Nama : Arief Wibowo

NPM : 21411117

Jurusan : Teknik Mesin

Fakultas : Teknologi Industri

Pembimbing : Dr. Rr. Sri Poernomo Sari, ST., MT.

KAJIAN EKSPERIMEN

COOLING WATER

DENGAN SISTEM FAN

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 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.

Batasan Masalah

Alat Cooling Water

Diagram Alir Tahapan Perancangan

Cooling Water

Perancangan Cooling Water

Pembuatan Bak Penampungan Awal dan Akhir

Selesai

Pembuatan Bak Proses Cooling Water

Sistem Pempipaan

Sistem Kelistrikan

Mulai

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 : Firman FWP61SS

Frekuensi : 50 Hz

Kapasitas Max : 50 L/mnt

Suhu Cairan Max : 1000 C

Tinggi Hisap : 11 m

Tegangan : 220-240 V

Daya Masuk : 500 watt/2.2 A

Daya Keluar : 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

Menghitung Volume Bak Penampung

Menghitung Luas Alas Pipa

Menghitung Debit Aliran

Menghitung Kecepatan Aliran

Menghitung Koefisien Gesek Darcy

Menghitung Head Loss pada Elbow

Menghitung Head Loss pada Pipa

Menghitung Total Head Loss

Menghitung Tekanan Air pada Pipa

A

Mulai

Selesai

A

Menghitung Luas Penampang Bak Proses

Menghitung Laju Aliran Massa

Hasil

Menghitung Energi Kalor yang Terbuang

Kesimpulan

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 = T x L (2.12)

Dimana : T = Tinggi (m)

L = Lebar (m)

Diketahui : T = 0,2 m

L = 0,4 m

Ditanya : ABak Proses = ?

Penyelesaian : ABak Proses = T x L

ABak Proses = 0,2 x 0,4

= 0,08 m2

Laju Aliran Massa

Kerugian Energi Kalor yang Keluar

Qloss = m CP (Tin-Tout) (2.14)

Dimana : Cp = kapasitas panas jenis (kalor jenis) gas ideal pada tekanan konstan (0,95 Kj/s)

Qloss = Kerugian Energi Kalor (Kj/det)

m = Laju Aliran Massa (Kg/det)

Tin = Temperatur Masuk (°K)

Tout = Temperatur Keluar (°K)

Diketahui : m = 340,821 Kg/s)

Tin = 70° C

Tout = 60° C

Ditanya : Qloss = ?

Penyelesaian : Qloss = 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. 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.

2. 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.

3. 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.