Contoh Soal Metoda NTU-Efektivitas
Nama
: Siti Ambar Ambar Khalis
NPM
: 1406533434
Kelo Kelomp mpok ok// Juru Jurusa san n
: / !eknol knolo" o"ii #iop #iopro rose sess
Materi #a #ahasan
: $o $ontoh so soal Me Meto%a N! N!&'()ekti*itas
+utline
: 1, %e)inisi , -ontoh soal %an pembahasan PEMBAHASAN
Meto%e N!& merupakan meto%e ber%asarkan e)ekti)itas alat penukar kalor %alam memi memin% n%ah ahkan kan se.u se.uml mlah ah kalo kalorr terte tertent ntu, u, Meto Meto%e %e ini ini men" men""u "una naka kan n e)ek e)ekti) ti)ita itass untu untuk k men"hi men"hin%a n%arka rkan n suhu suhu keluar keluar an" an" tak %iketah %iketahui ui %an men"ha men"hasil silkan kan peneles penelesaia aian n untuk untuk e)ekti)itas %en"an men""unakan parameter'parameter lain an" telah %iketahui m - A %an &2, Pen%ekatan M! %alam analisis penukar kalor ber"una bila suhu masuk %an suhu keluar %iketahui atau %apat %itentukan %en"an mu%ah sehin""a aliran kalor luas permukaan %an koe)isien perpin%ahan kalor meneluruh %apat %itentukan, #ila harus menentukan suhu masuk atau suhu keluar analisis akan melibatkan prose%ur iterasi, alam hal %emikian analisis akan lebih mu%ah %ilaksanakan %en"an men""unakan meto%e an" ber%asarkan atas e)ekti* e)ekti*itas itas penuka penukar'k r'kalo alorr %alam %alam memin% memin%ahk ahkan an se.umla se.umlah h kalor kalor tertent tertentu/m u/meto eto%e %e N!&' N!&' ()ekti*itas, Keun"" Keun""ula ulan n meto%e meto%e ini a%alah a%alah untuk untuk men"an men"analis alisis is soal'so soal'soal al %imana %imana %alam %alam soal soal tersebut harus memban%in"kan berba"ai .enis penukar kalor "una memilih .enis an" terbaik untuk melaksanakan sesuatu tu"as pemin%ahan kalor tertentu %an san"at berman)aat %alam meran-an" alat penukar kalor, Meto%e ini %iaplikasikan bila suhu masuk %an suhu keluar %iketahui atau %apat %itentukan %en"an mu%ah, alaupu a laupun n ba"an'ba"an ba"an'ba"an N!&'e)ekti* N!&'e)ekti*itas itas san"at berman)aat berman)aat %alam soal meran-an" meran-an" alat penukar kalor a%a pula penerapan lain an" memerlukan ketelitian an" lebih tin""i %ari an" an" biasa biasa %i%a %i%apa patk tkan an %ari %ari "ra)i "ra)ik, k, Selai Selain n itu itu pros prose% e%ur ur mera meran-a n-an" n" mun" mun"ki kin n ban banak ak men""unakan komputer an" memerlukan a%ana persamaan analitis untuk kur*a'kur*a itu, Persamaan'persamaan e)ekti*itas %iran"kum %alam %a)tar %i lampiran, alam banak hal tu.uan analisis ialah untuk menentukan N!& %an untuk itu %apat %ibuat suatu persamaan eksplisit untuk N!& %en"an men""unakan e)ekti*itas %an perban%in"an kapasitas,
Contoh Soal: 1
alam sebuah alat penukar kalor aliran silan" %i"unakan "as panas $p 107 kJ/k" o$2 untuk memanaskan 5 k"/s air %ari suhu 35 o$ hin""a 85 o$, 9as masuk pa%a suhu 00 o$ %an keluar pa%a suhu 73o$, Koe)isien perpin%ahan kalor meneluruh sebesar 180 /mo$, itun"lah luas penukar kalor %en"an men""unakan a2 M! b2 Meto%e N!&'e)ekti)itas iketahui: •
• • • • •
a.u alir massa air
´ c 5 k"/s m
Suhu a;al Air !-1 35+Suhu akhir Air !- 85o$ Suhu a;al 9as !h1 00 oSuhu akhir 9as !h 73o$ Koe)isien Kalor meneluruh & 180 /m o$
itana: uas Penukar Kalor A2 < Asumsi: • •
i"unakan eat (=-han"er Aliran Silan" Ke%ua )lui%a Air %an 9as2 pa%a eat (=-han"er ti%ak ber-ampur
Gambar ! Heat E"#han$er aliran silan$ tak #am%&r
Sumber: : J,P, olman, 177>, Perpindahan Kalor edisi 6 Jakarta: Penerbit (rlan""a2
Metode 'MT(
Pa%a %asarna proses trans)er kalor pa%a eat (=-han"er berlaku: ?%iterima ?%ilepas imana nilai perpin%ahan kalor an" %itrans)er sebesar 2
´ air x c air x ∆ T air q =m q =2,5
kg J O x 4180 x ( 85−35 ) C s kg
q =522500
J O
s . C
alam meto%e M! ini @ .u"a %apat %iukur %en"an persamaan berikut %imana %apat %ipakai untuk menentukan luas eat (=-han"er q =U . A . F . ∆ T m
Men-ari Nilai
∆ T m ln [¿ ( T h 1−T c 2) /( T h 2−T c 1 )]
∆ T m=
( T h −T c )−( T h −T c ) 1
2
2
1
¿
( 200 −85 ) ] ( 93 −35 ) ( 200− 85 )−( 93−35 ) ∆ T m= ¿ ln [¿
∆ T m=
57 =83,2o C ln 1,98
Men-ari nilai )a-tor koreksi2 %en"an men""unakan "ra)ik )a-tor koreksi untuk eat (=-han"er Aliran Silan" sekali lintas ke%ua )lui%a tak -ampur,
&ntuk men-ari nilai %ari "ra)ik maka harus men"hubun"kan korelasina %en"an P %an B : P=
Tc 2−Tc 1 85 −35 = =0,3 Th1 −Tc1 200 −35
R=
Th 1−Th 2 200 −93 = =2,14 Tc 2−Tc 1 85 −35
3
Sehin""a %i%apatkan 0,73 &ntuk men-ari nilai A pakai persamaan %iatas aitu q =U . A . F . ∆ T m A =
q U .F .∆ T m
A =
522500 180 x 0,93 x 83,2
A =37 , 5 m
2
Metode NTU- Efektivitas
Men-ari la.u alir massa "as ?%iterima ?%ilepas
´ c c c ∆ T c =m ´ h c h ∆ T h m ´ h= m
´ h= m
´mc c c ∆ T c c h ∆ T h 2,5.4180 . ( 85− 35 ) 1090 . ( 200−93 )
´ h= 4,48 m
kg s
Men-ari nilai la.u kapasitas kalor C c ¿ ´m c c c =2,5 .4180= 10450
W ℃
C h ¿ ´ m h c h=4,48 .1090= 4883,2
iketahui bah;a
W ℃
C h < C c
maka "as an" memiliki la.u kapasitas
C h
merupakan )lui%a minimum, Sehin""a 4
C =
C min C maks
=
4883,2 10450
C =0,467 Nilai e)ekti*itas untuk sstem ini akibat )lui%a panas an" merupakan )lui%a minimum :
=
∈
∈=
∈
∆T hot T h 1− T h2 = ∆Tmax T h 1− T c1
200−93 200−35
=0,648
Selan.utna untuk men-ari nilai A maka %i"unakan persamaan N!& an" %i%apatkan nilaina %en"an pen%ekatan "ra)ik, NTU max=
UA C min
9ra)ik an" %i"unakan merupakan "ra)ik e)ekti*itas untuk eat (=-han"er aliran silan" pa%a )lui%a tak -ampur, imana nilai N!& ma= an" %i%apat %ari pen%ekatan tersebut a%alah :
5
Maka nilai luas eat (=-han"er a%alah NTU max=
A =
A =
UA C min
NTU max .C min U 1,35 . 4883,2 W / ℃ 180
W 2
℃
m
A =36 ,63 m
2
(A)TA* PUSTA+A
olman J, P, 010, Heat Transfer: Chapter 4 – Unsteady-State Conduction, Tenth Edition, Ne; Cork: M-9ra;'ill, John ienhar% DE %an John ienhar% E, 000'011, Heat Transfer Te!t"oo#, Third Edition, $ambri%"e Massa-husetts: Phlo"ston Press,
6
