Klasifikasi penukar kalor berdasarkan susunan aliran fluida
Yang dimaksud dengan susunan aliran fluida di sini adalah berapa kali fluida mengalir sepanjang penukar kalor sejak saat masuk hingga meninggalkannya serta bagaimana arah aliran relatif antara kedua fluida (apakah sejajar/parallel, berlawanan arah/counter atau bersilangan/cross).
a) Pertukaran panas dengan aliran searah (co-current/parallel flow)
yaitu apabila arah aliran dari kedua fluida di dalam penukar kalor adalah sejajar. Artinya kedua fluida masuk pada sisi yang satu dan keluar dari sisi yang lain mengalir dengan arah yang sama. Karakter penukar panas jenis ini temperatur fluida yang memberikan energi akan selalu lebih tinggi dibanding yang menerima energi sejak mulai memasuki penukar kalor hingga keluar.
aliran parallel flow dan profil temperatur
Dengan assumsi nilai kapasitas kalor spesifik ( cp ) fluida dingin dan panas konstan, tidak ada kehilangan panas ke lingkungan serta keadaan steady state, maka kalor yang dipindahkan :
Dimana :
U = koefisien perpindahan panas secara keseluruhan ( W / m2.oC )
A = luas perpindahan panas (m2)
b) Pertukaran panas dengan aliran berlawanan arah (counter current / flow)
yaitu bila kedua fluida mengalir dengan arah yang saling berlawanan dan keluar pada sisi yang berlawanan. Pada tipe ini masih mungkin terjadi bahwa temperatur fluida yang menerima panas (temperatur fluida dingin) saat keluar penukar kalor (T4) lebih tinggi dibanding temperatur fluida yang memberikan kalor (temperatur fluida panas) saat meninggalkan penukar kalor.
gambar aliran counter flow dan profil temperature
Dari gambar diatas, laju perpindahan panasnya dapat dinyatakan sebagai berikut:
Dimana:
q = laju perpindahan panas ( watt )
m= laju alir massa fluida ( kg/s )
C = kapasitas kalor spesifik ( j/kg0C )
T = suhu fluida ( 0C )
Dan juga mempunyai nilai TLMTD sebagai berikut
c ) Pertukaran panas dengan aliran silang ( cross flow )
Artinya arah aliran kedua fluida saling bersilangan. Contoh yang sering kita lihat adalah radiator mobil dimana arah aliran air pendingin mesin yang memberikan energinya ke udara saling bersilangan. Apabila ditinjau dari efektivitas pertukaran energi, penukar kalor jenis ini berada diantara kedua jenis di atas. Dalam kasus radiator mobil, udara melewati radiator dengan temperatur rata-rata yang hampir sama dengan temperatur udara lingkungan kemudian memperoleh panas dengan laju yang berbeda di setiap posisi yang berbeda untuk kemudian bercampur lagi setelah meninggalkan radiator sehingga akan mempunyai temperatur yang hampir seragam.
gambar aliran cross flow dan profil temperatur
Dan juga mempunyai nilai TLMTD sebagai berikut
0 komentar:
Posting Komentar