Top Banner
SIDANG TUGAS AKHIR DESAIN COMPACT HEAT EXCHANGER TIPE PLATE AND FIN SEBAGAI PENDINGIN MOTOR PADA BOILER FEED PUMP STUDI KASUS PLTU PAITON, PJB NUR SAPTI MARSHELIYANA 2109 100 040 DOSEN PEMBIMBING : Prof. Dr. Ir. Djatmiko Ichsani, M.Eng Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya
35

PROPOSAL TUGAS AKHIR - digilib.its.ac.iddigilib.its.ac.id/public/ITS-paper-33432-2109100040-Presentation.pdf · Grafik beban (q) vs Temperatur. Temperatur udara panas. Temperatur

Mar 27, 2019

Download

Documents

vuongthuan
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: PROPOSAL TUGAS AKHIR - digilib.its.ac.iddigilib.its.ac.id/public/ITS-paper-33432-2109100040-Presentation.pdf · Grafik beban (q) vs Temperatur. Temperatur udara panas. Temperatur

SIDANG TUGAS AKHIR

DESAIN COMPACT HEAT EXCHANGER TIPEPLATE AND FIN SEBAGAI PENDINGIN

MOTOR PADA BOILER FEED PUMP STUDI KASUS PLTU PAITON, PJB

NUR SAPTI MARSHELIYANA2109 100 040

DOSEN PEMBIMBING :Prof. Dr. Ir. Djatmiko Ichsani, M.Eng

Jurusan Teknik MesinFakultas Teknologi IndustriInstitut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya

Page 2: PROPOSAL TUGAS AKHIR - digilib.its.ac.iddigilib.its.ac.id/public/ITS-paper-33432-2109100040-Presentation.pdf · Grafik beban (q) vs Temperatur. Temperatur udara panas. Temperatur

Latar belakang

Page 3: PROPOSAL TUGAS AKHIR - digilib.its.ac.iddigilib.its.ac.id/public/ITS-paper-33432-2109100040-Presentation.pdf · Grafik beban (q) vs Temperatur. Temperatur udara panas. Temperatur

Permasalahan

Page 4: PROPOSAL TUGAS AKHIR - digilib.its.ac.iddigilib.its.ac.id/public/ITS-paper-33432-2109100040-Presentation.pdf · Grafik beban (q) vs Temperatur. Temperatur udara panas. Temperatur

Bagian-bagian dari plate fin HE

Page 5: PROPOSAL TUGAS AKHIR - digilib.its.ac.iddigilib.its.ac.id/public/ITS-paper-33432-2109100040-Presentation.pdf · Grafik beban (q) vs Temperatur. Temperatur udara panas. Temperatur

Rumusan Masalah

1. Kehilangan panas (heat loss) dapatdidinginkan

2. Menghindari adanya overheating yang dapatmenyebabkan motor mudah mengalamikerusakan

Page 6: PROPOSAL TUGAS AKHIR - digilib.its.ac.iddigilib.its.ac.id/public/ITS-paper-33432-2109100040-Presentation.pdf · Grafik beban (q) vs Temperatur. Temperatur udara panas. Temperatur

PendahuluanTujuan Penelitian• Merancang Plate Fin Heat Exchanger yang dapat

mendinginkan motor listrik yang ada di Unit Pembangkitan PJB Paiton.

• Hasil perancangan dari Plate Fin Heat Exchanger mampu mengatasi variasi beban yang ada di Unit Pembangkitan PJB Paiton.

Manfaat Penelitian• Dapat memperluas wawasan mahasiswa khususnya

penulis dalam merancang suatu Heat Exchanger• Dapat menjadi literatur bagi mahasiswa lain dalam

membuat jurnal ilmiah maupun karya tulis ilmiah.• Dapat dijadikan sebagai bahan pertimbangan untuk

mengatasi masalah pendinginan motor listrik yang adadi PLTU PAITON

Page 7: PROPOSAL TUGAS AKHIR - digilib.its.ac.iddigilib.its.ac.id/public/ITS-paper-33432-2109100040-Presentation.pdf · Grafik beban (q) vs Temperatur. Temperatur udara panas. Temperatur

Batasan Masalah

• Perancangan berdasarkan data operasi motor listrik dan Boiler Feed Pump (BFP) milik PT. PJB Unit Pembangkitan Paiton.

• Kondisi operasi diasumsikan steady state.

• Perpindahan panas yang terjadi secara konduksi dan konveksidengan mengabaikan perpindahan panas secara radiasi.

• Perancangan tidak mengikut sertakan analisa metalurgi dananalisa ekonomi.

Page 8: PROPOSAL TUGAS AKHIR - digilib.its.ac.iddigilib.its.ac.id/public/ITS-paper-33432-2109100040-Presentation.pdf · Grafik beban (q) vs Temperatur. Temperatur udara panas. Temperatur

Penelitian terdahuluNatasha Fitri Susanti (2010)

Analisis Unjuk KerjaVaporizer Oksigen cair (HE 38) dengan variasi desain

permukaan pada unit separasi udara studi kasusPT.Gresik Gases Indonesia

(BOC-Gases)

Page 9: PROPOSAL TUGAS AKHIR - digilib.its.ac.iddigilib.its.ac.id/public/ITS-paper-33432-2109100040-Presentation.pdf · Grafik beban (q) vs Temperatur. Temperatur udara panas. Temperatur

Penelitian terdahulu

• Wen, Kang Shung, Chau Tseng Shin (2006)

• Analysis of effectiveness and pressure drop in micro cross-flow heat

exchanger

• ∆P mengalami penurunan seiringdengan naiknya efektifitas.

Page 10: PROPOSAL TUGAS AKHIR - digilib.its.ac.iddigilib.its.ac.id/public/ITS-paper-33432-2109100040-Presentation.pdf · Grafik beban (q) vs Temperatur. Temperatur udara panas. Temperatur

Metodologi Penelitian

Skema proses pendinginan motor listrik

Page 11: PROPOSAL TUGAS AKHIR - digilib.its.ac.iddigilib.its.ac.id/public/ITS-paper-33432-2109100040-Presentation.pdf · Grafik beban (q) vs Temperatur. Temperatur udara panas. Temperatur

Data operasi motor listrik

Page 12: PROPOSAL TUGAS AKHIR - digilib.its.ac.iddigilib.its.ac.id/public/ITS-paper-33432-2109100040-Presentation.pdf · Grafik beban (q) vs Temperatur. Temperatur udara panas. Temperatur

Skema pola pikir

Page 13: PROPOSAL TUGAS AKHIR - digilib.its.ac.iddigilib.its.ac.id/public/ITS-paper-33432-2109100040-Presentation.pdf · Grafik beban (q) vs Temperatur. Temperatur udara panas. Temperatur

Langkah perhitungan

Menghitung nilai ∆TLMTD

Menghitung nilai UAdesain

Didapatkan dimensi HE

Nilai UALMTD = UAdesain

Input Q, Thi, Tho, Tci,Tco

Menghitung nilai UALMTD

Trial and error

Page 14: PROPOSAL TUGAS AKHIR - digilib.its.ac.iddigilib.its.ac.id/public/ITS-paper-33432-2109100040-Presentation.pdf · Grafik beban (q) vs Temperatur. Temperatur udara panas. Temperatur

Skema sistem heat exchanger

Page 15: PROPOSAL TUGAS AKHIR - digilib.its.ac.iddigilib.its.ac.id/public/ITS-paper-33432-2109100040-Presentation.pdf · Grafik beban (q) vs Temperatur. Temperatur udara panas. Temperatur

Perhitungan besarnya losses (beban yang harus didinginkan)

Page 16: PROPOSAL TUGAS AKHIR - digilib.its.ac.iddigilib.its.ac.id/public/ITS-paper-33432-2109100040-Presentation.pdf · Grafik beban (q) vs Temperatur. Temperatur udara panas. Temperatur

Perhitungan Temperatur udara yang keluar dari heat exchanger

Page 17: PROPOSAL TUGAS AKHIR - digilib.its.ac.iddigilib.its.ac.id/public/ITS-paper-33432-2109100040-Presentation.pdf · Grafik beban (q) vs Temperatur. Temperatur udara panas. Temperatur

Perhitungan UA LMTD

Page 18: PROPOSAL TUGAS AKHIR - digilib.its.ac.iddigilib.its.ac.id/public/ITS-paper-33432-2109100040-Presentation.pdf · Grafik beban (q) vs Temperatur. Temperatur udara panas. Temperatur

Hasil perhitungan UA perancangan

Page 19: PROPOSAL TUGAS AKHIR - digilib.its.ac.iddigilib.its.ac.id/public/ITS-paper-33432-2109100040-Presentation.pdf · Grafik beban (q) vs Temperatur. Temperatur udara panas. Temperatur

Hasil perbandingan UA LMTD dan UA perancangan

UA LMTD =17, 36 kW/K

UA perancangan

= 17, 59 kW/K

Page 20: PROPOSAL TUGAS AKHIR - digilib.its.ac.iddigilib.its.ac.id/public/ITS-paper-33432-2109100040-Presentation.pdf · Grafik beban (q) vs Temperatur. Temperatur udara panas. Temperatur

Tabel surface designation

Page 21: PROPOSAL TUGAS AKHIR - digilib.its.ac.iddigilib.its.ac.id/public/ITS-paper-33432-2109100040-Presentation.pdf · Grafik beban (q) vs Temperatur. Temperatur udara panas. Temperatur

Hasil perhitungan dimensi

Page 22: PROPOSAL TUGAS AKHIR - digilib.its.ac.iddigilib.its.ac.id/public/ITS-paper-33432-2109100040-Presentation.pdf · Grafik beban (q) vs Temperatur. Temperatur udara panas. Temperatur

Perhitungan Pressure drop udara panas

= 24,1184 Pa

Page 23: PROPOSAL TUGAS AKHIR - digilib.its.ac.iddigilib.its.ac.id/public/ITS-paper-33432-2109100040-Presentation.pdf · Grafik beban (q) vs Temperatur. Temperatur udara panas. Temperatur

Pressure drop pada fin

∆Pfin = 473, 3281 Pa

Sehingga diperoleh nilai ∆Ptotal :∆Ptotal = ∆Pducting + ∆Pfin

= 24,12 Pa + 473, 32 Pa= 461, 44 Pa

Page 24: PROPOSAL TUGAS AKHIR - digilib.its.ac.iddigilib.its.ac.id/public/ITS-paper-33432-2109100040-Presentation.pdf · Grafik beban (q) vs Temperatur. Temperatur udara panas. Temperatur

Perhitungan daya blower

Page 25: PROPOSAL TUGAS AKHIR - digilib.its.ac.iddigilib.its.ac.id/public/ITS-paper-33432-2109100040-Presentation.pdf · Grafik beban (q) vs Temperatur. Temperatur udara panas. Temperatur

Perhitungan Pressure drop udaradingin

Page 26: PROPOSAL TUGAS AKHIR - digilib.its.ac.iddigilib.its.ac.id/public/ITS-paper-33432-2109100040-Presentation.pdf · Grafik beban (q) vs Temperatur. Temperatur udara panas. Temperatur

Pressure drop pada fin

∆Pfin = 1673,45 Pa

Sehingga diperoleh nilai ∆Ptotal :∆Ptotal = ∆Pducting + ∆Pfin

= 154,62 Pa + 167,45 Pa= 1828,06 Pa

Page 27: PROPOSAL TUGAS AKHIR - digilib.its.ac.iddigilib.its.ac.id/public/ITS-paper-33432-2109100040-Presentation.pdf · Grafik beban (q) vs Temperatur. Temperatur udara panas. Temperatur

Perhitungan daya blower

Page 28: PROPOSAL TUGAS AKHIR - digilib.its.ac.iddigilib.its.ac.id/public/ITS-paper-33432-2109100040-Presentation.pdf · Grafik beban (q) vs Temperatur. Temperatur udara panas. Temperatur

Perhitungan performa HE vs bebanyang harus didinginkan

83,75 kW

125,63 kW

167,5 kW

175,98 kW

Page 29: PROPOSAL TUGAS AKHIR - digilib.its.ac.iddigilib.its.ac.id/public/ITS-paper-33432-2109100040-Presentation.pdf · Grafik beban (q) vs Temperatur. Temperatur udara panas. Temperatur

Temperatur udara panas yang keluardari HE

Pembebanan50 %

• 356, 28 K

Pembebanan75 %

• 364, 42 K

Pembebanan100 %

• 372, 56 K

Pembebanan105 %

• 374, 19 K

Page 30: PROPOSAL TUGAS AKHIR - digilib.its.ac.iddigilib.its.ac.id/public/ITS-paper-33432-2109100040-Presentation.pdf · Grafik beban (q) vs Temperatur. Temperatur udara panas. Temperatur

Temperatur udara dingin yang keluardari HE

Q(50 %)

• 311, 93 K

Q(75%)

• 316, 39 K

Q(100 %)

• 320, 85 K

Q(105 %)

• 321, 74 K

Page 31: PROPOSAL TUGAS AKHIR - digilib.its.ac.iddigilib.its.ac.id/public/ITS-paper-33432-2109100040-Presentation.pdf · Grafik beban (q) vs Temperatur. Temperatur udara panas. Temperatur

Tabel variasi beban yang harusdidinginkan vs effectiveness

Page 32: PROPOSAL TUGAS AKHIR - digilib.its.ac.iddigilib.its.ac.id/public/ITS-paper-33432-2109100040-Presentation.pdf · Grafik beban (q) vs Temperatur. Temperatur udara panas. Temperatur

Grafik pembebanan vs temperatur

305

310

315

320

325

330

335

340

345

350

355

360

0 50 100 150 200

Tem

per

atu

r (

K)

Beban (kW)

Grafik beban (q) vs Temperatur

Temperatur udara panas

Temperatur udara dingin

Page 33: PROPOSAL TUGAS AKHIR - digilib.its.ac.iddigilib.its.ac.id/public/ITS-paper-33432-2109100040-Presentation.pdf · Grafik beban (q) vs Temperatur. Temperatur udara panas. Temperatur

Grafik pembebanan vs effectiveness

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

0 50 100 150 200

Eff

ekti

ven

ess

(ɛ)

Beban (kW)

Grafik beban vs effectiveness

Series1

Page 34: PROPOSAL TUGAS AKHIR - digilib.its.ac.iddigilib.its.ac.id/public/ITS-paper-33432-2109100040-Presentation.pdf · Grafik beban (q) vs Temperatur. Temperatur udara panas. Temperatur

Kesimpulan

Dengan beban pendinginan sebesar 167,5 kW konstruksi heat exchanger yang sesuaiadalah sesuai dengan surface designation 5.3 pada buku Kays and London denganpanjang HE 1.556 m, lebar HE 0.897 m dan tinggi HE 1.229 m yang memiliki spesifikasisebagai berikut:

• Material heat exchanger adalah aluminium• Dengan Plate spacing (b) = 0.0119 m, radius hydraulic (rh) = 0.0015 m, ketebalan fin (δ) =

0.00015 m, β = 617.1449 m2/m3, fin area/total fin (Af/A) = 0.719• Dan Plate thickness (a) = 0.001 m

Performa heat exchanger dapat ditinjau dari nilai effectiveness. Semakin tinggi bebanpendinginan pada heat exchanger maka nilai effectiveness juga semakin tinggi, hal initerlihat pada beban yang harus didinginkan 105 % saat nilai effectivenessnya sebesar0,8845.

Page 35: PROPOSAL TUGAS AKHIR - digilib.its.ac.iddigilib.its.ac.id/public/ITS-paper-33432-2109100040-Presentation.pdf · Grafik beban (q) vs Temperatur. Temperatur udara panas. Temperatur

SEKIAN DAN TERIMAKASIHMOHON SARAN DEMI

KESEMPURNAAN TUGAS AKHIR