fields("Material")Txt_kf.Text = kfEnd Sub

Private Sub DataCombo_Mat_Pipe_Change()On Error Resume NextCari_Mat_Pipe = "[Material]='" & DataCombo_Mat_Pipe.Text & "'"rs_Konduktifitas_Metal.MoveFirstrs_Konduktifitas_Metal.Find Cari_Mat_Pipe'memindahkan data dari tabel ke variabelkw = rs_Konduktifitas_Metal.Fields("k")Pipe_mat = rs_Konduktifitas_Metal.Fields("Material")Txt_kw.Text = kwEnd Sub

Private Sub DataCombo_Pipe_Change()On Error Resume NextCari_Type_Pipe = "[Type]='" & DataCombo_Pipe.Text & "'"rs_Pipe.MoveFirstrs_Pipe.Find Cari_Type_Pipe'memindahkan data dari tabel ke variabeld_o = rs_Pipe.Fields("d_o")d_i = rs_Pipe.Fields("d_i")Ain = rs_Pipe.Fields("Ain")Pt = rs_Pipe.Fields("Pitch")dr = d_o

108

'memilih antara tube1 dan tube2Pipe_dim = rs_Pipe.Fields("No_Pipe")Pipe_type = rs_Pipe.Fields("Type")End Sub

Private Sub Form_Activate()MDIForm_Utama.cdlHelp.HelpContext = 2End Sub

Private Sub Form_Load()Dim strPath As String' Change this path if needed.strPath = App.Path & "\DB_HE.mdb"

'menentukan CursorLocationAdo_DB_HE.CursorLocation = adUseClient

'membuka database DB_HE.mdbAdo_DB_HE.Open "Provider=Microsoft.Jet.OLEDB.4.0;" & _"Persist Security Info = False; Data Source= " & strPath & _"; Mode= Read|Write"

'membuka tabel Entalpi_Udara, Konduktifitas_Pelat, Properti_Udarars_Fluid.Open "Select*From[Fluid]", Ado_DB_HE, adOpenKeyset,adLockOptimisticrs_Konduktifitas_Metal.Open "Select*From[Konduktifitas_Metal]", Ado_DB_HE,adOpenKeyset, adLockOptimisticrs_Pipe.Open "Select*From[Pipe]", Ado_DB_HE, adOpenKeyset,adLockOptimisticrs_Tube.Open "Select*From[Tube1]", Ado_DB_HE, adOpenKeyset,adLockOptimistic

'mengisi RowSource DataComboSet DataCombo_Pipe.RowSource = rs_PipeSet DataCombo_Fluid.RowSource = rs_FluidSet DataCombo_Mat_Fin.RowSource = rs_Konduktifitas_MetalSet DataCombo_Mat_Pipe.RowSource = rs_Konduktifitas_Metal

'mengisi ListField DataComboDataCombo_Pipe.ListField = "Type"DataCombo_Fluid.ListField = "Fluid"DataCombo_Mat_Pipe.ListField = "Material"DataCombo_Mat_Fin.ListField = "Material"

'mengurutkan tabel2 dlm database by ID, Material, No_Fluid, Typers_Konduktifitas_Metal.Sort = "Material"rs_Fluid.Sort = "No_Fluid"rs_Pipe.Sort = "Type"A = 0End Sub

109

Private Sub Form_Unload(Cancel As Integer)Call Form_KosongAdo_DB_HE.CloseEnd Sub

Private Sub Opt_Forced_Click()Skema.Picture = LoadPicture(App.Path & "\Forced_ACHE.jpg")Type_ACHE = "Forced ACHE"Cmd_Next_Forced.Visible = TrueCmd_Next_Induced.Visible = FalseEnd Sub

Private Sub Opt_Induced_Click()Skema.Picture = LoadPicture(App.Path & "\Induced_ACHE.jpg")Type_ACHE = "Induced ACHE"Cmd_Next_Induced.Visible = TrueCmd_Next_Forced.Visible = FalseEnd Sub

Public Sub Pilih_Data_Tube()On Error Resume NextIf Pipe_dim = 1 Then

rs_Tube.Closers_Tube.Open "Select*From[Tube1]", Ado_DB_HE, adOpenKeyset,

adLockOptimisticrs_Tube.Sort = "ID"

ElseIf Pipe_dim = 2 Thenrs_Tube.Closers_Tube.Open "Select*From[Tube2]", Ado_DB_HE, adOpenKeyset,

adLockOptimisticrs_Tube.Sort = "ID"

End IfEnd Sub

Private Sub Txt_Efan_Change()On Error Resume NextEfan = Val(Txt_Efan.Text)End Sub

Private Sub Txt_Fouling_Change()On Error Resume NextRf = Val(Txt_Fouling.Text)End Sub

Private Sub Txt_Tin_air_Change()On Error Resume NextTin_air = Val(Txt_Tin_air.Text)End Sub

110

Private Sub Txt_Tin_air_GotFocus()Warning4.Visible = TrueEnd Sub

Private Sub Txt_Tin_air_LostFocus()Warning4.Visible = FalseEnd Sub

Private Sub Txt_Tin_fluid_Change()On Error Resume NextTin_fluid = Val(Txt_Tin_fluid)End Sub

Private Sub Txt_Tout_fluid_Change()On Error Resume NextTout_fluid = Val(Txt_Tout_fluid.Text)End Sub

Private Sub Txt_Ts_air_Change()On Error Resume NextTs_air = Val(Txt_Ts_air)Den_air = Den2_air - ((Den2_air - Den1_air) * (T2_air - Ts_air) / (T2_air - T1_air))vis_air = Vis2_air - ((Vis2_air - Vis1_air) * (T2_air - Ts_air) / (T2_air - T1_air))k_air = K2_air - ((K2_air - K1_air) * (T2_air - Ts_air) / (T2_air - T1_air))Pr_air = Pr2_air - ((Pr2_air - Pr1_air) * (T2_air - Ts_air) / (T2_air - T1_air))End Sub

Private Sub Txt_V_fluid_Change()On Error Resume NextV_fluid = Val(Txt_V_fluid.Text)End Sub

Private Sub Txt_Lf_Change()On Error Resume NextLf = Val(Txt_Lf.Text) / 1000End Sub

Private Sub Txt_Lf_GotFocus()Shape_Lf.Visible = TrueWarning2.Visible = TrueEnd Sub

Private Sub Txt_Lf_LostFocus()Shape_Lf.Visible = FalseWarning2.Visible = FalseEnd Sub

Private Sub Txt_Nf_Change()On Error Resume NextNf = Val(Txt_Nf.Text)

111

End Sub

Private Sub Txt_Nf_GotFocus()Warning3.Visible = TrueEnd Sub

Private Sub Txt_Nf_LostFocus()On Error Resume NextWarning3.Visible = Falsedf = d_o + (2 * Lf)Sf = (1 - (Nf * tf)) / NfSf2 = Sf * 1000Txt_Sf.Text = Round(Sf2, 4)End Sub

Private Sub Txt_tf_Change()On Error Resume Nexttf = Val(Txt_tf.Text) / 1000End Sub

Private Sub Txt_tf_GotFocus()Shape_tf.Visible = TrueWarning1.Visible = TrueEnd Sub

Private Sub Txt_tf_LostFocus()Shape_tf.Visible = FalseWarning1.Visible = FalseEnd SubPrivate Sub Cmd_Next_Forced_Click()Call Interpolasi_FluidCall Interpolasi_AirCall Pilih_Data_Tubers_Tube.MoveFirst

If Not rs_Tube.EOF ThenNt = rs_Tube.Fields("No_Tube")Nr = rs_Tube.Fields("No_Row")W = rs_Tube.Fields("Width")L_tube = rs_Tube.Fields("Length")Ag = rs_Tube.Fields("Ag")Call Rumus_ForcedArray_Nt(A) = rs_Tube.Fields("No_Tube")Array_Nr(A) = rs_Tube.Fields("No_Row")Array_W(A) = rs_Tube.Fields("Width")Array_L_tube(A) = rs_Tube.Fields("Length")Array_Ag(A) = rs_Tube.Fields("Ag")

A = 1jml = rs_Tube.RecordCount

112

Do Until A >= jmlA = A + 1

If Not rs_Tube.EOF Thenrs_Tube.MoveNextNt = rs_Tube.Fields("No_Tube")Nr = rs_Tube.Fields("No_Row")W = rs_Tube.Fields("Width")L_tube = rs_Tube.Fields("Length")Ag = rs_Tube.Fields("Ag")Call Rumus_ForcedArray_Nt(A) = rs_Tube.Fields("No_Tube")Array_Nr(A) = rs_Tube.Fields("No_Row")Array_W(A) = rs_Tube.Fields("Width")Array_L_tube(A) = rs_Tube.Fields("Length")Array_Ag(A) = rs_Tube.Fields("Ag")

'memfilter data berdasarkan Umin < Uo < UmaxIf Uo >= Umin And Uo <= Umax ThenArray_ID(A) = rs_Tube.Fields("ID")

'membaca database hasil filter sebelumnyaFor i = LBound(Array_ID) To UBound(Array_ID)'MASUKKAN RUMUS PENCARI Q-HIT DISINI!P_corr = (Tout_air - Tin_air) / (Tin_fluid - Tin_air)R_corr = (Tin_fluid - Tout_fluid) / (Tout_air - Tin_air)G1 = (1 - P_corr) / (1 - (P_corr * R_corr))F_corr1 = Log(G1) / Log(Exp(1))G2 = 1 - (P_corr * R_corr)G3 = R_corr / (R_corr + (Log(G2) / Log(Exp(1))))F_corr2 = Log(G3) / Log(Exp(1))F = F_corr1 / ((R_corr - 1) * F_corr2)Delta_Th = Tin_fluid - Tout_airDelta_Tc = Tout_fluid - Tin_airG4 = Delta_Th / Delta_TcTm = (Delta_Th - Delta_Tc) / (Log(G4) / Log(Exp(1)))LMTD = Tm * FAo = rs_Tube.Fields("Ao") 'panggil data terakhir yaitu AoQ_hit = Uo * Ao * LMTDBeda_Q = (Q_fluid - Q_hit) / Q_fluid * 100Galat_Q = Abs(Beda_Q)If Galat_Q <= 5 Then

'TAMPILKAN DATA DARI DATABASE YANG COCOK DENGANFILTER!

Nt = rs_Tube.Fields("No_Tube")Nr = rs_Tube.Fields("No_Row")W = rs_Tube.Fields("Width")L_tube = rs_Tube.Fields("Length")Ag = rs_Tube.Fields("Ag")No_fan = rs_Tube.Fields("No_Fan")

113

Tubes_row = rs_Tube.Fields("Tubes_Row")ID = rs_Tube.Fields("ID")Exit For

End IfNext i

End If

If rs_Tube.EOF Thenrs_Tube.MoveLastExit DoExit Sub

End If

End IfLoop

End IfFrm_ACHE_Output.ShowEnd Sub

Private Sub Cmd_Next_Induced_Click()Call Interpolasi_FluidCall Interpolasi_AirCall Pilih_Data_Tubers_Tube.MoveFirst

If Not rs_Tube.EOF ThenNt = rs_Tube.Fields("No_Tube")Nr = rs_Tube.Fields("No_Row")W = rs_Tube.Fields("Width")L_tube = rs_Tube.Fields("Length")Ag = rs_Tube.Fields("Ag")Call Rumus_InducedArray_Nt(A) = rs_Tube.Fields("No_Tube")Array_Nr(A) = rs_Tube.Fields("No_Row")Array_W(A) = rs_Tube.Fields("Width")Array_L_tube(A) = rs_Tube.Fields("Length")Array_Ag(A) = rs_Tube.Fields("Ag")

A = 1jml = rs_Tube.RecordCountDo Until A >= jmlA = A + 1

If Not rs_Tube.EOF Thenrs_Tube.MoveNextNt = rs_Tube.Fields("No_Tube")Nr = rs_Tube.Fields("No_Row")W = rs_Tube.Fields("Width")

114

L_tube = rs_Tube.Fields("Length")Ag = rs_Tube.Fields("Ag")Call Rumus_InducedArray_Nt(A) = rs_Tube.Fields("No_Tube")Array_Nr(A) = rs_Tube.Fields("No_Row")Array_W(A) = rs_Tube.Fields("Width")Array_L_tube(A) = rs_Tube.Fields("Length")Array_Ag(A) = rs_Tube.Fields("Ag")

'memfilter data berdasarkan Umin < Uo < UmaxIf Uo >= Umin And Uo <= Umax ThenArray_ID(A) = rs_Tube.Fields("ID")

'membaca database hasil filter sebelumnyaFor i = LBound(Array_ID) To UBound(Array_ID)'MASUKKAN RUMUS PENCARI Q-HIT DISINI!P_corr = (Tout_air - Tin_air) / (Tin_fluid - Tin_air)R_corr = (Tin_fluid - Tout_fluid) / (Tout_air - Tin_air)G1 = (1 - P_corr) / (1 - (P_corr * R_corr))F_corr1 = Log(G1) / Log(Exp(1))G2 = 1 - (P_corr * R_corr)G3 = R_corr / (R_corr + (Log(G2) / Log(Exp(1))))F_corr2 = Log(G3) / Log(Exp(1))F = F_corr1 / ((R_corr - 1) * F_corr2)Delta_Th = Tin_fluid - Tout_airDelta_Tc = Tout_fluid - Tin_airG4 = Delta_Th / Delta_TcTm = (Delta_Th - Delta_Tc) / (Log(G4) / Log(Exp(1)))LMTD = Tm * FAo = rs_Tube.Fields("Ao") 'panggil data terakhir yaitu AoQ_hit = Uo * Ao * LMTDBeda_Q = (Q_fluid - Q_hit) / Q_fluid * 100Galat_Q = Abs(Beda_Q)If Galat_Q <= 5 Then

'TAMPILKAN DATA DARI DATABASE YANG COCOK DENGANFILTER!

Nt = rs_Tube.Fields("No_Tube")Nr = rs_Tube.Fields("No_Row")W = rs_Tube.Fields("Width")L_tube = rs_Tube.Fields("Length")Ag = rs_Tube.Fields("Ag")No_fan = rs_Tube.Fields("No_Fan")Tubes_row = rs_Tube.Fields("Tubes_Row")ID = rs_Tube.Fields("ID")Exit For

End IfNext i

End If

115

If rs_Tube.EOF Thenrs_Tube.MoveLastExit DoExit Sub

End If

End IfLoop

End IfFrm_ACHE_Output.ShowEnd Sub

Public Sub Rumus_Forced()

'////////////'// STEP 1 //'////////////FFR = V_fluid * Den_fluidQ_fluid = V_fluid * Den_fluid * Cp_fluid * (Tin_fluid - Tout_fluid)V_air = Q_fluid / (Den_air * Cp_fan * (Tout_air - Tin_air))

'////////////'// STEP 2 //'////////////

Au = phi * Nf * dr * SfAf = phi / 2 * Nf * ((df ^ 2) - (dr ^ 2)) + (phi * Nf * df * tf)Ab = phi * drFAR = 1 - (Nf * ((df * tf) + (dr * Sf)) / Pt)Lfe = Lf * (1 + (tf / 2 * Lf)) * (1 + (0.35 * Log(df / dr) / Log(Exp(1))))Ax = FAR * AgA_t = Au + AfAfan = 0.5 * AgV_fan = V_air * Den_air / Den_fanUms = V_air / AxUf = V_fan / Afan'menghitung fin heat transfer coefficient(Hf)Re_o = Ums * Den_air * dr / vis_airIf Nr = 6 ThenHf = 0.271 * (k_air / dr) * (Pr_air ^ 0.33) * (Re_o ^ 0.685) * ((A_t / Ab) ^ -0.311)ElseHf = 0.271 * (k_air / dr) * (Pr_air ^ 0.33) * (Re_o ^ 0.685) * ((A_t / Ab) ^ -0.311) *((Nr / 6) ^ -0.138)End If'menghitung outside heat transfer coefficient(Hfo)Mfe = (2 * Hf / (kf * tf)) ^ 0.5Nilai_HTan = Mfe * LfeFin_eff = ((Exp(Nilai_HTan) - Exp(-Nilai_HTan)) / (Exp(Nilai_HTan) + Exp(-Nilai_HTan))) / (Mfe * Lfe)

116

Hfo = Hf * ((Fin_eff * Af) + Au) / Ab

'////////////'// STEP 3 //'////////////'menghitung outside friction factor dan pressure lossd_h = (A_t / Ab * dr) / ((2 * Lf * Nf) + 1)d_p = d_h / ((((Lf / (2 * Sf)) ^ 0.4) * (1 / ((Pt / d_h) - 1)) ^ 0.5) ^ 4)

Re_p = Ums * Den_air * d_p / vis_airfo = 1.532 * (Re_p ^ -0.25)Press_o = 2 * fo * (Ums ^ 2) * Den_air * NrPress_o_x = Press_o * 0.1016 'ubah dalam satuan mm WGPress_p_x = 0.06 * Den_fan * (Uf ^ 2) 'dalam satuan mm WGPress_p = Press_p_x / 0.1016Press_sh_x = Press_o_x + Press_p_xPress_sh = Press_sh_x / 0.1016Wfs = 9.8 * Press_sh_x * V_fan / 1000Wms = Wfs / Efan

'////////////'// STEP 4 //'////////////'menghitung inside heat transfer coefficient(Hi)Mi = FFR / (Nt * Ain)Re_i = Mi * d_i / vis_fluidGz = Re_i * Pr_fluid_d_i / L_tube

If Re_i > 10000 ThenHi = 0.0225 * (k_fluid / d_i) * (Pr_fluid ^ 0.495) * (Re_i ^ 0.795) * (Exp(-0.0225 *((Log(Pr_fluid) / Log(Exp(1))) ^ 2)))ElseIf Re_i >= 2000 And Re_i <= 10000 ThenHi = 0.1 * (k_fluid / d_i) * ((Re_i ^ (2 / 3)) - 125) * (Pr_fluid ^ 0.495) * (Exp(-0.0225 * ((Log(Pr_fluid) / Log(Exp(1))) ^ 2)))ElseIf Re_i < 2000 And Gz > 9 ThenHi = 1.75 * (k_fluid / d_i) * (Gz ^ (1 / 3))ElseIf Re_i < 2000 And Gz <= 9 ThenHi = 3.66 * (k_fluid / d_i)End If

'////////////'// STEP 5 //'////////////'menghitung tube wall resistanceRw = (d_o * Log(d_o / d_i) / Log(Exp(1))) / (2 * kw)

'////////////'// STEP 6 //'////////////'menghitung friction loss inside tubes

117

If Re_i <= 1311 Thenfi = 16 / Re_iElseIf Re_i > 1311 And Re_i < 2100 Thenfi = 0.0122ElseIf Re_i >= 2100 And Re_i < 3380 Thenfi = 0.0014 + (0.125 / (Re_i ^ 0.32))ElseIf Re_i >= 3380 Thenfi = 0.0035 + (0.264 / (Re_i ^ 0.42))End If

'menghitung pressure loss inside tubesPress_i = (4 * fi * L_tube * (Mi ^ 2)) / (2 * Den_fluid * d_i)Press_h = 0.9 * (Mi ^ 2) / (2 * Den_fluid)Press_t = Press_i + Press_h

'////////////'// STEP 7 //'////////////'menghitung overall heat transfer coefficient(Uo)Uo = ((1 / Hi) + (1 / Hfo) + Rw + Rf) ^ (-1)

End Sub

Public Sub Rumus_Induced()

'////////////'// STEP 1 //'////////////FFR = V_fluid * Den_fluidQ_fluid = V_fluid * Den_fluid * Cp_fluid * (Tin_fluid - Tout_fluid)V_air = Q_fluid / (Den_air * Cp_fan * (Tout_air - Tin_air))

'////////////'// STEP 2 //'////////////

Au = phi * Nf * dr * SfAf = phi / 2 * Nf * ((df ^ 2) - (dr ^ 2)) + (phi * Nf * df * tf)Ab = phi * drFAR = 1 - (Nf * ((df * tf) + (dr * Sf)) / Pt)Lfe = Lf * (1 + (tf / 2 * Lf)) * (1 + (0.35 * Log(df / dr) / Log(Exp(1))))Ax = FAR * AgA_t = Au + AfAfan = 0.5 * AgV_fan = V_air * Den_air / Den_fanUms = V_air / AxUf = V_fan / Afan'menghitung fin heat transfer coefficient(Hf)Re_o = Ums * Den_air * dr / vis_airIf Nr = 6 Then

118

Hf = 0.134 * (k_air / dr) * (Pr_air ^ 0.33) * (Re_o ^ 0.681) * ((Sf / Lf) ^ 0.2) * ((Sf /tf) ^ 0.1134)ElseHf = 0.134 * (k_air / dr) * (Pr_air ^ 0.33) * (Re_o ^ 0.681) * ((Sf / Lf) ^ 0.2) * ((Sf /tf) ^ 0.1134) * ((1 + (Ums / (Nr ^ 2))) ^ -0.14)End If'menghitung outside heat transfer coefficient(Hfo)Mfe = (2 * Hf / (kf * tf)) ^ 0.5Nilai_HTan = Mfe * LfeFin_eff = ((Exp(Nilai_HTan) - Exp(-Nilai_HTan)) / (Exp(Nilai_HTan) + Exp(-Nilai_HTan))) / (Mfe * Lfe)Hfo = Hf * ((Fin_eff * Af) + Au) / Ab

'////////////'// STEP 3 //'////////////'menghitung outside friction factor dan pressure lossfo = 16.36 * (Re_o ^ -0.412) * ((Pt / dr) ^ -1.54) * ((A_t / Ab) ^ 0.3)Press_o = 2 * fo * (Ums ^ 2) * Den_air * NrPress_o_x = Press_o * 0.1016 'ubah dalam satuan mm WGPress_p_x = 0.075 * Den_fan * (Uf ^ 2) 'dalam satuan mm WGPress_p = Press_p_x / 0.1016Press_sh_x = Press_o_x + Press_p_xPress_sh = Press_sh_x / 0.1016Wfs = 9.8 * Press_sh_x * V_fan / 1000Wms = Wfs / Efan

'////////////'// STEP 4 //'////////////'menghitung inside heat transfer coefficient(Hi)Mi = FFR / (Nt * Ain)Re_i = Mi * d_i / vis_fluidGz = Re_i * Pr_fluid_d_i / L_tube

If Re_i > 10000 ThenHi = 0.0225 * (k_fluid / d_i) * (Pr_fluid ^ 0.495) * (Re_i ^ 0.795) * (Exp(-0.0225 *((Log(Pr_fluid) / Log(Exp(1))) ^ 2)))ElseIf Re_i >= 2000 And Re_i <= 10000 ThenHi = 0.1 * (k_fluid / d_i) * ((Re_i ^ (2 / 3)) - 125) * (Pr_fluid ^ 0.495) * (Exp(-0.0225 * ((Log(Pr_fluid) / Log(Exp(1))) ^ 2)))ElseIf Re_i < 2000 And Gz > 9 ThenHi = 1.75 * (k_fluid / d_i) * (Gz ^ (1 / 3))ElseIf Re_i < 2000 And Gz <= 9 ThenHi = 3.66 * (k_fluid / d_i)End If

'////////////'// STEP 5 //'////////////

119

'menghitung tube wall resistanceRw = (d_o * Log(d_o / d_i) / Log(Exp(1))) / (2 * kw)

'////////////'// STEP 6 //'////////////'menghitung friction loss inside tubesIf Re_i <= 1311 Thenfi = 16 / Re_iElseIf Re_i > 1311 And Re_i < 2100 Thenfi = 0.0122ElseIf Re_i >= 2100 And Re_i < 3380 Thenfi = 0.0014 + (0.125 / (Re_i ^ 0.32))ElseIf Re_i >= 3380 Thenfi = 0.0035 + (0.264 / (Re_i ^ 0.42))End If

'menghitung pressure loss inside tubesPress_i = (4 * fi * L_tube * (Mi ^ 2)) / (2 * Den_fluid * d_i)Press_h = 0.9 * (Mi ^ 2) / (2 * Den_fluid)Press_t = Press_i + Press_h

'////////////'// STEP 7 //'////////////'menghitung overall heat transfer coefficient(Uo)Uo = ((1 / Hi) + (1 / Hfo) + Rw + Rf) ^ (-1)

End Sub

Public Sub Interpolasi_Fluid()Tf_fluid = (Tin_fluid + Tout_fluid) / 2Den_fluid = Den2_fluid - ((Den2_fluid - Den1_fluid) * (T2_fluid - Tf_fluid) /(T2_fluid - T1_fluid))Cp_fluid = Cp2_fluid - ((Cp2_fluid - Cp1_fluid) * (T2_fluid - Tf_fluid) / (T2_fluid- T1_fluid))vis_fluid = Vis2_fluid - ((Vis2_fluid - Vis1_fluid) * (T2_fluid - Tf_fluid) /(T2_fluid - T1_fluid))k_fluid = K2_fluid - ((K2_fluid - K1_fluid) * (T2_fluid - Tf_fluid) / (T2_fluid -T1_fluid))Pr_fluid = Pr2_fluid - ((Pr2_fluid - Pr1_fluid) * (T2_fluid - Tf_fluid) / (T2_fluid -T1_fluid))End Sub

Public Sub Interpolasi_Air()Tout_air = Val(Txt_Tout_air.Text)Tf_air = (Tout_air + Tin_air) / 2Den_fan = Den2_air - ((Den2_air - Den1_air) * (T2_air - Tf_air) / (T2_air -T1_air))Cp_fan = Cp2_air - ((Cp2_air - Cp1_air) * (T2_air - Tf_air) / (T2_air - T1_air))

120

End Sub

Public Sub Form_Kosong()DataCombo_Pipe.Text = ""DataCombo_Mat_Pipe.Text = ""Txt_kw.Text = ""DataCombo_Mat_Fin.Text = ""Txt_kf.Text = ""Txt_tf.Text = ""Txt_Lf.Text = ""Txt_Nf.Text = ""Txt_Sf.Text = ""DataCombo_Fluid.Text = ""Txt_Umin.Text = ""Txt_Umax.Text = ""Txt_Fouling.Text = ""Txt_Tin_fluid.Text = ""Txt_Tout_fluid.Text = ""Txt_V_fluid.Text = ""Txt_Tin_air.Text = ""Txt_Ts_air.Text = ""Txt_Efan.Text = ""

End Sub

121

LAMPIRAN D

Listing Program ACHE (Form ACHE Output)

Private Sub Cmd_Back_Click()Unload Me

End Sub

Private Sub Cmd_Finish_Click()Simpan = MsgBox("Save your data?", vbQuestion + vbYesNo, "Question")If Simpan = vbYes Then

Frm_ACHE_Save.Show vbModalCetak = MsgBox("Print your data ?", vbQuestion + vbYesNo, "Question")If Cetak = vbYes Then'MASUKKAN PERINTAH PRINT PREVIEWWith MDIForm_Utama.Report_Print

.ReportFileName = (App.Path & "\ACHE_Data.rpt")

.RetrieveDataFiles

.WindowState = 2

.WindowTitle = "Air Cooled Heat Exchanger : REPORT"

.Action = 1End WithElseExit SubEnd If

ElseFrm_ACHE_Input.HideFrm_ACHE_Output.HideEnd IfEnd Sub

Private Sub Cmd_Next_Click()Frm_ACHE_Save.Show vbModalWith MDIForm_Utama.Report_Print

.ReportFileName = (App.Path & "\ACHE_Data.rpt")

.RetrieveDataFiles

.WindowState = 2

.WindowTitle = "Air Cooled Heat Exchanger : REPORT"

.Action = 1End WithFrm_ACHE_Input.HideFrm_ACHE_Output.HideEnd Sub

Private Sub Form_Load()

If Type_ACHE = "Induced_ACHE" ThenSkema.Picture = LoadPicture(App.Path & "\Induced_ACHE.jpg")ElseSkema.Picture = LoadPicture(App.Path & "\Forced_ACHE.jpg")End If

122

Txt_Hi.Text = Round(Hi, 5)Txt_Press_i.Text = Round(Press_i, 5)Txt_Press_h.Text = Round(Press_h, 5)Txt_Press_t.Text = Round(Press_t, 5)Txt_Hfo.Text = Round(Hfo, 5)Txt_Press_o.Text = Round(Press_o, 5)Txt_Press_p.Text = Round(Press_p, 5)Txt_Press_sh.Text = Round(Press_sh, 5)'pembanding hati-hatiTxt_Uo.Text = Round(Uo, 5)Txt_Q_fluid.Text = Round(Q_fluid, 5)Txt_Q_hit.Text = Round(Q_hit, 5)Txt_Galat_Q.Text = Round(Galat_Q, 5)'dimension of the tube bundleTxt_W.Text = Round(W, 4)Txt_L_tube.Text = Round(L_tube, 4)Txt_Nr.Text = NrTxt_Nt.Text = NtTxt_Ao.Text = Round(Ao, 4)Txt_Tubes_row.Text = Tubes_rowTxt_Pt.Text = PtTxt_Pipe_type.Text = Pipe_typeTxt_Pipe_mat.Text = Pipe_matTxt_kw.Text = kw'kipasTxt_No_fan.Text = No_fanTxt_Afan.Text = Round(Afan, 5)Txt_Wfs.Text = Round(Wfs, 5)Txt_Wms.Text = Round(Wms, 5)'FinTxt_Fin_Mat = Fin_matTxt_kf.Text = kfTxt_tf.Text = Round(tf * 1000, 4)Txt_Lf.Text = Round(Lf * 1000, 4)Txt_Nf.Text = NfTxt_Sf.Text = Round(Sf * 1000, 4)Txt_V_air.Text = Round(V_air, 4)End Sub

123

LAMPIRAN E

Listing Modul Pendeklarasi Variabel dan Konstanta

'//////////////////////////////////////////////////////////'// VARIABLE DECLARATION FOR INDIRECT EVAPORATIVE COOLER //'//////////////////////////////////////////////////////////Public Temp_Out As Single 'outside dry bulb temp.Public Vca As Single 'volume flow rate for the cooled airPublic Ts As Single 'Temp. of the cooled air (leaving)Public Tstnd As Single 'Temp. Standard of the airPublic Qc As Single 'cooling capacityPublic Tca_e As Single 'Temp. of the cooled air (entering)Public Twet As Single 'Temp. of the wet air (entering)Public Ts_a As Single 'Temp. of saturated air film (on wet air side)Public Ein As Double 'cooler effectivenessPublic T_enter As Single 'Temp. of the wet air (entering)Public T_leave As Single 'Temp. of the wet air (leaving)Public c_sat As SinglePublic C As SinglePublic Cca As SinglePublic Cwet As SinglePublic NTU As SinglePublic NTU_x As Single 'looking for real NTUPublic Ein_x As Double 'looking for cooler effectivenessPublic UA As SinglePublic vel_ca As Single 'velocity of the cooled airPublic vel_wet As Single 'velocity of the wet airPublic Vwet As Single 'volume flow rate for the wet airPublic Ai As Double 'area of each platePublic s As Single 'plate spacingPublic T As Single 'plate thicknessPublic L As Single 'total plate widthPublic Jc As Single 'total of alley/celahPublic Jpt As Single 'total of platePublic Jp As Single 'total of efective platePublic At As Single 'overall heat surface areaPublic Rumus1 As SinglePublic Rumus2 As SinglePublic Rumus3 As SinglePublic Rumus4 As SinglePublic Rumus5 As SinglePublic h_dry As SinglePublic Dh As Double 'Diameter hydraulicPublic Dh_x As Double 'looking for diamter hydraulicPublic Galat_Dh As Single 'Error indicatorPublic X As SinglePublic Y As SinglePublic Aca As Single 'area of cooled air alleyPublic Pca As Single 'wetted perimeterPublic Mat As String 'plate material

124

'///////////////////////////////////////////////////////////////////'// Variabel Interpolasi dan database Indirect Evaporative Cooler //'///////////////////////////////////////////////////////////////////

Public Den_fo As Single 'density of air at supply fan outletPublic c_pa As Single 'specific heat of moist air (standard)Public Den_ca As Single 'density of the cooled airPublic Den_wet As Single 'density of the wet air = Den_foPublic K_ca As Single 'thermal conductivity of cooled airPublic K_wet As Single 'thermal conductivity of wet airPublic Vis_ca As Single 'dynamic viscosity of cooled airPublic Vis_wet As Single 'dynamic viscosity of wet airPublic Pr_ca As Single 'Prandtl number of cooled airPublic Pr_wet As Single 'Prandtl number of wet airPublic H_enter As Single 'enthalpy of wet air enterPublic H_leave As Single 'enthalpy of wet air leavePublic Kp As Single 'thermal conductivity of plate material

'////////////////////////////////////////////////'// Other variable Indirect Evaporative Cooler //'////////////////////////////////////////////////Public Re_wet As SinglePublic Re_ca As SinglePublic h_wet As SinglePublic h_ca As Single

'////////////////////////////////////////////////////////'// VARIABLE DECLARATION FOR AIR COOLED HEAT EXCHANGER //'////////////////////////////////////////////////////////

Public Fluid_Type As String 'jenis fluida yg mengalir dalam pipaPublic Umin As Integer 'overall heat transfer coefficient minimumPublic Umax As Integer 'overall heat transfer coefficient maximumPublic Tin_fluid As Single 'suhu fluida masukPublic Tout_fluid As Single 'suhu fluida keluarPublic Cp_fluid As Single 'specific heat of fluidPublic vis_fluid As Single 'viscousity of fluidPublic k_fluid As Single 'thermal conductivity of fluidPublic Pr_fluid As Single 'Prandtl number of fluidPublic Den_fluid As Single 'density of fluidPublic V_fluid As Single 'debit of fluidPublic FFR As Single 'fluid flow ratePublic Ts_air As Single 'temperature of standard airPublic Den_air As Single 'density of standard airPublic vis_air As Single 'viscousity of standard airPublic k_air As Single 'thermal conductivity of standard air

125

Public Pr_air As Single 'Prandtl number of standard airPublic Tin_air As Single '--> suhu udara masukPublic Tout_air As Single 'suhu udara keluarPublic Cp_fan As Single '--> spesific heat of air at fanPublic Den_fan As Single '--> density of air at fanPublic V_air As Single 'debit of airPublic Type_ACHE As String 'Air cooled HE typePublic Pipe_dim As String 'Pipe dimensionPublic Pipe_type As String 'Pipe typePublic d_o As Single 'outer diameter of pipePublic d_i As Single 'inner diameter of pipePublic Pt As Single 'pitch of pipePublic Ain As Single 'internal flow area of pipePublic Au As Single 'unfinned surfacePublic Af As Single 'finned surfacePublic Ab As Single 'bare external surfacePublic FAR As Single 'Free Area RatioPublic Lfe As Single 'Effective fin heightPublic Mfe As Single 'Effective mass flowPublic Fin_eff As Single 'Fin efficiencyPublic Ax As Single 'Flow area between tubesPublic Afan As Single 'Fan opening areaPublic V_fan As Single 'Flow rate at fanPublic Ums As Single 'standard velocity between tubesPublic Uf As Single 'velocity through fan openingPublic A_t As Single 'total outer area from tubes with finsPublic Re_o As Single 'Reynold outside tubesPublic Hf As Single 'Heat transfer coefficient of finned tubesPublic Hfo As Single 'Heat transfer coefficient outside tubes with finPublic d_h As SinglePublic d_p As SinglePublic Re_p As Single 'Reynold for pressure loss calculationPublic fo As Single 'friction loss outsidePublic Press_o As Single 'Pressure loss at outside tubesPublic Press_p As Single 'Pressure loss at fan and plenumPublic Press_sh As Single 'total pressure loss outsidePublic Press_o_x As Single 'satuan mm WGPublic Press_p_x As Single 'satuan mm WGPublic Press_sh_x As Single 'satuan mm WGPublic Mi As Single 'Mass flow rate inside tubesPublic Re_i As Single 'Reynold inside tubesPublic Gz As Single 'Graetz numberPublic Hi As Single 'internal heat transfer coefficientPublic Pipe_mat As String 'pipe materialPublic kw As Single 'thermal conductivity of tube wallPublic Rw As Single 'tube wall resistancePublic Rf As Single 'fouling resistancePublic fi As Single 'friction loss insidePublic Press_i As Single 'Pressure loss insidePublic Wfs As Single 'power at fan shaft

126

Public Wms As Single 'power for motor fanPublic Efan As Single 'efficiency fan and driven systemPublic Press_h As Single 'Pressure loss at headerPublic Press_t As Single 'Pressure loss total at inside tubesPublic Uo As Single 'overall heat transfer coefficientPublic P_corr As SinglePublic R_corr As SinglePublic F_corr1 As SinglePublic F_corr2 As SinglePublic F As Single 'LMTD correction factorPublic Delta_Th As SinglePublic Delta_Tc As SinglePublic Tm As Single 'mean temperature differencePublic LMTD As Single 'Log Mean Temperature DifferencePublic Q_hit As Single 'Heat load from calculationPublic Galat_Q As Single 'Error of Q

'///////////////////'// Fin dimension //'///////////////////Public tf As Single 'fin thicknessPublic Lf As Single 'fin heightPublic Nf As Single 'number of fins per metrePublic Fin_mat As String 'type material finPublic kf As Single 'thermal conductivity of finPublic df As Single 'outer diameter of finPublic Sf As Single 'fin spacingPublic dr As Single 'root fin diameter --> (dr = d_o)Public Q_fluid As Single 'Heat load for cooling fluidPublic Nb As Integer 'Number of bundlesPublic Np As Integer 'Number of passes

'///////////////////////////'// Variable for Database //'///////////////////////////Public Nt As Integer 'Number of tubesPublic Nr As Integer 'Number of rowsPublic W As Single 'bundle widthPublic L_tube As Single 'tube lengthPublic Ag As Single 'Cooler face area --> Ag = W_eff* L_effPublic Ao As Single 'Overall bare external surface'OtherPublic No_fan As IntegerPublic Tubes_row As String

'//////////////////////////////'// Variable for Interpolasi //'//////////////////////////////Public T1_fluid As SinglePublic T2_fluid As Single

127

Public Den1_fluid As SinglePublic Den2_fluid As SinglePublic Vis1_fluid As SinglePublic Vis2_fluid As SinglePublic Cp1_fluid As SinglePublic Cp2_fluid As SinglePublic K1_fluid As SinglePublic K2_fluid As SinglePublic Pr1_fluid As SinglePublic Pr2_fluid As SinglePublic Tf_fluid As SinglePublic Tf_air As Single

'//////////////////////////////////////////////////////////'// Constanta for Interpolasi dry air (between 20 - 40 C)//'//////////////////////////////////////////////////////////

Public Const T1_air = 20Public Const T2_air = 40Public Const Den1_air = 1.205Public Const Den2_air = 1.128Public Const Vis1_air = 0.00001506Public Const Vis2_air = 0.00001696Public Const K1_air = 0.02593Public Const K2_air = 0.02656Public Const Pr1_air = 0.703Public Const Pr2_air = 0.699Public Const Cp1_air = 1005Public Const Cp2_air = 1005Public Const phi = 3.141592654

'Konstanta untuk entalpi udara jenuh antara 15-25 CelciusPublic Const H1 = 59992.19Public Const H2 = 94379.78Public Const T1 = 15Public Const T2 = 25

'////////////////////'// Variable array //'////////////////////Public Array_Nt(128) As IntegerPublic Array_Nr(128) As IntegerPublic Array_W(128) As SinglePublic Array_L_tube(128) As SinglePublic Array_Ag(128) As SinglePublic Array_Ao(128) As SinglePublic Array_ID(128) As Integer

128

'VARIABEL BANTU UNTUK lnPublic G1 As DoublePublic G2 As DoublePublic G3 As DoublePublic G4 As Double

129

LAMPIRAN F

Hasil Cetak Program

viii

DAFTAR PUSTAKA

o Dewobroto, Wiryanto. 2003. Aplikasi Sain dan Teknik dengan Visual Basic

6.0. Jakarta : Elex Media Komputindo.

o Divisi Penelitian dan Pengembangan MADCOMS. 2003. Aplikasi Database

Visual Basic 6.0 dengan Crystal Report. Yogyakarta : Andi Offset.

o Kreith, Frank. 1985. Heat Transfer Principle 3th Ed. New York : McGraw -

Hill.

o Holman, J. P. 1986. Heat Transfer 6th Ed. New York : McGraw – Hill.

o Saunders, E. A. D. 1988. Heat exchangers : selection, design & construction.

London : Longman.

o Thelkeld, J. L. 1970. Thermal Environmental Engineering 2nd Ed. London :

Prentice - Hall

o Wang, Shan K. 1994. Handbook of Air Conditioning and Refrigeration. New

York : McGraw – Hill.

o http://www.microsoft.com