Barometer.
Volume 7 No.
Januari 2022, 1-9
PERANCANGAN PEMANAS AIR DENGAN SUMBER PANAS DARI
KONDENSOR MESIN REFRIGERATOR 0,5 PK
Nanang Burhan, 2Rega Dwi Adisetya, 3Oleh Oleh, 4Iman Dirja
1,2,3,4
Program Studi Teknik Mesin.
Fakultas Teknik.
Universitas Singaperbangsa Karawang burhan@ft.
id, 2rega123@gmail.
com, 3olehkrw1969@gmail.
com, 4 Imandirja68@gmail.
INFO ARTIKEL
Diterima : 08 April 2021 Direvisi : 03 Juli 2021 Disetujui : 19 Oktober 2021 Kata Kunci :
CFD.
Mesin Pendingin.
Pemanas Air.
Refrigerator.
Temperatur.
Tube
ABSTRAK
Mesin pendingin atau refrigerator sangat dibutuhkan guna membuat makanan dan kebutuhan rumah tangga lainnya agar tetap segar dan awet dengan cara menukar atau membuang panas pada makanan tersebut.
Panas yang dibuang dari refrigerator bisa dimanfaatkan untuk kebutuhan alat pemanas dengan menggunakan prinsip penukar panas.
Tujuan dari penelitian ini yaitu merancang sebuah alat pemanas air dengan memanfaatkan panas dari kondensor mesin refrigerator 0,5 PK sebagai keuntungan tambahan.
Perancangan dimulai dengan identifikasi permasalahan, menghitung kebutuhan panas, menentukan dimensi dan juga komponen utama pemanas air.
Berdasarkan hasil analisa di mana dimensi tube sebesar diameter 8 mm, tebal 2 mm dengan panjang sebesar 0,5 meter dan tangki berkapasitas 20 liter, didapatkan bahwa refrigerator 0,5 PK dengan Freon yang keluar sebesar 65oC hanya mampu memanaskan air sebanyak 3 Kg dari temperatur 28o menjadi 60o dalam waktu 59 menit, dengan beban panas sebesar 130,74 Watt dan hasil yang dicapai dari CFD menunjukkan panas yang masuk pada tube sebesar 65oC akan berkurang setelah mencapai 1/3 dari panjang tube.
PENDAHULUAN
Umumnya mesin refrigerator atau disebut kulkas yang digunakan pada rumah tangga digunakan hanya untuk menyimpan makan atau sayuran agar tetap awet dan segar.
Mesin kulkas ini lebih banyak digunakan karena memiliki keunggulan-keunggulan diantarannya bentuk yang sederhana dan kompak.
Dalam sistem pendinginannya, lemari es terdiri dari beberapa komponen.
Pertama, bahan pendingin atau refrigerant .
mumnya menggunakan Freo.
merupakan zat yang oleh kompresor ditekan dan mengalir dalam sistem, dapat berbentuk gas atau cair, untuk menyerap panas dari evaporator dan membuangnya di kondensor.
Kedua kompresor, yang berfungsi menaikkan tekanan dan temperatur refrigerant dari rendah menjadi tinggi .
efrigerant dalam fase ua.
Dengan adanya perbedaan ini, menyebabkan refrigerant dapat mengalir dari evaporator ke kondensor pada bagian yang paling atas.
Ketiga kondensor, merupakan sebuah alat penukar kalor dimana refrigerant melepas kalor ke udara luar.
Disini refrigerant berubah menjadi cair dengan suhu ruangan atau suhu dingin lanjut, tetapi tekanannya masih tetap tinggi.
Cairan ini akan mengalir ke pengering, sebagai komponen ketiga.
Mesin refrigerator atau mesin pendingin bekerja menggunakan prinsip dasar proses pendinginan atau refrigerasi yang pada hakekatnya adalah proses memindahkan energi panas dari satu lingkungan ke lingkungan lainnya dengan cara-cara tertentu.
Hukum termodinamika yang menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan sangat penting dalam pengoperasian sistem ini.
Bagian dari mesin kulkas ini terdiri dari ruang pendingin, freezer yang diletakkan di bagian dalam lemari ruang pendingin yang dikondisikan dan kondensor sebagai pembuang panas yang diletakkan di bagian luar ruang dan ditempatkan pada plat pembuang panas di bagian belakang.
ISSN: 1979-889X .
ISSN: 2549-9041 .
http://w.
samping-sampingnya kulkas.
Panas dari makanan atau sayur-sayuran dalam ruangan pendingin diserap oleh evaporator kemudian diangkut oleh refrigerant dan dialirkan ke kondensor untuk selanjutnya dibuang ke lingkungan melalui plat-plat tersebut.
Pembuangan panas melalui dinding atau plat-plat akan terasa panas pada saat terjadi pengangkutan sumber panas dari makanan.
Dengan perpindahan panas konveksi alamiah panas tersebut kemudian panas berpindah ke lingkungan Temperatur plat-plat tempat pembuangan panas tersebut memiliki temperatur sekitar 40-50oC.
Pada bagian keluar kompresor menuju kondensor tempat aliran Freon bersirkulasi, temperatur pipa tembaga memiliki temperatur antara 50-65oC.
Untuk melakukan proses pemindahan panas pada mesin refrigerator ini diperlukan suatu alat yang dinamakan alat penukar panas.
Penukar panas (Heat Exchanger.
HE) merupakan suatu alat yang berfungsi untuk memindahkan energi panas melalui dinding atau sekat.
Berpindahnya panas tersebut karena adanya perbedaan energi diantara kedua daerah/zat Perpindahan panas tersebut melibatkan parameterparameter penting dari kedua daerah/zat tersebut.
Ditinjau dari laju aliran panas yang dibuang oleh kondensor ke udara, mesin pendingin atau kulkas akan memiliki nilai ekonomi yang tinggi bila panas yang dibuang Salah satu pemanfaatan dari panas yang dibuang dari refrigerator adalah menjadikan panas buangan itu sebagai pemanas air dengan menggunakan prinsip kerja penukar panas.
Pada penelitian ini akan menyajikan AuPerancangan Pemanas Air dengan Sumber Panas dari Kondensor Mesin Refrigerator 0,5 PKAy.
Dengan melakukan modifikasi kondensor mesin refrigerator satu pintu untuk pemanas air dengan kapasitas 20 liter.
Modifikasi kondensor yang dirancang berupa heater dengan sumber panas dari aliran Freon dan memiliki kemampuan yang sama dengan kemampuan kondensor.
Bila beban pemanasan pada PERANCANGAN PEMANAS AIR DENGAN SUMBER PANAS
DARI KONDENSOR MESIN REFRIGATOR 0,5 PK
penukar panas ini terpenuhi maka panas dari refrigerant akan dibuang melaui kondensor dan selanjutnya memanaskan air.
II.
Identifikasi Masalah Perancangan dimulai dengan melakukan identifikasi masalah dan mencari studi kasus.
Identifikasi masalah meliputi hasil pengamatan dari permasalahan yang ada di lingkungan masyarakat dan juga dari hasil studi terkait topik-topik yang sudah ada sebelumnya.
Pada studi kasus ini, perancangan dibuat dengan cara memodifikasi penukar panas kondensor yang dipasang antara pipa saluran kompresor dan katup expansi.
Perancangan penukar kalor ini memanfaatkan panas yang dibuang oleh kondensor.
Laju aliran panas pada kondensor memiliki temperatur yang masih besar yaitu 65oC dan dapat dimanfaatkan untuk menghangatkan air.
Berdasarkan hasil pengukuran pada pipa tembaga bagian outlet kompresor diperoleh temperatur sebesar 50 Ae 65oC.
Laju aliran panas ini dibuang begitu saja ke lingkungan tanpa memberikan keuntungan lain pada sistem pendingin yang dipakai.
sehingga perlu alat lain yang mampu mengubah panas menjadi bermanfaat pada mesin pendingin tersebut.
Pembuatan Model dan Simulasi Pembuatan model dan simulasi ini dilakukan menggunakan CFD yang terintegrasi dengan Ansys 14.
bit untuk melihat distribusi termal dan laju aliran panas yang terjadi pada Freon dan pipa yang terbenam dalam air.
Selanjutnya metodologi atau alur proses pada penelitian ini secara jelas dapat dilihat pada Gambar 1.
Pengumpulan Data Dalam metode pengumpulan data langkah-langkah yang digunakan sebagai berikut :
Menentukan kemungkinan penukar panas sebagai pemanas air dengan memanfaatkan panas yang dibawa oleh refrigerant dalam saluran sirkulasi Menentukan pemasangan sistem penukar panas yang dirancang ke dalam rangkaian sirkulasi refrigerant mesin pendingin.
Mengukur besarnya temperatur keluar dari kompresor saat beroperasi.
Menentukan aliran air yang dibutuhkan untuk menyerap panas.
Menentukan jenis material yang digunakan sebagai penukar kalor.
Menentukan jenis refrigerant.
Menentukan dimensi dari penukar kalor.
Menentukan jenis aliran yang digunakan apakah aliran searah atau aliran berlawanan arah.
Pemilihan Komponen Utama Pemanas Air Pemilihan komponen utama pemanas air dilakukan berdasarkan kebutuhan perancangan yang sudah Komponen-komponen yang dipilih harus benar-benar sesuai guna memaksimalkan hasil dari perancangan yang dibuat.
METODE PENELITIAN
Dalam melaksanakan penelitian, beberapa langkah yang dilaksanakan oleh peneliti meliputi:
Perhitungan Data Menghitung besarnya laju aliran panas pada kondensor yang dapat dimanfaatkan untuk memanaskan air.
Menghitung luas perpindahan panas yang dipakai sebagai penukar panas yang ditempatkan pada wadah penampung air.
ISSN: 1979-889X .
ISSN: 2549-9041 .
http://w.
Gambar 1 Diagram alir penelitian i.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Dimensi dan Jenis Material Mesin refrigerator pemanas air ini dibuat dengan Mesin pendingin refrigerator atau kulkas tipe satu pintu kapasitas listrik 0,5 PK.
Bagian ini yang digunakan adalah kondensor nya, keluar dari kompresor.
Freon masuk ke dalam penukar panas spiral yang dirancang.
Keluar dari penukar kalor yang spiral Freon kemudian masuk ke kondensor.
Tangki air dengan kapasitas penyimpan 20liter air.
Pemilihan tangki air sebesar ukuran 1 galon .
dibatasi oleh kemampuan mesin pendingin Barometer.
Volume 7 No.
Januari 2022, 1-9 yang mempunyai kapasitas kecil yaitu 0,5 PK.
Letak tangki air berada di atas mesin pendingin atau Pipa / tube terbuat dari tembaga berukuran yI 8 mm dan tebal 0,2 mm sepanjang 0,5 meter.
Pipa tersebut digulung spiral menjadi 2 gulungan dan digunakan untuk mengalirkan Freon dari mesin Shell dari tube baja tahan karat berukuran 0.
x 0,20 m.
Rancangan penukar panas ini menggunakan air sebagai media pendinginnya yang diletakkan pada wadah atau tangki dengan temperatur 28o-30o C.
Kemudian pada saluran refrigerant sisi masuk ke kondensor dipasang penukar panas sebagai pemanas air.
sebelum dan sesudah modifikasi dapat dilihat pada Gambar 2 ycOyca = ya Ea Va = volume air, m3 A = luas penampang shell, m2 ya= p "! " .
Ds = 0.
h = panjang shell, m h = 0.
maka volume air dalam shell adalah :
ycOyca = p .
15 yc.
$ 2 yco ycOyca = 0.
0035325 yco% Perhitungan Desain kebutuhan Panas dan Penukar Panas Panas Tersedia dari Kondensor yayc = & b (()*(A.
,# .
g = 9.
81 m/s2 b = 1/Tr Gambar 2 Modifikasi kondensor dengan spiral heat exchanger.
kondisi sirkuit asal pabrik.
penambahan spiral heater.
Berikut merupakan data pengukuran temperatur dapat dilihat pada Tabel I.
TABEL I
DATA PENGUKURAN TEMPERATUR
BAGIAN
SIMBOL
TEMPERATURE .
C) Pipa sisi masuk kondensor Pipa sisi keluar kondensor Kondisi awal air Temperatur pelat Th1 Th2 Tc1 Pengukuran temperatur Freon diukur pada sisi masuk dan keluar dari pipa penukar panas .
Pengukuran dilakukan pada bagian luar pipa-pipa yang menuju maupun yang keluar dari kondensor menggunakan termokopel Pengukuran ini sebetulnya kurang akurat tetapi hasil yang diperoleh mendekati temperatur Freon yang diukur.
Ujung-ujung dari thermometer digital ditempelkan pada pipa-pipa tersebut dan dilindungi oleh silicon greace untuk menghindari dari temperatur udara luar.
Adapun kebutuhan air panas adalah sebagai berikut:
= 0.
ycNyc = 50oC ycNAu = 28 oC n = 15.
69 106 m2/s yco 81 $ 0.
Oe .
- ya 1.
2% yco ya yc yayc = .
69 10*.
)$ yco$ /yc yayc = 38842534488.
Dari tabel udara diperoleh bilangan prandtl sebesar 0.
sehingga bilangan Nuselt untuk udara pada plat vertikal NuL = 0,555 ( Gr P.
1/4 NuL = 0,555 .
708 )1/4
NuL = 226.
ISSN: 1979-889X .
ISSN: 2549-9041 .
http://w.
PERANCANGAN PEMANAS AIR DENGAN SUMBER PANAS
DARI KONDENSOR MESIN REFRIGATOR 0,5 PK
Koefisien perpindahan panas konveksi alamiah untuk udara konduktivitas termal sebesar 0.
02624 W/m- C yang bergerak alamiah pada plat vertikal adalah:
/0 1
EaAycaycy = ,$ EaAycaycy = .
02624 W/m- C 2 yco ycENyca = Eaycaycy yaycy .
cNyc Oe ycNA.
ycO ycENyca = 4.
942 $ 2.
2 yco 0.
5 yc.
Oe .
- ya yco ya 462 kg 3544 yccyceycycnyco ycoNyca = 0.
000977 ycoyci/yc Thk = Temperatur Freon keluar kondensor ycENyca = ycoNyce yaycyyce .
cNEayco Oe ycNEayc.
dimana panas jenis Freon 978,1 34%5 temperatur Freon masuk kondensor sebesar 65oC dan keluar sebesar 40oC, maka diperoleh laju aliran massa Freon sebesar:
6%7.
#9 :.
@*#.
* A
'(% )
Thk = 40oC Tcm = Temperatur air awal Tcm = 28oC Tck = Temperatur air keluar Tck = 60oC ycoNyce = 0.
005334 ycoyci/yc ycoNyca = .
Thm = 65oC
Laju Alir Massa Freon
=9>,6
ycoNyca = Menentukan LMTD Thm = Temperatur Freon masuk kondensor ycENyca = 130.
47 ycOycaycyc ycoNyce = Laju Aliran Massa Air Sehingga panas yang dibuang ke udara melaui dinding plat .
epan dan belakan.
Qa = 3.
462 kg 4174 J/kg K .
Oe .
Qa = 462412.
416 Joule sehingga waktu pemanasan air yang dibutuhkan selama:
416 ya yc= 47 ya/yc yc = 3544 yccyceycycnyco yc = 59 ycoyceycuycnyc EaAycaycy = 4.
942 ycO/yco$ ya Maka LMTD dengan persamaan 2.
8 adalah:
Kebutuhan Energi Panas Air Qa = ma Cpa (Ta Oe T.
LMTD = Dimana :
LMTD =
ma = massa air, kg/s ma = ra Va (CDE*CF.
* (CD3*CFE)
(,-.
/,0')
(,-'/,0.
Oe .
Oe .
Oe .
Oe .
Oe .
LMTD = 7,996oC Va = Volume air dalam tangki, m3 Va = 0.
0035325 yco ra = rapat massa air, kg/m3 ra = 980 kg/m3 Perkiraan Koefisien Perpindahan Panas Global Pada penelitian ini fluida kerja terdiri atas Freon dan fluida air.
Dari nilai kira-kira koefisien perpindahaan panas global U berkisar antara 280 Ae 850 W/m2oC.
Harga U dipilih nilai terendah yaitu 705,65 W/m2oC.
mair = 980 kg/m 0.
0035325 yco Luas Perpindahan Panas ma = 3.
462 kg Temperatur awal air To dalam tangki adalah 28oC dan temperatur akhir Ta yang diharapkan adalah 60oC dengan panas jenis air sebesar Cp = 4174 J/kg K.
ISSN: 1979-889X .
ISSN: 2549-9041 .
http://w.
JFN
AI = L M GNCO
Faktor koreksi F dari beda temperatur antara sisi masuk dan keluar untuk setiap perbandingan R dan P, diperoleh:
Barometer.
Volume 7 No.
Januari 2022, 1-9
CFP*CFQ
CDP*CDQ
Oe .
Q C
Oe .
F C
Tf = 52.
5 Q C
Dan untuk P :
CDQ*CDP
CDQXCDP
Tf = 65
R = 1,214
P = CFP*CDP
Tf = .
Oe .
Q C .
Oe .
Q C Diperoleh sifat-sifat Freon:
AAf = 0,0000254 kg/m s kf = 0,072 W/moC rf = 1305,8 kg/m3 Pr = 3,5 Kecepatan aliran Freon dalam pipa berdiameter hidrolik yI7,6 mm adalah :
ENV
P = 0,636 = 0,7
Vf = Dari grafik diperoleh faktor koreksi sebesar F = 0,7, sedangkan untuk koefisien perpindahan panas global sementara dipilih 705.
65 W/m2 oC sesuai dalam gambar bab II.
Maka luas perpindahan panas pada pipa bagian luar Dimana luas penampang aliran pipa bagian dalam Ao = 6%7.
#9 R/T
7,9 97@,.
@ " % 9,==.
% 5
rV UPY Aid = Aid = p OP" .
p 0,0076$ Ao = 0,033 m$ Aid = 0,0000453 m$ Dengan demikian panjang pipa .
yang digunakan sebagai penukar panas spiral adalah:
Maka kecepatan aliran dalam pipa adalah :
Vf = .
p OQ 005334 ycoyci/yc 1305,8 kg/m % 0,0000453 m$ Vf = 0,0901 m/s 0,033 m$ Maka bilangan ReynoldAos diperoleh:
L = 1.
Sehingga luas perpindahan panas bagian dalam pipa tembaga Ai adalah:
Ai = p Di L Red = 1305,8 kg/m% 0,0901 s 0,0076 m 0,0000254 kg/m s Red = 3521.
Ai = p (.
Oe 2.
/1.
dari Red, maka aliran tersebut adalah jenis aliran Dengan persamaan 2.
15 maka diperoleh:
Ai = 0,026 m$ Nud = 0,023 Red0,8 Pr0,4 Koefisien Panas Pada Pipa 1 Konveksi Paksa Freon di dalam Pipa Konveksi paksa di dalam pipa berdasarkan bilangan ReynoldAos dapat dihitung dengan persamaan 2.
Nud = .
,023 122855,50,.
3,50,4 Red = rV WV O
AAV
ISSN: 1979-889X .
ISSN: 2549-9041 .
http://w.
NuL = 164.
sehingga koefisien perpindahan panasnya hAci adalah:
Z[Y 3V
hAci = .
Dengan diamater dalam pipa Di = 7,6 mm = 0,0076 m dengan temperatur rata-rata dari sisi masuk Thi = 65oC dan dari sisi keluar Tho = 40 oC adalah:
hAci = 7 0,072 W/m Q C 0,0076 m hAci = 1560.
3 W/m$ Q C
PERANCANGAN PEMANAS AIR DENGAN SUMBER PANAS
DARI KONDENSOR MESIN REFRIGATOR 0,5 PK
Air di Luar Pipa Luas frontal aliran yang dilewati oleh air yang melewati pipa-pipa dalam shell dalam arah tegak lurus dengan pipa adalah:
At = As Ae Aid Dimana :
Sehingga luas frontal shell tanpa pipa As adalah:
As = p Ds2 / 4 As = 3.
2 m / 4 As = 0,0177 m2 Maka luas frontal shell At dengan pipa adalah:
Maka At adalah:
Maka kecepatan air sepanjang dalam shell adalah:
EN]
Rel = 1102,8 Untuk aliran yang melewati plat datar sepanjang L = 0,6 meter termasuk ke dalam aliran laminer.
Bilangan Nusselt untuk aliran tersebut adalah:
Eammul = 0,332 Rel6/$ Pr6/% .
Eammul = 21,79 Maka koefisien perpindahan panas rata-rata antara air dengan bagian luar pipa sebanyak Nt tembaga adalah:
Z[_ .
hAco = G
21,79 0,637 I
hAco = 0,008 M hAco = 1735,94 W/m$ Q C 2 Konduksi Bahan pipa yang digunakan adalah pipa tembaga dengan konduktivitas termal ka = 386 W/m oC, sehingga persamaannya adalah:
0,0374 kg/s Va = 980 % 0.
177 m $ Va = 0,00192 m/s $p 3` G ( CP*CQ) QNk = 4%/" Maka tahan termal pada pipa adalah:
W] G
AA]
Ta = CFPXCFQ
Q C
Rk = $ p46/" 3` G
7,6/2
Rk = 2 p 386 Q 1,09m Rk = 5,3 10*9 m$ Q C/W Faktor Pengotoran Harga untuk pengotoran yang terjadi pada air di bagian luar pipa adalah Rfo = 0,0002 m$ Q C/W dan untuk Freon di dalam pipa Rfi adalah 0,0002 m$ Q C/W.
Ta = 44 Q C Diperoleh :
ra = 993 kg/m3 a = 6,82 10-4 kg/m.
Pr = 4,53 Ka = 0,637 W/m C Sehingga bilangan ReynoldAos sepanjang pipa adalah:
Rel = 4%/" _Ha Dimana sifat-sifat air diperoleh dari temperatur ratarata sisi masuk dan keluar air adalah:
Ta = .
_Ha 46/" b Bilangan ReynoldAos untuk air dalam shell adalah:
Rel = .
Eammul = 0,332 .
6/$ .
Va = .
U^ 0,00192 s 0,6 m 6,82 10*# kg/m.
ISSN: 1979-889X .
ISSN: 2549-9041 .
http://w.
Koefisien Perpindahan Panas Global Perpindahan panas dari fluida panas yaitu Freon ke fluida dingin air diperoleh sebagai berikut:
Uo = 4%/" XcVQXcVP X
" < '= > ?@
76 -0%
7% 89:
Barometer.
Volume 7 No.
Januari 2022, 1-9 Uo = " J B,DA" .
" 89H D,E
B,DA" .
AFEB.
# 2X
B,ED# .
" < #IE % B,E.
" % )
7,777$
" % ) B,DA" .
X7,777$
2 B,ED# .
" AD#F,KL 2/.
" % )
Uo = 600,8 W/m2 C Persentase perbedaan harga U sebagai perkiraan awal dan Uo hasil perhitungan adalah:
%U =
%U =
M*MQ
O 100
600,8 Oe 705.
O 100
Gambar 4 Geometri penukar panas spiral
%U = 0,149
Membuat Mesh Selain membangun mesh pada geometri tersebut, dilakukan inisialisasi pada bagian-bagian geometri tersebut seperti pada Tabel II.
Maka harga U awal dikoreksi kembali dengan memasukkan Uo ke tahap awal perhitungan.
Dimensi Shell dan Tube Desain untuk shell dibatasi oleh ukuran panjang kondensor Lc = 0,2 meter dan diameter Lt = 0.
15 meter.
Secara simulasi desain Shell and Tube secara jelas dapat dilihat pada Gambar 3.
TABEL II
BOUNDARY CONDITIONS
INISIAL
TYPE
BAGIAN
Aliran Freon masuk Aliran Freon keluar Aliran air masuk Aliran air keluar Dinding isolasi In freon Out freon In water Out water Wall Mass flow inlet Pressure Outlet Mass flow inlet Pressure Outlet Wall Kemudian untuk gambar hasil mesh dan inisialisasi dapat dilihat pada Gambar 5.
Gambar 3 Dimensi spiral Urutan Pemodelan Geometri Pada Ansys 14.
5 pembuatan geometri dilakukan secara bertahap dari mulai sketch sampai objek 3D penukar panas spiral dan heat tank.
Secara jelas dapat dilihat pada Gambar 4.
ISSN: 1979-889X .
ISSN: 2549-9041 .
http://w.
Gambar 5 Mesh penukar panas spiral CFD Post Distribusi temperatur dan panas dapat dilihat pada Gambar 6.
PERANCANGAN PEMANAS AIR DENGAN SUMBER PANAS
DARI KONDENSOR MESIN REFRIGATOR 0,5 PK
selisih antara panas dari Freon dengan air adalah:
DT = 214.
1322 - 220.
DT = -6 Watt Gambar 6 Distribusi temperatur pada freon Pada tahap ini, pembuatan model dan simulasi yang dilakukan selesai.
Bila hasil akhir tidak sesuai maka perlu dilakukan revisi dimulai dari geometri hingga hasil simulasi.
Pada Gambar 7 diperlihatkan hasil kontur temperatur.
Gambar 8 Distribusi temperatur pada freon dan air dalam penukar panas IV.
Gambar 7 Kontur temperatur penukar panas Hasil Simulasi CFD Pada simulasi ditunjukkan hasil distribusi pada Freon dan air dalam penukar panas seperti pada Gambar 8.
Berdasar hasil repor untuk perpindahan panas untuk Freon diperoleh sebagai berikut:
Total Heat Transfer Rate .
-------------------------------- -------------------in_freon out_freon ---------------- -------------------Net Sedangkan untuk panas yang diterima air adalah:
Total Heat Transfer Rate .
-------------------------------- -------------------in_water out_water ---------------- -------------------Net ISSN: 1979-889X .
ISSN: 2549-9041 .
http://w.
KESIMPULAN
Mesin pendingin refrigator atau kulkas tipe satu pintu dengan ukuran 0,5 PK mempunyai temperatur Freon keluar dari kompresor sebesar 65oC mampu memanaskan air sebanyak 3 kg.
Proses pemanasan air dari temperatur 28oC menjadi 60oC membutuhkan waktu selama 59 menit.
Beban panas yang diserap oleh air besarnya sama dengan beban panas yang dibuang oleh kondensor melaui plat dinding belakang mesin pendingin sebanyak 130,74 Watt.
Komponen utama penukar kalor adalah tube dari pipa tembaga berbentuk spiral berfungsi sebagai penukar panas dari Freon ke air.
Shell berfungsi sebagai tangki air yang akan dipanaskan.
Panjang tube yang digunakan adalah 1.
m dengan diameter pipa tube sebesar 8 mm dengan 2 mm.
Sedangkan untuk dimensi shell memiliki 15 m dengan panjang 0.
2 meter.
Pemasangan penukar kalor ini diletakan setelah pipa atau tube keluar dari Panas yang dibuang akan dimanfaatkan oleh penukar panas spiral untuk memanaskan air sebelum dibuang ke lingkungan.
Hasil yang dicapai dari simulasi menggunakan CFD, menunjukan bahwa panas yang masuk ke dalam tube memiliki temperatur 65oC pada jarak 1/3 dari panjang tube akan berkurang.
Ini terjadi perpindahan panas yang tidak seragam pada seluruh permukaan tube.
Temperatur air dalam shell tetap akan meningkat terutama pada bagian permukaan tangki air.
Temperatur air dalam tangki hanya mencapai 54oC bila dilihat dari distribusi temperatur pada air dan Freon.
Barometer.
Volume 7 No.
Januari 2022, 1-9
DAFTAR RUJUKAN
Antony.
Dachry.
Efek Kekasaran Pipa terhadap Gesekan.
Tugas Akhir.
FT Universitas Indonesia.
Arora.
Refrigeration and Air Conditionong.
Second Edition.
Tata McGraw_Hill Inc.
Singapore, .
Aziz.
Azridjal.
Performansi Mesin Refrigerasi Kompresi uap Terhadap Massa Refrigeran Optimum Menggunakan Refrigeran Hidrokarbon.
Jurnal Teknik Mesin.
Vol 2.
No 1, 2005, pp 29-33.
Cengel.
Yunus A.
, dan Boles.
Michael A.
Thermodynamics An Engineering Approach, 7th Edition.
McGraw Hill Companies.
New York, 2011.
Dincer.
Ibrahim.
Refrigeration System and Applications.
Second Edition.
Wiley.
UK, 2010.
Holman.
Jasfi.
Perpindahan kalor.
Edisi ke Enam.
Erlangga.
Jakarta, 1986.
Kakak.
Sadik & Liu.
Hongtan.
Heat Exchangers.
Selection.
Rating, and Thermal Design.
Second edition.
CRC Press.
New York, 2002.
Kreit.
Frank.
Perpindahan Panas.
Third Edition.
Mc Graw-Hill.
New York, 1994.
Perkins Reynolds.
Harahap.
Filino.
Termodinamika Teknik.
Edisi kedua.
Erlangga.
Jakarta, 1991.
Sumarjo, jojo.
Ratna Dewi Anjani, dan Aa Santosa.
Perencanaan Alat Penukar Kalor Untuk Pengering Kain dengan Memanfaatkan Energi Panas dari Gas Buang Mesin Diesel.
Jurnal Barometer.
Vol.
3 No 1.
Januari, 2018.
White.
Frank.
Fluid Mecahanics.
Mc Graw Hill.
USA, 1994.
ISSN: 1979-889X .
ISSN: 2549-9041 .
http://w.