KAJIAN EKSPERIMEN COOLING WATER DENGAN SISTEM FAN Nama NPM Jurusan Fakultas Pembimbing
: Arief Wibowo : 21411117 : Teknik Mesin : Teknologi Industri : Dr. Rr. Sri Poernomo Sari, ST., MT.
Latar Belakang Banyaknya industri pada zaman sekarang akibat dari banyaknya permintaan dan peluang yang dilihat dari permintaan konsumen. Sehingga membuat para ahli engginering berlomba-lomba untuk membuat alat yang dapat membantu industri skala kecil hingga besar dalam prosesnya. Dalam pembuatan alatnya pasti bertujuan untuk membantu operator agar lebih mudah mengerjakan atau menjalankan mesin tersebut, mempersingkat proses, sehingga efisien waktu, tempat, dan biaya selain itu juga pastinya akan menjaga mutu dan kualitas dari hasil produksinya. Salah satunya pada industri minuman di Indonesia yang saat ini sangat banyak sekali macam dan jenis yang dihasilkanya seperti berbagai macam minuman jus dengan berbagai macam rasa buah yang ditawarkan. Melihat peluang hal tersebut dalam pembuatan jus belimbing dalam skala industri kecil mengalami kendala pada proses pendinginan jus ke temperatur suhu normal yaitu 30 C. Alat cooling water inilah yang tepat untuk memecahkan masalah tersebut untuk industri kecil karna cooling water merupakan suatu peralatan yang digunakan untuk menurunkan suhu aliran air dengan cara mengekstrasi panas dengan fan dan mengemisikannya ke atmosfer, dengan biaya yang terjangkau.
Tujuan Penulisan
Adapun tujuan dari penulisan ini adalah sebagai berikut : 1. Menganalisis kerja cooling water dengan sistem fan.
Batasan Masalah Batasan masalah yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut : 1. Menganalisis perubahan temperatur air pada cooling water dengan sistem fan. 2. Mengenalisis debit aliran air pada cooling water dengan sistem fan . 3. Mengetahui bahan matrial yang digunakan pada cooling water dengan sistem fan.
Alat Cooling Water
Diagram Alir Tahapan Perancangan Cooling Water Mulai Perancangan Cooling Water Pembuatan Bak Penampungan Awal dan Akhir Pembuatan Bak Proses Cooling Water Sistem Pempipaan Sistem Kelistrikan Selesai
Bak Penampungan Awal dan Akhir Bak pemampungan di gunakan untuk menampung air sebelum dan sesudah di proses (didinginkan menggunakan fan). Di bak penampungan akhir di berikan kran yang bisa di buka dan di tutup yang berguna untuk mengalirkan air yang suhunya sudah normal yaitu 30° C untuk ke proses selanjutnya. Selain itu terdapat pipa stainlees steel yang menghubungkan bak penampungan akhir ke bak penampungan awal untuk proses sirkulasi air agar menghasilkan suhu normal. Bak penampungan air menggunakan material stainless steel dengan kode 304 yang mempunyai tebal 1 mm. Menggunakan material tersebut dikarena material tersebut tahan panas dan tidak mudah berkarat
Bak Proses Cooling Water Bak proses Cooling water ini digunakan sebagai tempat dimana air yang bersuhu 70° C akan di dinginkan menjadi 30° C dengan cara di berikan hembusan angin yang bersumber dari kipas yang mempunyai diameter ukuran 120 mm dan 270 mm. Pembuatan cooling water ini juga menggunakan plat stainless steel dengan kode 304 yang mempunyai tebal 1 mm. Dimensi yang digunakan untuk pembuatan cooling water ini adalah 50 X 40 X 20 cm3.
Catu Daya Catu Daya memiliki fungsi sebagai pengubah arus dari AC ke DC untuk mempermudah mendapatkan sumber listriknya. Catu daya yang digunakan adalah catu daya yang memiliki spesifikasi 12 V/ 10 A.
Pompa Pompa merupakan alat yang sangat penting karena memiliki kegunaan untuk mengantarkan air dari bak penampungan awal ke bak proses cooling water. Pompa yang digunakan adalah pompa dengan khusus minuman yang memiliki spesifikasi sebagai berikut : Nama Pompa Frekuensi Kapasitas Max Suhu Cairan Max Tinggi Hisap Tegangan Daya Masuk Daya Keluar
: Firman FWP61SS : 50 Hz : 50 L/mnt : 1000 C : 11 m : 220-240 V : 500 watt/2.2 A : 225 Watt
Pipa Splinkler Pipa sprinkler (spirinkler pipe) merupakan bagian dari sistem pempipaan yang berfungsi mengalirkan fluida secara merata. Dalam hal ini pipa sprinkler yang dirancang terbuat dari pipa stainless steel yang memiliki diameter dalam 0,0127 m (1/2 inchi) dan panjang 365 mm. Pada pipa sprinkler terdapat lubang yang berjumlah 38 buah yang masing-masing lubangnya di buat dengan menggunakan mata bor ukuran 3 mm.
Flow chat dan Gambar Proses Kerja Cooling Water
Alur Proses Perhitungan Aliran pada Pipa dan Energi Panas yang Terbuang pada Cooling Tower
Selesai
Mulai Menghitung Volume Bak Penampung
A
Menghitung Luas Alas Pipa
Menghitung Luas Penampang Bak Proses
Menghitung Debit Aliran
Menghitung Laju Aliran Massa
Menghitung Kecepatan Aliran
Menghitung Energi Kalor yang Terbuang
Menghitung Koefisien Gesek Darcy
Hasil
Menghitung Head Loss pada Elbow
Kesimpulan
Menghitung Head Loss pada Pipa Menghitung Total Head Loss Menghitung Tekanan Air pada Pipa A
Selesai
Volume Bak Penampung
Luas Alas Pipa
Debit Aliran
Kecepatan Aliran
Koefisien Gesek Darcy
Koefisien Gesek Darcy
Head Loss pada Elbow/Belokan
Head Loss pada Pipa
Total Head Loss
Tekanan Air pada Pipa (2.11)
Luas Penampang Bak Proses ABak Proses
=TxL
Dimana Diketahui Ditanya Penyelesaian
(2.12)
:T L :T L : ABak Proses : ABak Proses ABak Proses
= Tinggi (m) = Lebar (m) = 0,2 m = 0,4 m =? =TxL = 0,2 x 0,4 = 0,08 m2
Laju Aliran Massa
Kerugian Energi Kalor yang Keluar Qloss = m CP (Tin-Tout) Dimana : Cp
Qloss m Tin Tout Diketahui : m Tin Tout Ditanya : Qloss Penyelesaian : Qloss
(2.14) = kapasitas panas jenis (kalor jenis) gas ideal pada tekanan konstan (0,95 Kj/s) = Kerugian Energi Kalor (Kj/det) = Laju Aliran Massa (Kg/det) = Temperatur Masuk (°K) = Temperatur Keluar (°K) = 340,821 Kg/s) = 70° C = 60° C =? = m CP (Tin-Tout) = (340,821 Kg/s) (0,95 Kj/Kg) (70-60)+273 = 91629,725 Kj/s
Kesimpulan Berdasarkan dari kajian eksperimen cooling water dengan sitem fan atau kipas yang dapat mendinginkan suhu air dari 70° C menjadi suhu normal yaitu 30° C, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1.
2.
3.
Dampak dari mengekstrasi panas dengan menggunakan fan pada alat cooling water ini 91629,725 Kj/det, selain dari hasil perhitungan tersebut udara sekitar sangatlah berpengaruh dalam proses penurunan temperatur. Proses kerja Cooling water dengan menggunakan sistem fan, diawali proses awal dengan memompa air dengan tempratur 70° C yang ada pada bak penampungan awal menuju bak proses dimana terjadi ekstrasi secara paksa yang ditimbulkan dari fan terhadap air panas ke atmosfer. Kemudian air tersebut mengalir menuju bak penampungan akhir dan disirkulasikan kembali menuju bak penampungan awal hingga suhu tersebut menjadi 30° C. Hasil perhitungan terhadap aliran pipa didapat debit aliran 5,49x10-4 m3/det dengan kecepatan aliran 4,357 m/det dan total head loss 3,272x10-8.
Saran Sebaiknya pada alat ini menggunakan pompa yang memiliki kapasitas kecil untuk mengurangi adanya gesekan pada pipa yang mengakibatkan turbulen pada alirannya. Akibat yang ditimbulkan aliran turbulen adalah meningkatnya suhu pada fluida.
