ANALISA DESAIN DAN PERFORMA KONDENSOR PADA SISTEM REFRIGERASI ABSORPSI UNTUK KAPAL PERIKANAN
Mochamad Isa Anshori 4207 100 095 Jurusan Teknik Sistem Perkapalan Fakultas Teknologi Keluatan Institut Teknolgi Sepuluh Nopember Surabaya 2011
Dapat mengurangi berapa banyak es balok? Bagaimana desain kondensor yang efektif dalam sistem s ste pendingin pe d g ini? Type kondensor mana yang akan digunakan pada sistem pendingin ini?
Mengurangi Es balok sebesar 25% dari 200 Es balok. Merancang e a ca g suatu komponen o po e kondensor o de so da dari s sistem ste pendingin absorbsi sebesar 3,8018 Kw. Membuat kondensor dari sistem pendingin absorpsi dengan skala sebenarnya.
Prinsip kerja refrigerasi absorbsi
Prinsip kerja refrigerasi absorbsi Panas untuk sistem refrigrasi absorpsi uap dapat diberikan d be a o oleh e limbah ba pa panas as ya yang gd diambil a b da dari proses,generator diesel,dll. Dalam kasus tersebut sistem absorpsi memerlukan listrik hanya untuk menjalankan pompa.Tergantung pada suhu yang diperlukan dan biaya energy,mungkin akan ekonomis apabila membangkitkan panas/steam untuk mengoperasikan sistem absorpsi.
KONDENSOR Kondensor adalah salah satu jenis alat penukar kalor (heat exchanger) untuk mengkondensasi uap menjadi zat cair. Macam-macam kondensor Kondensor dengan pendinginan air (water
cooled)
Kondensor dengan pendinginan udara (air
cooled)
K d d di i i Kondensor dengan pendinginan campuran air dan udara (evaporative)
Kondensor dengan pendinginan air (water
cooled)
kondensor ini punya 3 type, type yaitu : 1. Shell and tube 2 Shell and coil 2. 3. Double tube
Kondensor dengan pendinginan udara (air
cooled)
Faktor penting untuk menentukan kapasitas kondensor adalah :
1. Luas permukaan yang diinginkan. 1 diinginkan 2. Jumlah udara permenit yang dipakai untuk g mendinginkan. 3. Perbedaan suhu antara bahan pendingin dengan udara.
parameter
Heat Exchanger Type
Type/Value Do
=
0 0127 0,0127m
Di
=
0,0117m ,
Cooling water inlet temp.
27
0C
Cooling water outlet temp.
29
0C
Mass flow rate (m)
0,455
kg/s
Condensor Load (Qc)
3,8018
Kw
Condensing water vapour temp. Condensing water vapour pressure Condensing water vapour mass flow rate
100 to 45
0C
9,58
kPa
0,0015
kg/s
poperti air pendingin pada temperatur (27+29)/2=28 (27+29)/2 28 0C v K Pr C Cp
=997,5 =8,365E-07 8 365E 07 =0,61 =5,72 =4178 4178
kg/m3 m2/s / w/m0c
m
=Qc/(Cp*∆t) =3802/(4178 x 2) =0,454978 kg/s
J/K 0C J/Kg
Kondensor diletakkan secara horizontal sehinggan diberikan heat transfer coeffisien rata-rata
Dimana, hm =koeffisien rata-rata perpindahan panas (W/m2 0C) g = gaya gravitasi (m/s) 1 = massa jenis air (kg/m3) v = massa jenis uap air (kg/m3) = kalor laten (Kj/Kg) hfg = konduktivitas thermal (W/m0C) k1 Do = diameter luar tube (m) 1 = viscositas absolut air (Kg/ms) = temperatur uap (0C) Tv Tw = temperatur dinding (0C)
Temperatur rata-rata dari condensor d d ffilm l adalah d l h (45+28)/2 ( ) = 36,50C 1 = 993 kg/m3 v = 1,1774 kg/m3 hfg = 2415,8 2415 8 J/K J/Kg k1 = 0,632 W/m0c 1 = 0,000651 Kg/ms 0C Tv =45 45 0C Tw = 28 g= 9,8 m/s2
hm = 1857,43 W/m2 0C
koeffisien perpindahan panas keseluruhan (U) adalah:
Dimana: D0 = diameter luar tube (m) Di = diameter dalam tube ((m)) Fi & F0 = faktor kesalahan (fouling factor) pada luar dan dalam permukaan tube = 0.09x10-3 m2 0C/W k = konduktivitas thermal pada material (W/mK) (karena material yang digunakan stainless steel maka nilai konduktivitas thermalnya adalah 16 W/m-0C untuk suhu 25 0C )
U
= 969,3597 W/m2 0C
Setelah nilai U (koeffisien panas rata-rata) selanjutnya akan menghitung ∆Tm dengan menggunakan rumus:
= Perbedaan temperatur panas dan dingin fluida pada waktu masuk =Perbedaan Perbedaan temperature panas dan dingin fluida pada waktu keluar
∆T0 = 71 0C ∆TL = 18 0C
Setelah ∆Tm diketahui dapat dicari berapa luasan yang dibutuhkan untuk mendinginkan refrigran yang masuk ke kondensor.
A = 3801,8 / 969,3597 x =0,587599 m²
t = 14,73 meter (diambil 15 meter).
Spesifikasi Tube yang akan dijadikan kondensor
Data dan Ukuran Kondensor Tube: Panjang (L) Di Diameter t luar l (D0) Diameter dalam (Di)
= 15000 = 12,7 12 7 = 11,7
Shell:
= 750 mm = 300 mm = 297 mm
Panjang (L) Diameter luar (D0) Diameter dalam (Di)
mm mm mm
Performa Kondensor
Berikut adalah hasil analisis matematis dengan memvariasikan perbedaan b d suhu h air i untuk k mendinginkan di i k refrigran. f i Performa Kondensor 3900 3700 Qc (Kw w)
3500 3300 3100 performa kondensor
2900 2700 2500 4
5
6 ∆Tm (⁰C)
7
generator
kondensor
evaporator absorber
Foto sistem pendingin absorpsi
Refrigran g masuk
Air masuk
Refrigran keluar
Air keluar
Gambar alat kondensor
Gambar kondensor tampak samping & tampak atas
Berdasarkan dari apa yang telah dihitung di atas tentang desain dan pembuatan kondensor pada sistem pendingin absorpsi maka, dapat disimpulkan sebagai berikut: Dari hasil perhitungan bahwa sistem pendingin ini didesain untuk dapat mengurangi 25% es balok. Untuk menghasilkan kapasitas (Qc) sebesar 3,8018 3 8018 Kw pada kondensor dibutuhkan tube sepanjang 15 meter dengan diameter luar 12,7 mm, dan diameter dalam 11,7 mm dengan diameter shell sebesar 300 mm, mm dan memiliki panjang 750 mm. mm Semakin besar kapasitas kondensor maka ukuran tube yang dibutuhkan akan semakin panjang, jadi ukuran kondensor berbanding lurus dengan besarnya kasitas yang dihasilkan.
Nilai ∆Tm juga berpengaruh pada besar kecilnya kapasitas yang dihasilkan kondensor. Semakin kecil nilai ∆Tm semakin kecil pula kapasitas kondensor yang dihasilkan, sebaliknya semakin besar nilai ∆Tm maka, semakin besar kapasitas yang dihasilkan. Dari beberapa type kondensor dipilih kondensor dengan type “shell “ h ll and d tube”. b ” Type tersebut b d l h karena dipilih k d l dinilai paling efektiv diterapkan dalam sistem refrigrasi absorbsi ini. Hal ini dikarenakan dengan menggunakan pendinginan air i maka k proses pengkondensasian k d i akan k l bih cepatt dan lebih d efektif,juga relatif murah/ekonomis.
