Analysis Of Pressure In A Pokka 5001 Type Condenser With Finned Tube On Heat Transfer Rate [Analisa Tekanan Kondensor Tipe Pokka 5001 Jenis Finned Tube Terhadap Laju Perpindahan Panas]

Rendy Rakhmad Fakhrizi¹⁾, Dr.A’rasy Fahruddin, S.T., M.T. ^*,2),Mulyadi ³⁾Edi Widodo ⁴⁾

¹⁾ Program Studi Teknik Mesin, Universitas Muhammadiyah Sidoarjo, Indonesia

²⁾ Program Studi Teknik Mesin, Universitas Muhammadiyah Sidoarjo, Indonesia

*Email Penulis Korespondensi: arasy.fahruddin@umsida.ac.id

Abstract. Converts steam into liquid through the condensation process. This study aims to analyze the efficiency and heat transfer rate of the condenser based on the main thermal parameters, such as temperature, pressure, and flow rate of the working fluid with efficiency and flow rate tested to understand its effect on the type condenser pokka 5001 with fan support at 3500rpm. Vaiables are free to use pressure variations (20, 25, 30, 35 and 40 Psi), while the trirate variable is the heat transfer rate and efficiency in the condenser. The results of the study in the condenser efficiency test increased as the pressure on the pressure gauge in the boiler furnace increased from η_1 = (73.17 %), η_2 = (76.49 %), η_3= (81.49 %), η_4= (89.65 %), and at η_5 = (89.68 %). It can be concluded that the greater the incoming pressure, the greater the efficiency that occurs

Keywords –Condensor Eficiency, Heat Transfer

Abstrak. Kondensor Merupakan Salah Satu Komponen Penting Dalam Sistem Perpindahan Panas Yang Berfungsi Mengubah Uap Menjadi Cairan Melalui Proses Kondensasi. Penelitian Ini Bertujuan Untuk Menganalisis Efisiensi Dan Laju Perpindahan Panas Pada Kondensor Berdasarkan Parameter Termal Utama, Seperti Suhu, Tekanan, Dan Laju Aliran Fluida Kerja dengan efesiensi dan laju aliran diuji untuk memahami pengaruhnya terhadap kondensor type pokka 5001 dengan support kipas berkeceptan 3500rpm. Vaiabel bebas menggunakan variasi tekanan (20, 25, 30, 35 dan 40 Psi), sedangkan variabel trikat adalah laju perpindahan panas dan efesiensi pada kondensor. Hasil penelitian pada pengujian efesiensi kondensor terjadi peningkatan seiring bertambahnya tekanan pada pressure gauge di tungku boiler mulai dari = (73,17 %), = (76,49 %), = (81,49 %), = (89,65 %), dan pada = (89,68 %). Dapat di simpulkan bahwa semakin besar tekanan masuk maka semakin besar pula efesiensi yang terjadi.

Kata Kunci –Efisiensi Kondensor, Perpindahan Panas

I. Pendahuluan

Kondensator adalah alat penukar kalor atau penukar panas yang menggunakan turbin tekanan rendah untuk mengkondensasikan uap lama menjadi air kondensat. Air yang dikondensasi dan ditampung pada hotwell dan kemudian dikembalikan ke boiler untuk disirkulasi kembali menjadi uap. Siklus dalam kondensor melibatkan dua aliran utama: satu adalah siklus fluida panas yang berasal dari uap yang keluar dari turbin tekanan rendah, dan yang lainnya adalah siklus air pendingin yang bersumber dari air sungai Deli. Uap dari turbin tekanan rendah berfungsi sebagai fluida panas dan akan melepaskan kalor ke air pendingin saat mengalir melalui pipa-pipa kondensor, di mana air pendingin bertindak sebagai fluida dingin.

Studi tentang perpindahan energi akibat perubahan suhu di antara dua benda atau bahan disebut perpindahan kalor. Panas mengalir dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah ketika dua benda bersuhu berbeda berinteraksi.

Tujuan dari pengaruh laju aliran fluida terhadap laju perpindahan panas adalah untuk mengetahui bagaimana laju aliran fluida berdampak pada laju perpindahan panas yang akan dihasilkan selama pendiginan alat penukar panas. Alat penukar panas shell dan pipa digunakan. Menurut penelitian Yanto dan Erwin, laju alir yang berbeda berdampak pada kondensor tipe surfikal laju perpindahan panas yang dihasilkan. dari perhitungan laju perpindahan panas dengan aliran fluida pendingin adalah 587,1501 kg/s sebesar 9707788,01 kcal/s. bahwa semakin tinggi laju aliran fluida pendingin makan, semakin tinggi pula laju perpindahan panas yang terjadi.Menurut penelitian Studi Antoni dan Mahmud menunjukkan bahwa dengan meningkatkan suhu air pendingin, tekanan, saturasi, suhu rata-rata, koefisien perpindahan kalor total, dan beban kalor kondensor meningkat. Akibatnya, efisiensi termal siklus akan menurun. Dalam penelitian Daniswara dan siswantoro, nilai efektivitas tertinggi adalah 89,4 kPa dengan efektivitas 0,619, dan nilai efektivitas terendah adalah 93,21 kPa dengan efektivitas 0,503. Semakin kecil tekanan vakum di dalam kondensor, semakin baik efektivitasnya. Hal ini sebanding dengan kecepatan perpindahan panasnya.

Dalam penelitian ivan dan nazaruddin tekanan pada kondensor berpengaruh pada kenaikan efisiensi dan heat rate turbin uap. Dapat dilihat bahwa setiap kenaikan nilai tekanan -1 kPa maka berpengaruh pada rata-rata nilai heat rate turbin uap 68.233 kJ/kWh untuk beban 45 MW Netto. Sedangkan untuk nilai efisiensi turbin uap mengalami kenaikan.

Dari penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa efesiensi, tekanan kondensor berpengaruh pada laju perpindahan panas akan tetapi pada kondensor tipe POKKA 5001 ini belum di teliti. Sehingga perlu di teliti tentang kondensor tipe POKKA 5001 sirip louvered.

II. Metode

Metode Penelitian

Tujuan untuk mengetahui efesiensi dan laju perpindahan panas pada kondensor pokka 5001 dengan tipe sirip Louvered dengan 2 buah kipas berkecepatan 3500 rpm dan mini boiler berkapasitas 10n liter . Dalam penelitian ini diperlukan alat pengukur seperti termokopel, flowmeter, dan data logger untuk memantau suhu dan laju aliran fluida dengan variasi tekanan (40, 35, 30, 25, dan 20 Psi). Adanya konsep penelitian pada benda kerja yakni bertujuan untuk mempermudah saat perancangan menggunakan proses permesinan dan dapat membuat benda kerja yang mempunyai nilai efisiensi tinggi. Pengujian dilakukan di Laboratorium FDM Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Sidoarjo.

Gambar 1. Diagram Instalasi

Gambar 2. Alat Uji Kondensor

Diagram alir

Gambar 3. Diagram alir penelitian

Langkah – langkah proses perhitungan melibatkan :

1. menghitung mass flow rate ():
2. menghitung perpindahan panas masuk () :
3. Menghitung perpindahan panas keluar () :
4. menghitung persen uap() :
5. Menghitung Kerja fluida ():
6. menghitung efesiensi kondensor

Dimana :

• = mass flow rate(kg/s)
• = density(kg/m³)
• = debit (m³/s)
• perpindahan panas masuk (kj/s)
• Perpindahan panas keluar (kj/s)
• = entalpy (kj/kg)
• efesiensi kondensor (%)
• Tekanan masuk(kPa)
• Tekanan masuk(kPa)

III. Hasil dan Pembahasan

Hasil Eksperimen

Hasil dan pembahasan memaparkan data efisiensi kondensor dan laju perpindahan panas menunjukkan variasi yang dipengaruhi oleh perubahan tekanan operasi. Peningkatan tekanan cenderung meningkatkan laju perpindahan panas akibat meningkatnya perbedaan suhu antara fluida kerja dan lingkungan, sehingga meningkatkan efisiensi kondensor. Namun, pada tekanan yang terlalu tinggi, efisiensi cenderung menurun akibat meningkatnya hambatan termal dan potensi kehilangan panas yang lebih besar. Dari hasil penelitian, ditemukan bahwa terdapat tekanan optimal di mana perpindahan panas mencapai nilai maksimum, sehingga kinerja kondensor dapat ditingkatkan secara signifikan dengan pengaturan tekanan yang tepat.

Adapun hasil penelitian di buat dalam satu tabulasi data dapat dilihat sebagai berikut :

275.79	227.53	114	94	0.000267	71.20%	0.12	89.68%	0.000897	0.1119
241.32	206.84	102	88	0.000233	72.13%	0.08	89.65%	0.000897	0.0697
206.84	151.68	98	80	0.000200	69.70%	0.06	81.49%	0.000815	0.0486
172.37	110.32	93.2	75	0.000167	68.08%	0.04	76.49%	0.000765	0.0336
137.90	75.84	89	70	0.000133	66.96%	0.03	73.17%	0.000732	0.0226

Berikut merupakan grafik nilai dari laju perpindahan panas berbanding debit aliran :

Gambar 4. Laju perpindahan panas berbanding debit

Dari Gambar 4, Berdasarkan hasil pengujian dengan 5 variasi data menghasilkan perhitungan yang direpresentasikan dalam bentuk grafik perbandingan laju perpindahan panas berbanding debit aliran, sehingga dapat dilihat pada grafik dimana semakin banyak debit aliran air maka laju perpindahn panas yang terjadi semakin meningkat.

Berikut merupakan grafik nilai dari perubahan energi uap berbanding tekanan masuk :

Gambar 5. Perubahan energi uap berbanding tekanan

Dari Gambar 5, Berdasarkan hasil pengujian dengan 5 variasi data menghasilkan perhitungan yang direpresentasikan dalam bentuk grafik perubahan energi uap berbanding tekanan uap masuk, sehingga dapat dilihat pada grafik dimana semakin banyak tekanan uap masuk maka laju perpindahan panas yang terjadi semakin meningkat.

Berikut merupakan grafik nilai dari kerja fluida berbanding tekanan masuk:

Gambar 6. Kerja fluida berbanding tekanan masuk

Dari Gambar 6, Berdasarkan hasil pengujian dengan 5 variasi data menghasilkan perhitungan yang direpresentasikan dalam bentuk grafik perbandingan kerja fluida berbanding tekanan masuk, sehingga dapat dilihat pada grafik dimana semakin banyak tekanan uap masuk maka kerja fluida yang terjadi semakin meningkat.

Berikut merupakan grafik nilai dari efisiensi berbanding tekanan:

Gambar 7. Efisiensi berbanding tekanan

DariGambar 7, Berdasarkan hasil pengujian dengan 5 variasi data menghasilkan perhitungan yang direpresentasikan dalam bentuk grafik perbandingan efisiensi berbanding tekanan masuk uap, sehingga dapat dilihat pada grafik dimana semakin banyak tekanan masuk maka efisiensi kondensor yang terjadi semakin meningkat.

Berikut merupakan grafik nilai dari efisiensi berbanding debit:

Gambar 8. Efisiensi berbanding debit

Dari Gambar 8, Berdasarkan hasil pengujian dengan 5 variasi data menghasilkan perhitungan yang direpresentasikan dalam bentuk grafik perbandingan efisiensi berbanding debit air, sehingga dapat dilihat pada grafik dimana semakin banyak debit air maka efisiensi kondensor yang terjadi semakin meningkat.

VII. Kesimpulan

Dari hasil perhitungan dari penelitian diatas maka Mekanisme kerja alat penukar panas kondensor adalah merubah uap sisa keluaran low pressure turbine menjadi air kembali, proses perubahan nya dilakukan dengan cara mengalirkan uap yang berada di shell dan air perdingin berada di tube. Dari pembahasan laju perpindahan panas bahwa dengan debit aliran yang berbeda maka akan bepengaruh terhadap laju perpindahan panas yang didapat dari perhitungan laju perpindahan panas menyeluruh dengan debit aliran 0.03 Kj/s sebesar 0.000133333 m³/s , 0.04 Kj/s sebesar 0.000166667 m³/s , 0.06 Kj/s sebesar 0.0002 m³/s, 0.08 Kj/s sebesar 0.000233333 m³/s dan debit aliran 0.12 Kj/s sebesar 0.000266667 m³/s. Dari grafik dilihat bahwa semakin besar debit aliran maka semakin besar pula laju perpindahan panas yang terjadi.

Dengan adanya perubahan pada tekanan kondensor maka mempengaruhi nilai efisiensi turbin. Pada rata rata nilai tekanan kondensor dengan efesiensi yang mengalami kenaikan dari 137.90 kPa menjadi 73.17%, 172.37 kPa menjadi 76.49%, 206.84 kPa menjadi 81.49%, 241.32 kPa menjadi 89.65%, 275.79 kPa menjadi 89.68%, Jadi nilai tekanan kondensor harus selalu dijaga karena berpengaruh efisiensi turbin uap

Ucapan Terima Kasih

Dengan rasa hormat , penulis mengucapkan terima kasih kepada Universitas Muhammadiyah Sidoarjo, khususnya Program Studi Teknik Mesin, yang telah memberikan kesempatan, fasilitas, dan dukungan selama pelaksanaan penelitian ini. Ucapan terima kasih yang tulus disampaikan kepada Dr. A’rasy Fahruddin, S.T., M.T., selaku dosen pembimbing, atas bimbingan, arahan, dan masukan yang berharga selama proses penelitian dan penulisan artikel ini.

Penulis juga menyampaikan terima kasih kepada staf Laboratorium Teknik Mesin atas bantuan teknis dalam pengoperasian alat, seperti wind tunnel, serta dukungan dalam penyediaan peralatan yang diperlukan untuk eksperimen ini. Dukungan ini sangat membantu dalam memastikan kelancaran penelitian.Tidak lupa, apresiasi yang tinggi diberikan kepada teman-teman dan rekan mahasiswa yang turut memberikan saran dan dukungan moral selama proses penyelesaian penelitian. Kepada keluarga tercinta, penulis berterima kasih atas doa, motivasi, dan dukungan emosional yang tiada henti selama proses ini.Semoga hasil penelitian ini dapat memberikan kontribusi positif bagi pengembangan ilmu pada kondensor, mendukung nilai efisiensi, serta berkontribusi dalam upaya global untuk menciptakan teknologi.

Referensi