perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

PENGARUH TWIST RATIO TERHADAP KARAKTERISTIK PERPINDAHAN PANAS DAN FAKTOR GESEKAN PADA PENUKAR

KALOR PIPA KONSENTRIK SALURAN ANNULAR DENGAN TWISTED TAPE INSERT

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik

Oleh:

SEPTIAN FATCHURAHMAN NIM. I 0406050

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2011

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

iii

PENGARUH TWIST RATIO TERHADAP KARAKTERISTIK PERPINDAHAN

PANAS DAN FAKTOR GESEKAN PADA PENUKAR KALOR PIPA

KONSENTRIK SALURAN ANNULAR DENGAN TWISTED TAPE INSERT

Disusun oleh :

SEPTIAN FATCHURAHMAN NIM. I 0406050

Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II

Tri Istanto, ST., MT Wibawa Endra J., ST., MT NIP. 19730820 200012 1001 NIP. 19700911 200003 1001

Telah dipertahankan di hadapan Tim Dosen Penguji pada hari selasa, tanggal 30 Juni 2011

1. Zainal Arifin., ST, MT. NIP. 197303082000031001

2. Jaka Sulistya., S.T. NIP. 196710191999031001

Mengetahui:

Ketua Jurusan Teknik Mesin

Didik Djoko Susilo., ST, MT. NIP . 1969 04251998021001

Koordinator Tugas Akhir

Wahyu Purwo R., ST, MT NIP. 197202292000121001

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user iv

!"

#$$$$

$#

%&''"

($$

)*+!"

,$$-

. !"

$/$

($($

0"

1$2,3-$

$

4"

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

v

PERSEMBAHANPERSEMBAHANPERSEMBAHANPERSEMBAHAN

Tak banyak yang bisa kuberikan, hanya terima kasih dari hati yang terdalam

Allah SWTAllah SWTAllah SWTAllah SWT Segala yang ku alami adalah kehendak-Mu, semua yang kuhadapi adalah kemauan-Mu, segala puji hanya bagi-Mu, ya Allah, pengatur alam semesta, tempat bergantung segala sesuatu, tempatku

memohon pertolongan.

Muhhammad shalallahu alaihi wassalamMuhhammad shalallahu alaihi wassalamMuhhammad shalallahu alaihi wassalamMuhhammad shalallahu alaihi wassalam Manusia terbaik di muka bumi, uswatun hasanah, penyempurna akhlak, shollawat serta salam semoga

selalu tercurah padanya, keluarga, sahabat dan pengikutnyayang istiqomah sampai akhir zaman.

Almarhumah IbuAlmarhumah IbuAlmarhumah IbuAlmarhumah Ibu Sejak di kandungan hingga akhir hayatmu tak satu kasih sayangmu terhenti. Perkataan kerasmu

adalah penyemangatku, kebaikan hatimu adalah contoh bagiku. Terima kasih dan permintaan maafku ku kirim lewat doaku untukmu. Semoga Allah memberikan tempat yang baik dari yang terbaik untukmu,

serta mengampuni segala dosa-dosamu. Amin.

BapakBapakBapakBapak Banyak sekali yang telah kau korbankan untukku. Terimakasih telah mendukungku, mengajariku,

berkorban untukku serta memaafkan kekecewaan yang ku berikan.

Asdut, Om DewiAsdut, Om DewiAsdut, Om DewiAsdut, Om Dewi, Mbak Ratri, Mas Aziz, Mbak Ratri, Mas Aziz, Mbak Ratri, Mas Aziz, Mbak Ratri, Mas Aziz Kakak kakakku yang telah menghidupkan suasana di rumah, terima kasih telah mendorongku,

memarahi dan menjadikan bagian terbaik dalam hidupku.

Achmad Achmad Achmad Achmad Shidqiy AlShidqiy AlShidqiy AlShidqiy Al----Ghifari, Achmad Fathan AlGhifari, Achmad Fathan AlGhifari, Achmad Fathan AlGhifari, Achmad Fathan Al----ghozi, Fidya Fatin Fatimaghozi, Fidya Fatin Fatimaghozi, Fidya Fatin Fatimaghozi, Fidya Fatin Fatima

Keluarga Besar Karto PawiroKeluarga Besar Karto PawiroKeluarga Besar Karto PawiroKeluarga Besar Karto Pawiro Budhe**, Pakdhe**, Bulik**, Paklik**, Mas**, Mbak** semuanya, makasih semua bantuan juga

dorongannya.

Semua Mahasiswa Teknik Mesin UNSSemua Mahasiswa Teknik Mesin UNSSemua Mahasiswa Teknik Mesin UNSSemua Mahasiswa Teknik Mesin UNS Terima kasih Untuk Semuanya

Dosen dan Karyawan Teknik Mesin UNSDosen dan Karyawan Teknik Mesin UNSDosen dan Karyawan Teknik Mesin UNSDosen dan Karyawan Teknik Mesin UNS

Tanpa anda semua, taka da yang bisa kulakukan

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

vi

Pengaruh Twist Ratio Terhadap Karakteristik Perpindahan Panas dan Faktor Gesekan Pada Penukar Kalor Pipa Konsentrik Saluran Annular

Dengan Twisted Tape Insert

Septian Fatchurahman Jurusan Teknik Mesin

Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta, Indonesia

E-mail : septianfatchurahman@yahoo.com

Abstrak

Penelitian ini dilakukan untuk menguji pengaruh twist ratio terhadap karakteristik perpindahan panas dan faktor gesekan pada penukar kalor pipa konsentrik saluran annular dengan twisted tape insert. Seksi uji berupa penukar kalor pipa konsentrik satu laluan dengan pipa dalam dan pipa luar terbuat dari aluminium. Dimensi pipa luar; diameter luar 21,87 mm dan diameter dalam 20,67 mm, dan dimensi pipa dalam; diameter luar 15,84 mm dan diameter dalam 14,34 mm. Panjang penukar kalor 2.000 mm dan jarak pengukuran beda tekanan di pipa dalam 2.010 mm. Aliran di pipa dalam dan di annulus adalah berlawanan arah. Fluida kerja yang digunakan adalah air panas di pipa dalam dimana temperatur masukannya dipertahankan pada 60oC, dan air dingin di annulus dengan temperatur masukan pada 27oC. Twisted tape insert terbuat dari aluminium stripdengan tebal 0,76 mm, lebar 12,61 mm. Twisted tape insert divariasi dengan twist ratio 4, 6, dan 8, dimana panjang pitch berturut-turut sebesar 50,35 mm, 80,025 mm dan 100,7 mm. Twisted tape insert dipasang di pipa dalam dari penukar kalor pipa konsentrik.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada bilangan Reynolds yang sama, laju perpindahan panas di pipa dalam dengan penambahan twisted tape insertdengan twist ratio 4, 6, dan 8 lebih besar daripada plain tube. Semakin kecil twist ratio dari twisted tape insert maka semakin besar laju perpindahan panas di pipa dalam. Pada bilangan Reynolds yang sama, kenaikan bilangan Nusselt rata-rata di pipa dalam dengan penambahan twisted tape insert dengan twist ratio 4, 6, dan 8 berturut turut sebesar 56,6%, 33,49% dan 19,54% dari plain tube. Pada daya pemompaan yang sama, penambahan twisted tape insert dengan twist ratio 4, 6, dan 8 menurunkan bilangan Nusselt rata-rata di pipa dalam berturut turut sebesar 1,62%, 13,58% dan 18,60% dibandingkan dengan plain tube. Pada bilangan Reynolds yang sama, faktor gesekan rata-rata pipa dalam dengan menggunakan twisted tape insert dengan twist ratio 4, 6, dan 8 berturut-turut sebesar 3,7, 3,37, dan 2,98 kali dibandingkan dengan plain tube. Pada daya pemompaan yang sama, faktor gesekan rata-rata di pipa dalam dengan menggunakan twisted tape insert dengan twist ratio 4, 6, dan 8 berturut-turut sebesar 4,63, 4,08, dan 3,42 kali jika dibandingkan dengan plain tube.

Kata kunci : bilangan Reynolds, bilangan Nusselt, faktor gesekan, twisted tape insert, twist ratio

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

vii

Effect of Twist Ratio on Characteristics of Heat Transfer and Friction Factor in The Annular Channel Concentric Tube Heat Exchanger with Twisted

Tape Insert

SeptianFatchurahman Mechanical Engineering Department

Engineering Faculty Sebelas Maret UniversitySurakarta, Indonesia

E-mail :septianfatchurahman@yahoo.com

Abstract

This research was conducted to examine the effect of twist ratio on characteristics of heat transfer and the friction factor in the annular channel concentric tube heat exchanger with twisted tape insert. Test section was the single pass concentric tube heat exchanger with inner tube and outer tube made of aluminum. Dimensions of outer tube; outer diameter of 21.87 mm and inner diameter of 20.67 mm, and dimensions of inner tube, outer diameter of 15.84 mm and inner diameter of 14.34 mm. The length of heat exchanger was 2,000 mm and the length of pressure difference measurement in the inner tube was 2,010 mm. Flows in the inner tube and in annulus were in opposite directions. Working fluid in the inner tube was hot water which its inlet temperature was maintained at 60 C, whereas in the annulus was cold water at 27oC. The twisted tape inserts were made from aluminum strips with thickness of 0.76 mm, and the width of 12.61 mm. The twisted tape inserts were varied with twist ratio of 4, 6, and 8, which its pitch length were 50.35 mm, 80.025 mm, and 100.7 mm, respectively. Twisted tape insert installed in the inner tube of the concentric tube heat exchanger

The research result showed that at the same Reynolds number, the heat transfer rate in the inner tube with the addition of twisted tape inserts with twist ratio 4, 6, and 8 was higher than plain tube. The smaller the twist ratio of the twisted tape insert, the greater the heat transfer rate in inner tube. At the same Reynolds number, the enhancement of the average Nusselt number in inner tube with the addition of twisted tape inserts with twist ratio of 4, 6, and 8 were 56.6%, 33.49%, and 19.54% than the plain tube, respectively. At the same pumping power, the addition of twisted tape inserts with a twist ratio of 4, 6, and 8, the average Nusselt number decreased 1.62%, 13.58% and 18.60% compared with plain tube, respectively. At the same Reynolds number, the average friction factor in inner tube with the addition of the twisted tape inserts with twist ratio of 4, 6, and 8 were 3.7, 3.37, and 2.98 times compared with the plain tube, respectively. At the same pumping power, the average friction factor in inner tube with the addition of the twisted tape inserts with twist ratio of 4, 6, and 8 were 4.63, 4.08, and 3.42 times compared with plain tubes, respectivel