SKRIPSI
APLIKASI PENUKAR KALOR PADA MODIFIKASI SISTEM REFRIGERASI ABSORPSI UNTUK KAPAL IKAN 30 GT
Dosen Pembimbing : Ir. Alam Baheramsyah, M.Sc. Sutopo Purwono F. ST, M.Eng, Ph.D Priyanto / 4209100083
PERUMUSAN DAN BATASAN MASALAH 1.
Bagaimanakah perancangan sistem penukar kalor yang dibutuhkan untuk meningkatkan kinerja sistem refrigerasi absorpsi.
2.
Bagaimanakah pengaruh penambahan sistem terhadap kinerja sistem refrigerasi absorpsi.
3.
Bagaimanakah komparasi kinerja sistem refrigerasi modifikasi terhadap sistem refrigerasi konvensional.
penukar
kalor
absorpsi
Dari judul tersebut juga dibatasi beberapa permasalahan sebagai berikut: 1.
Objek yang dikaji adalah sistem refrigerasi absorpsi yang dirancang untuk sistem palka volume 36 m3.
2.
Tidak melakukan analisa ekonomi.
3.
Perhitungan hanya didesain untuk refrigerant air dengan absorben berupa Lithium Bromida (LiBr).
TUJUAN DAN MANFAAT PENULISAN 1.
Melakukan studi perancangan penukar kalor yang dibutuhkan untuk meningkatkan kinerja sistem refrigerasi absorpsi.
2.
Melakukan analisa kinerja sistem penukar kalor.
3.
Melakukan evaluasi dan komparasi kinerja modifikasi sistem refrigerasi absorpsi yang dirancang terhadap sistem refrigerasi absorpsi konvensional. Kegunaan dan manfaat dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1.
Dengan adanya rancangan sistem penukar kalor ini diharapkan dapat meningkatkan kinerja sistem refrigerasi absorpsi.
2.
Mengetahui performansi dari sistem penukar kalor dalam sistem refrigerasi absorpsi terhadap sistem refrigerasi konvensional.
3.
Sebagai referensi teknis untuk pengembangan atau penelitian mengenai modifikasi sistem refrigerasi absorpsi.
METODOLOGI PENELITIAN Mulai
Identifikasi & Perumusan Maslah 1. Sistem Refrigerasi Absorpsi 2. Refrigeran 3. Penukar Kalor
Studi Literatur
4. Kesetimbangan Energi 5. Fish Hold
Studi Empiris
6. Software HTRI
A
A Membuat Rancangan H/E & Analisa Teknis
COP > 0,54
Tidak
Ya
Analisa Desain Sistem Refrigerasi Absorpsi & COP Kesimpulan & Saran Selesai
SISTEM REFRIGERASI ABSORPSI KONVENSIONAL
MODIFIKASI SISTEM REFRIGERASI ABSORPSI DENGAN PENUKAR KALOR
PENGUMPULAN DATA 1. Data hasil survey
Nama Kapal
Dimensi Kapal
: KMN London 4
Lama Berlayar : ± 7 hari
Engine : 4 Buah 2 unit sebagai Main Engine (Mitsubishi 6D16-T 166 PK)
Panjang : 20 m
Lebar
: 6,5 m
Tinggi
:5m
1 unit sebagai penggerak Capstain (Yanmar)
Dimensi Ruang Palkah
1 unit sebagai penggerak Generator (Panther)
Panjang : 1,8 m Lebar
:1m
Tinggi
:2m
Jumlah : 10 Buah
Kebutuhan Es Balok Total Per-Palkah
: 200 Buah : 20 Buah
Jenis Ikan Tangkapan : Layang, Dorang, Golok dll. Berat Bahan Bakar : 20 Ton Data hasil pengukuran panas gas buang : 100° C.
2. Perhitungan Beban Pendingin
3. Perhitungan Balans Energi
qe
Beban kalor produk Q
= m.c.ΔT = 13607 kJ
Kapasitas
B
Evaporator
E
G
A’ Absorber
B
= Q/t = 13607/3840
= 3,5435 kJ/s
qa
= 3,5435 Kw
Beban kalor karena infiltrasi Kapasitas
H/E
A
C’
H/E
C
= Q/t = 117, 56 watt
A’
Beban panas konstruksi Kapasitas
= 1262,62 W
Total
= 4,924 kJ/s
… Perhitungan Balans Energi
qg C’
Generator
D
A
D
Kondensor
E
4. Coefficient of Performance (COP) Coefficient of Performance (COP) adalah Rasio energi yang termanfaatkan terhadap kerja yang dilakukan.
COP =
Energi yang termanfaatkan Kerja dilakukan
COP =
Qe Qg
COP =
3,5435 kJ/s 4,969 kJ/s
qc
COP = 0,54 COP > 0,489
HASIL ANALISA YANG DILAKUKAN - BALANS ENERGI
HASIL ANALISA YANG DILAKUKAN - P-H CHART
HASIL ANALISA YANG DILAKUKAN Coeffisient Of Performance Sebelum dan Sesudah Aplikasi Penukar Kalor : Sebelum
Sesudah
COP
0,489
0,54
Qgenerator
7,235 kJ/s
6,5594 kJ/s
Qevaporator
4,924 kJ/s
4,924 kJ/s
Aplikasi penukar kalor pada sistem dapat meningkatkan entalpi masuk pada generator, yaitu sebesar 131,743 kJ/s.
PERANCANGAN PENUKAR KALOR
Mencari Q (beban panas). 𝑄 = U A F ∆T𝑚 Berdasarkan perhitungan balans energi didapatkan Q pada penukar kalor sebesar 0,204 kJ/s. Menentukan temperatur fluida berdasarkan entalpi yang telah diketahui sebelumnya. TA = 100° C (Th1) TA’ = 70° C (Th2) TC = 30° C (Tc1) TC’ = 53,3° C (Tc2) Hitung Temperatur Rata-rata Logaritmik ΔTLMTD ΔTLMTD = 37,19 ° C Menentukan Faktor Koreksi ΔTLMTD dari grafik faktor koreksi didapatkan harga faktor koreksi sebesar 0,96. Menghitung Overall Heat Transfer Coefficient. 1 U= 𝑟𝑜 1 𝐴𝑖 ln( 𝑟𝑖 ) 𝐴𝑖 1 + + 𝐴𝑜 ℎ𝑜 ℎ𝑖 2𝜋𝑘𝐿 U = 8,997 W/m2.K
PERANCANGAN PENUKAR KALOR
Hitung luas permukaan yang dibutuhkan A= A=
𝑞 U F ∆T𝑚 204 8,977 .0,96 .37 19 ,
A = 0,565 m2 A = 𝑛 .𝜋 .𝑑 .𝐿 n=
0,565 3,14 . 0,0209 0,45
n = 19 Sehingga pilihan rancangan akhir adalah sebagai berikut: Jumlah tabung perlintas = 19 Jumlah lintas =2 Panjang tabung per lintas = 0,45 m Tube pitch tidak boleh lebih kecil dari 1,25 kali outside diameter tube, sehingga Diameter Tube Pitc = 1,25 x 0,02667 = 0,0333 m = 33 cm, diambil 40 cm
HASIL ANALISA YANG DILAKUKAN Dimensi Penukar Kalor untuk Shell and Tube
KESIMPULAN
Untuk meningkatkan kinerja sistem refrigerasi absorpsi (LiBrWater) sebesar Q (0,204 kJ/s) dibutuhkan suatu sistem penukar kalor dengan spesifikasi sebagai berikut: Material Stainless Steel Jumlah tabung perlintas = 19 Jumlah lintas =2 Panjang tabung per lintas = 0,45 m Diameter Tube Pitc = 40 cm Aplikasi penukar kalor pada sistem dapat menurunkan input kalor pada generator sebesar 0,6756 kJ/s dengan kapasitas pendinginan yang tetap. Dengan aplikasi penukar kalor, maka nilai COP (coefficient of performance) sistem meningkat sebesar 0,051 (5%).
TERIMA KASIH!
