56
LAMPIRAN 1 Data Hasil Penelitian
Suhu pendingin primer
Suhu pendingin sekunder
Waktu (menit) Masuk 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360
34 34 35 36 36 36 37 37 37 38 38 38 38
keluar 32 32 32 33 34 34 34 34 34 34 34 34 34
masuk 28 30 31 31 31 32 32 32 32 32 32,5 32,5 32,5
keluar 29 31,5 32 33 33,5 33,5 33,5 34 34 34 34 34 34
57
LAMPIRAN 2 Perhitungan kalor yang Dipindahkan penukar panas (heat exchanger) tipe tabung dari teras reaktor melalui pendingin primer Berdasarkan pada data hasil penelitian yang dilakukan di BATAN Yogyakarta dapat ditentukan besarnya kalor (Q) yang masuk ke dalam penukar panas (heat exchanger) tipe tabung yang melalui sistem pendingin primer berdasarkan rumus:
Q
m Cp
T
Dengan: Q = kalor persatuan waktu yang dihasilkan didalam reaktor, J/s atau watt m = laju massa pendingin, kg/s
C p = panas jenis pendingin (air), watt det/g.K(air = 4184 J/kg oC ∆T = beda suhu peningin keluar dan masuk teras, oC = suhu masuk ke dalam penukar panas tipe tabung = suhu keluar dari penukar panas tipe tabung Maka besarnya kalor (Q) yang diterima penukar panas tipe tabung dengan m1 = 426 L/min (7, 0503 kg/s):
58
1. Pada waktu 0 menit dengan T2 =34oC dan T1= 32oC Q = 7, 0503.4184 (34-32) = 58996.9104 2. Pada waktu 30 menit dengan T2 =34oC dan T1= 32oC Q = 7, 0503.4184 (34-32) = 58996.9104 3. Pada waktu 60 menit dengan T2 =35oC dan T1= 32oC Q = 7, 0503.4184 (35-32) = 88495,3656 4. Pada waktu 90 menit dengan T2 =36oC dan T1=33 oC Q = 7, 0503.4184 (36-33) =88495.3656 5. Pada waktu 120 menit dengan T2 =36oC dan T1=34oC Q = 7, 0503.4184 (36-34) = 58996.9104 6. Pada waktu 150 menit dengan T2 =36oC dan T1=34oC Q = 7, 0503.4184 (36-34) = 58996.9104 7. Pada waktu 180 menit dengan T2 =37oC dan T1=34oC Q = 7, 0503.4184 (37-34) =88495.3656
59
8. Pada waktu 210 menit dengan T2 =37oC dan T1=34oC Q = 7, 0503.4184 (37-34) =88495.3656 9. Pada waktu 240 menit dengan T2 =37oC dan T1=34oC Q = 7, 0503.4184 (37-34) =88495.3656 10. Pada waktu 270 menit dengan T2 =38oC dan T1=34oC Q = 7, 0503.4184 (38-34) =117993.8208 11. Pada waktu 300 menit dengan T2 =38oC dan T1= 34oC Q = 7, 0503.4184 (38-34) =117993.8208 12. Pada waktu 330 menit dengan T2 =38oC dan T1=34 oC Q = 7, 0503.4184 (38-34) =117993.8208 13. Pada waktu 360 menit dengan T2 =38oC dan T1=34oC Q = 7, 0503.4184 (38-34)
60
LAMPIRAN 3 Perhitungan kalor yang Dipindahkan penukar panas (heat exchanger) tipe tabung ke lingkungan Berdasarkan pada data hasil penelitian yang dilakukan di BATAN Yogyakarta dapat ditentukan besarnya kalor (Q) yang masuk ke dalam penukar panas (heat exchanger) tipe tabung yang melalui sistem pendingin primer berdasarkan rumus:
Q
m Cp
T
Dengan: Q = kalor persatuan waktu yang dihasilkan didalam reaktor, J/s atau watt m = laju massa pendingin, kg/s
C p = panas jenis pendingin (air), watt det/g.K(air = 4184 J/kg. oC ∆T = beda suhu peningin keluar dan masuk teras, oC = suhu masuk ke dalam penukar panas tipe tabung = suhu keluar dari penukar panas tipe tabung
61
Maka besarnya kalor (Q) yang diterima penukar panas tipe tabung dengan m2 = 566 L/min (9,3673 kg/s): 1. Pada waktu 0 menit dengan T2 =29oC dan T1= 28oC Q = 9,3673.4184 (29-28) = 39192.7832 2. Pada waktu 30 menit dengan T2 =31,5oC dan T=30 oC Q = 9,3673.4184 (31,5-30) =58789.1748 3. Pada waktu 60 menit dengan T2 =32 oC dan T1=31 oC Q = 9,3673.4184 (32-31) = 39192.7832 4. Pada waktu 90 menit dengan T2 =33oC dan T=31 oC Q = 9,3673.4184 (33-31) =78385.5664 5. Pada waktu 120 menit dengan T2 =33,5oC dan T1=31 oC Q = 9,3673.4184 (33,5-31) = 97981.958 6. Pada waktu 150 menit dengan T2 =33,5oC dan T=32 oC Q = 9,3673.4184 (33,5-32) = 58789.1748 7. Pada waktu 180 menit dengan T2 =33,5oC dan T1=32 oC
62
Q = 9,3673.4184 (33,5-32) = 58789.1748 8. Pada waktu 210 menit dengan T2 =34oC dan T=32 oC Q = 9,3673.4184 (34-32) = 78385.5664 9. Pada waktu 240 menit dengan T2 =34oC dan T1=32 oC Q = 9,3673.4184 (34-32) = 78385.5664 10. Pada waktu 270 menit dengan T2 =34oC dan T=32 oC Q = 9,3673.4184 (34-32) = 78385.5664 11. Pada waktu 300 menit dengan T2 =34oC dan T1=32,5 oC Q = 9,3673.4184 (34-32,5) = 58789.1748 12. Pada waktu 330 menit dengan T2 =34oC dan T=32,5 oC Q = 9,3673.4184 (34-32,5) = 58789.1748 13. Pada waktu 360 menit dengan T2 =34oC dan T1=32,5 oC Q = 9,3673.4184 (34-32,5) = 58789.1748
63
LAMPIRAN 4 Perhitungan TLMTD Sebelum menentukan U(efisiensi penukar panas), terlebih dulu menentukan TLMTD dengan menggunakan persamaan T LMTD =
T2 ln( T2
T1 T1 )
= ( out(panas)- in(dingin)) = ( in(panas)- out(dingin)) 1. Pada waktu 0 menit dengan T2 = 4 , ΔT1= 5 T LMTD =
4 5 ln( 4 / 5)
= 4.4814 2.
Pada waktu 30 menit dengan T LMTD =
T2 = 2 , ΔT1=2, 5
2 2,5 ln( 2 / 2,5)
=2.2407 3. Pada waktu 60 menit dengan 1 3 T LMTD = ln(1 / 3) = 1,8205 4. Pada waktu 90 menit dengan 2 3 T LMTD = ln( 2 / 3) = 2.4663 5. Pada waktu 120 menit dengan 3 2,5 T LMTD = ln( 3 / 2,5) = 2.7424
T2 = 1 , ΔT1= 3
T2 = 2 , ΔT1= 3
T2 = 3 , ΔT1= 2,5
64
6. Pada waktu 150 menit dengan 2 2,5 T LMTD = ln( 2 / 2,5) = 2,2407 7. Pada waktu 180 menit dengan 2 3,5 T LMTD = ln( 2 / 3,5) =2.6804 8. Pada waktu 210 menit dengan 2 3 T LMTD = ln( 2 / 3) =2.4663 9. Pada waktu 240 menit dengan 2 3 T LMTD = ln( 2 / 3) =2.4663 10. Pada waktu 270 menit dengan 2 4 T LMTD = ln( 2 / 4) =2,8854 11. Pada waktu 300 menit dengan 1,5 4 T LMTD = ln(1,5 / 4) =2,5489 12. Pada waktu 330 menit dengan 1,5 4 T LMTD = ln(1,5 / 4) =2,5489 13. Pada waktu 360 menit dengan 1,5 4 T LMTD = ln(1,5 / 4) =2,5489
T2 = 2 , ΔT1= 2,5
T2 = 2 , ΔT1= 3,5
T2 = 2 , ΔT1= 3
T2 = 2 , ΔT1= 3
T2 = 2 , ΔT1= 4
T2 = 1,5 , ΔT1= 4
T2 = 1,5 , ΔT1= 4
T2 = 1,5 , ΔT1= 4
65
LAMPIRAN 5 Perhitungan koefisien perpindahan panas secara keseluruhan perangkat penukar panas (heat exchanger) tipe tabung Untuk menentukan daya efisiensi, digunakan persamaan : Q = U.A.TLMTD sehingga U = Q/A.TLMTD Dimana, U = koefisien perpindahan panas secara keseluruhan (W/m2 oC) A= luas perpindahan panas (luasan penukar panas)(m2) T LMTD =
T2 ln( T2
T1 T1 )
aliran berlawanan arah
T2 = (T h out(panas) - T c in(dingin)) T1 = (T h in(panas) - T c out(dingin) Dimana besarnya Q adalah kalor yang dipindahkan perangkat penukar panas (heat exchanger) dari teras reaktor kartini. Maka besarnya daya efisiensi dengan nilai A1= 2,1045 m2 adalah: 1. Pada waktu 0 menit dengan Q = 58996.9104 J/s dan TLMTD = 4.4814 oC U = 6255.53818 W/m2. oC 2. Pada waktu 30 menit dengan Q = 58996.9104 J/s dan TLMTD = 2.2407 oC U = 12511.0764 W/m2. oC 3. Pada waktu 60 menit dengan Q = 88495.3656 J/s dan TLMTD = 1.8205 oC U = 23089.6211 W/m2. oC 4. Pada waktu 90 menit dengan Q = 88495.3656 J/s dan TLMTD = 2.4663 oC U = 17050.0276 W/m2. oC
66
5. Pada waktu 120 menit dengan Q = 58996.9104 J/s dan TLMTD = 2.7424 oC U = 10222.2937 W/m2. oC 6. Pada waktu 150 menit dengan Q = 58996.9104 J/s dan TLMTD = 2.2407 oC U = 12511.0764 W/m2. oC 7. Pada waktu 180 menit dengan Q = 88495.3656 J/s dan TLMTD = 2.6804 oC U = 15688.0981 W/m2. oC 8. Pada waktu 210 menit dengan Q = 88495.3656 J/s dan TLMTD = 2.4663 oC U = 17050.0276 W/m2. oC 9. Pada waktu 240 menit dengan Q = 88495.3656 J/s dan TLMTD = 2.4663 oC U = 17050.0276 W/m2. oC 10. Pada waktu 270 menit dengan Q = 117993.8208 J/s dan TLMTD = 2.8854 oC U = 19431.4764 W/m2. oC 11. Pada waktu 300 menit dengan Q = 117993.8208 J/s dan TLMTD = 2.5489 oC U = 21997.0142 W/m2. oC 12. Pada waktu 330 menit dengan Q = 117993.8208 J/s dan TLMTD = 2.5489 oC U = 21997.0142 W/m2. oC 13. Pada waktu 360 menit dengan Q = 117993.8208 J/s dan TLMTD = 2.5489 oC U = 21997.0142 W/m2. oC
67
LAMPIRAN 6 Perhitungan koefisien perpindahan panas secara keseluruhan perangkat penukar panas (heat exchanger) tipe tabung Untuk menentukan daya efisiensi, digunakan persamaan : Q = U.A.TLMTD sehingga U = Q/A.TLMTD Dimana, U = koefisien perpindahan panas secara keseluruhan (W/m2 oC) A= luas perpindahan panas (luasan penukar panas)(m2) T LMTD =
T2 ln( T2
T1 T1 )
aliran berlawanan arah
T2 = (T h out(panas) - T c in(dingin)) T1 = (T h in(panas) - T c out(dingin) Dimana besarnya Q adalah kalor yang dipindahkan perangkat penukar panas (heat exchanger) dari teras reaktor kartini. Maka besarnya daya efisiensi dengan nilai A2 = 2,3629 m2 adalah: 1. Pada waktu 0 menit dengan Q = 39192.7832 J/s dan TLMTD = 4.4814 oC U = 3701.22173 W/m2. oC 2. Pada waktu 30 menit dengan Q = 58789.1748 J/s dan TLMTD = 2.2407 oC U = 11103.6652 W/m2. oC 3. Pada waktu 60 menit dengan Q = 39192.7832 J/s dan TLMTD = 1.8205 oC U = 9111.19244 W/m2. oC 4. Pada waktu 90 menit dengan Q = 78389.5664 J/s dan TLMTD = 2.4663 oC U = 13450.6802 W/m2. oC 5. Pada waktu 120 menit dengan Q = 97981.958 J/s dan TLMTD = 2.7424 oC U = 15120.5917 W/m2. oC
68
6. Pada waktu 150 menit dengan Q = 58789.1748 J/s dan TLMTD = 2.2407 oC U = 11103.6652 W/m2. oC 7. Pada waktu 180 menit dengan Q = 58789.1748 J/s dan TLMTD = 2.6804 oC U = 9282.19571 W/m2. oC 8. Pada waktu 210 menit dengan Q = 78389.5664 J/s dan TLMTD = 2.4663 oC U = 13450.6802 W/m2. oC 9. Pada waktu 240 menit dengan Q = 78389.5664 J/s dan TLMTD = 2.4663 oC U = 13450.6802 W/m2. oC 10. Pada waktu 270 menit dengan Q = 78389.5664 J/s dan TLMTD = 2.8854 oC U = 11497.0448 W/m2. oC 11. Pada waktu 300 menit dengan Q = 58789.1748 J/s dan TLMTD = 2.5489 oC U = 9761.24972 W/m2. oC 12. Pada waktu 330 menit dengan Q = 58789.1748 J/s dan TLMTD = 2.5489 oC U = 9761.24972 W/m2. oC 13. Pada waktu 360 menit dengan Q = 58789.1748 J/s dan TLMTD = 2.5489 oC U = 9761.24972 W/m2. oC
69
LAMPIRAN 7 Penurunan Ketidakpastian Kalor yang dipindahkan Penukar Panas (Heat Exchanger) Tipe tabung dari Teras Reaktor
Kalor yang dipindahkan gayut terhadap perubahan suhu pada sistem pendingin sekunder. Pada penelitian ini menggunakan sistem pengukuran tunggal, maka ketidakpastian pada besarnya kalor yang di pindahkan ditunjukan oleh persamaan berikut: Q = m cp T = m cp (T2-T1) Karena
besarnya m dan cp adalah tetap, maaka dapat diperoleh persamaan
ketidakpastian sebagai berikut :
∆Q =
= m cp
(1)
Persamaan (1) digunakan untuk menghitung ketidakpastian Kalor yang di pindahkan penukar panas (Heat Exchanger) tipe tabung dengan ∆T = 0,5 berdasarkan ∆T2 = 0,25 dan ∆T1= 0,25 dari skala thermometer untuk m1 = 426 L/min (7, 0503 kg/s) cp = 4184 J/kg.°C. ∆Q = 7, 0503. 4184 . 0,5 = 14749,2276 joule/s
70
LAMPIRAN 8 Penurunan Ketidakpastian Kalor yang dipindahkan Penukar Panas (Heat Exchanger) Tipe tabung dari Teras Reaktor
Kalor yang dipindahkan gayut terhadap perubahan suhu pada sistem pendingin sekunder. Pada penelitian ini menggunakan sistem pengukuran tunggal, maka ketidakpastian pada besarnya kalor yang di pindahkan ditunjukan oleh persamaan berikut: Q = m cp T = m cp (T2-T1) Karena
besarnya m dan cp adalah tetap, maaka dapat diperoleh persamaan
ketidakpastian sebagai berikut :
∆Q =
= m cp
(1)
Persamaan (1) digunakan untuk menghitung ketidakpastian Kalor yang di pindahkan penukar panas (Heat Exchanger) tipe tabung dengan ∆T = 0,5 berdasarkan ∆T2 = 0,25 dan ∆T1= 0,25 dari skala thermometer untuk m2 = 566 L/min (9,3673 kg/s) cp = 4184 J/kg.°C. ∆Q = 9,3673. 4184 . 0,5 = 19596,3916 joule/s
71
LAMPIRAN 9 Penurunan Ketidakpastian aliran berlawanan (counter flow) Perangkat Penukar Panas (Heat Exchanger) Tipe Tabung Pada Sistem Pendingin Reaktor Kartini T LMTD =
T2
T1
ln( T2
T1 )
T2 = (T h out(panas) - T c in(dingin)) T1 = (T h in(panas) - T c out(dingin)
no 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
ΔT1=B 5 2.5 3 3 2.5 2.5 3.5 3 3 4 4 4 4
ΔT2=A 4 2 1 2 3 2 2 2 2 2 1.5 1.5 1.5
T LMTD 4.4814201 2.2407101 1.8204785 2.4663035 2.7424075 2.2407101 2.6804104 2.4663035 2.4663035 2.8853901 2.5488636 2.5488636 2.5488636
∆T LMTD
0.6438567
72
LAMPIRAN 10 Penurunan Ketidakpastian Koefisien Pertukaran Panas Secara Keseluruhan perangkat Penukar Panas (U) (Heat Exchanger) Tipe Tabung Berdasarkan persamaan untuk menentukan koefisien pertukaran panas secara keseluruhan perangkat penukar panas (U1) dan (U2) adalah : U = Q /A Maka penurunan ketidakpastiannya adalah ∆U =
= Q1 58996.9104 58996.9104 88495.3656 88495.3656 58996.9104 58996.9104 88495.3656 88495.3656 88495.3656 117993.8208 117993.8208 117993.8208 117993.8208
)
+ A1 2.1045 2.1045 2.1045 2.1045 2.1045 2.1045 2.1045 2.1045 2.1045 2.1045 2.1045 2.1045 2.1045
TLMTD 4.48142 2.24071 1.820478 2.466303 2.742407 2.24071 2.68041 2.466303 2.466303 2.88539 2.548864 2.548864 2.548864
∆TLMTD 0.643857 0.643857 0.643857 0.643857 0.643857 0.643857 0.643857 0.643857 0.643857 0.643857 0.643857 0.643857 0.643857
∆Q1 14749.2276 14749.2276 14749.2276 14749.2276 14749.2276 14749.2276 14749.2276 14749.2276 14749.2276 14749.2276 14749.2276 14749.2276 14749.2276 ∑∆U1
∆U1 7482.52065 7482.52065 11223.781 11223.781 7482.52065 7482.52065 11223.781 11223.781 11223.781 14965.0413 14965.0413 14965.0413 14965.0413 11223.781
73
Q2
A2 39192.7832 58789.1748 39192.7832 78385.5664 97981.958 58789.1748 58789.1748 78385.5664 78385.5664 78385.5664 58789.1748 58789.1748 58789.1748
2.3629 2.3629 2.3629 2.3629 2.3629 2.3629 2.3629 2.3629 2.3629 2.3629 2.3629 2.3629 2.3629
Tlmtd 4.48142 2.24071 1.820478 2.466303 2.742407 2.24071 2.68041 2.466303 2.466303 2.88539 2.548864 2.548864 2.548864
∆ Tlmtd 0.643857 0.643857 0.643857 0.643857 0.643857 0.643857 0.643857 0.643857 0.643857 0.643857 0.643857 0.643857 0.643857
∆Q2 19496.3916 19496.3916 19496.3916 19496.3916 19496.3916 19496.3916 19496.3916 19496.3916 19496.3916 19496.3916 19496.3916 19496.3916 19496.3916 ∑∆U2
∆U2 4427.19191 6640.78786 4427.19191 8854.38382 11067.9798 6640.78786 6640.78786 8854.38382 8854.38382 8854.38382 6640.78786 6640.78786 6640.78786 7321.89431
