LAPORAN PERCOBAAN NATURAL HEAT FORCED CONVECTION PDF

Preview

Summary

LAPORAN RESMI PRAKTIKUM APLIKASI TEKNIK KIMIA II PERCOBAAN NATURAL HEAT FORCED CONVECTION Oleh : 1. Yesaya Reuben Natanael 2. Abdul Karim Amarullah Cuaca Suhu Udara Suhu Air Tekanan Udara Cerah 30 0C 27 0C 755 mmHg Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember ...

Description

LAPORAN RESMI PRAKTIKUM APLIKASI TEKNIK KIMIA II PERCOBAAN NATURAL HEAT FORCED CONVECTION Oleh

Cuaca Cerah

: 1. Yesaya Reuben Natanael 2. Abdul Karim Amarullah

Suhu Udara 30 0C

Suhu Air 27 0C

Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2016

Tekanan Udara 755 mmHg

INTISARI Percobaan Natural and Forced Convection ini bertujuan untuk merancang pemanas ruangan untuk ruangan ukuran 9 m2 dengan tinggi 3 m yang digunakan untuk memanaskan ruangan dari 10oC menjadi 27oC, menghitung waktu yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu ruangan ukuran 9 m2 x 3 m dari 10oC menjadi 27oC, menghitung daya yang dibutuhkan pemanas untuk menaikkan suhu ruangan berukuran 9 m2 x 3 m dari 10oC menjadi 27oC. Pada percobaan ini data variabel yang kami gunakan adalah Q input (Qrs) sebesar 10%, 15%, 20%, 25%, dan 30% dan rate udara blower (SC), khusus untuk forced convection, sebesar 15%, 30%, dan 45%. Langkah - langkah dalam percobaan ini yaitu : menyalakan perangkat computer dan Modul Radiasi & Konveksi EDIBON-TXC, menjalankan software SACED ( klik dua kali pada icon SACED ), memilih jenis percobaan low flow, mengatur daya keluaran (Q) sesuai variabel, mengatur debit udara blower (SC) sesuai variabel khusus untuk forced convection, mengatur waktu tampilan dan waktu penyimpanan masing-masing 1 detik, menyimpan file, melakukan percobaan selama kurang lebih lima menit, hingga tercapai kondisi stabil, mencatat data – data yang diperoleh pada lembar hasil percobaan, dan mengulangi langkah – langkah di atas untuk variabel Qrs lainnya dan SC lainnya (khusus untuk forced convection) Dari percobaan diperoleh nilai ST1, ST2, ST3, hr, hc, hrc, dan flowrate udara. Dari hasil perhitungan diperoleh nilai hc teoritis, daya, dan waktu yang dibutuhkan heater untuk menaikkan suhu ruangan pada setiap variabel daya input (Qrs). Dari hasil perhitungan yang telah dilakukan didapatkan daya yang dibutuhkan heater adalah 451,764 Watt dengan waktu yang dibutuhkan selama 17,097 menit. Perhitungan tersebut berdasarkan teori Morgan. Dimensi heater atau pemanas ruangan yang digunakan berdiameter 0,04 meter dan panjang 10,2 meter dengan luas 1,282 m2.

i

DAFTAR ISI INTISARI………………………………………………...…………….............................. i DAFTAR ISI…………………………………………...………………............................. ii DAFTAR TABEL……………………………………………...…...………...................... iii DAFTAR GAMBAR…………………...………………………..…….............................. iv BAB I

PENDAHULUAN I.1 Tujuan Percobaan……………………………………………….................I-1 I.2 Dasar Teori …………………………………………..................................I-1

BAB II

METODOLOGI PERCOBAAN II.1 Variabel Percobaan…………………...…………................................... II-1 II.2 Metodologi Percobaan…………...…………….....…………................. II-1 II.3 Alat dan Bahan Percobaan……………………....................................... II-1 II.4 Gambar Alat ............................................................................................ II-2 II.5 Hasil Percobaan ……………………………………………….............. II-3

BAB III

HASIL PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN III.1 Hasil Perhitungan….....................…………….......................................III-1 III.2 Pembahasan…….....……………………………………........................III-2 III.2 Problem Statement..……………………………………........................III-6

BAB IV

KESIMPULAN

DAFTAR PUSTAKA DAFTAR NOTASI APPENDIKS LAMPIRAN

ii

DAFTAR TABEL

Tabel II.5-1 Hasil Percobaan Natural Convection………………………………….... II-3 Tabel II.5-2 Hasil Percobaan Forced Convection…………………………………….. II-3 Tabel III.1-1 Hasil Perhitungan Percobaan Natural Konveksi………………………... III-1 Tabel III.1-2 Hasil Perhitungan Percobaan Force konveksi……...…………………… III-1 Tabel III.3-1 Data Analisa………………………………………...…………………… III-6 Tabel III.3-2 Data Pada Temperatur 291,5 Kelvin ……….……...…………………… III-8 Tabel III.3-3 Hasil Perhitungan hc Menggunakan Pendekatan Morgan………………

III-8

Tabel III.3-4 Data Analisa Hasil Perhitungan Kebutuhan Air Pemanas………………

III-9

iii

DAFTAR GAMBAR Gambar II.4-1

Gambar Alat Percobaan………………………………………....... II-2

Gambar III.2-1 Grafik hubungan hc vs Qrs untuk percobaan natural konveksi…... III-2 Gambar III.2-2 Grafik hubungan hc Vs Qrs pada speed 15%…………………....... III-3 Gambar III.2-3 Grafik hubungan hc Vs Qrs pada speed 30%…………………....... III-4 Gambar III.2-4 Grafik hubungan hc Vs Qrs pada speed 45%…………………....... III-4 Gambar III.2-5 Grafik hubungan hc Vs Qrs pada speed 60%………………........... III-5

iv

BAB I PENDAHULUAN

I-1

BAB I PENDAHULUAN I.1. Tujuan Percobaan Percobaan Natural and Forced Convection ini bertujuan untuk: 1. Merancang pemanas ruangan untuk ruangan ukuran 9 m2 dengan tinggi 3 m, digunakan untuk memanaskan ruangan dari 10oC menjadi 27oC. 2. Menghitung waktu yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu ruangan berukuran 9 m2 x 3 m dari 10oC menjadi 27oC. 3. Menghitung daya yang dibutuhkan pemanas untuk menaikkan suhu ruangan berukuran 9 m2 x 3 m dari 10oC menjadi 27oC.

I.2. Dasar teori Perpindahan panas merupakan suatu fenomena perpindahan energi (transfer energy) dalam bentuk panas. Adanya suatu perpindahan ini disebabkan oleh adanya suatu kekuatan yang mengendalikan atau biasa disebut dengan driving force. Driving force dalam fenomena perpindahan panas ini merupakan perbedaan suhu. Apabila dua benda yang berbeda temperatur dikontakkan, maka panas akan mengalir dari benda bertemperatur tinggi ke benda yang bertemperatur lebih rendah. Mekanisme perpindahan panas yang terjadi dapat berupa konduksi, konveksi, atau radiasi. Dalam aplikasinya, ketiga mekanisme ini dapat saja berlangsung secara simultan. 1.

Konveksi Konveksi merupakan perpindahan panas yang terjadi karena bulk transport dan

pengadukan elemen-elemen makroskopis pada bagian yang lebih panas dengan bagian yang lebih dingin dari suatu fluida (gas atau liquid). Perpindahan panas konveksi dibagi atas dua macam yaitu: (a) Natural Convection Konveksi alami terjadi saat fluida yang lebih dingin atau panas di dekat permukaan solid mengakibatkan suatu sirkulasi yang disebabkan oleh perbedaan densitas (kerapatan suatu zat) yang terjadi karena adanya perbedaan suhu fluida. (b) Forced Convection Konveksi paksa terjadi saat suatu fluida dialirkan di atas permukaan suatu solid dengan fan, blower, pompa dan lain-lain Laboratorium Teknik Kimia FTI-ITS

BAB I PENDAHULUAN

I-2

Laju perpindahan panas dari solid menuju liquid atau sebaliknya dinyatakan dengan persamaan : q = h A ( Tw-Tf )

(2.1)

dimana q adalah laju perpindahan panas, h adalah koefisien konvektif (W/m2.K), A adalah luas dalam m2, T adalah suhu rata-rata (bulk) fluida dalam K, Tw adalah suhu dinding yang berkontak dengan fluida dalam K. (Geankoplis, 2003, 259) Koefien tranfer panas konveksi alami rata-rata dapat dinyatakan oleh persamaan umum berikut: ......................(1) Dimana a dan m adalah konstanta dalam kg/m.s,

bilangan Grashof, ρ densitas dalam kg/m3,

viskositas

perbedaan temperatur positif diantara dinding dan bulk fluid atau sebaliknya

dalam K, k konduktifitas termal dalam W/m.K,

kapasitas panas dalam J/kg.K,

koefisien

ekspansi volumetrik fluida dalam 1/K. Grashof number dapat ditafsirkan secara fisik sebagai bilangan tidak berdimensi yang mewakili perbandingan gaya apung dengan gaya viscous dalam konveksi alamiah dan memainkan peran yang sama seperti bilangan reynolds dalam konveksi paksaan. .....................................(2)

Laboratorium Teknik Kimia FTI-ITS

BAB I PENDAHULUAN

I-3

Tabel I.2.1 Konstanta untuk memenuhi persamaan 1 untuk konveksi natural a

m

1.36

1/5

10

0.59

1/4

> 109

0.13

1/3

109

0.13

1/3

105 – 2.107

0.54

1/4

0.14

1/3

0.58

1/5

Geometri fisik Bidang dan silinder vertikal (tinggi vertikal L< 1 m (3 ft)...