modeling and performance analysis of a crossflow

7/23/2019 Modeling and Performance Analysis of a Crossflow

http://slidepdf.com/reader/full/modeling-and-performance-analysis-of-a-crossflow 1/11

PEMODELAN DAN KINERJA ANALISIS A silang

ARUS TYPE EXCHANGER PLATE HEAT UNTUK

Dehumii!i"a#i$n % PENDINGIN

&Y SAMAN an S'ALI(ADEH

Pusat Energi Berkelanjutan, University of South Australia, Tingkat Campus,

SA 505, AustraliaA)STRAK

Pemo!elan !an kinerja analisis lintas"aliran pelat penukar panas se#agai $airan

pengering a#sor#er %!ehumi!ifier& !an pen!ingin menguapkan ti!ak langsung !ilakukan !alamhal ini #ekerja' A#sor#er yang !iusulkan !apat !igam#arkan se#agai kontak langsung, $ross"

flo(, panas !an penukar massal !engan #e#erapa #agian aliran terpisah satu sama lain !engan

plastik tipis piring' Satu aliran u!ara %proses u!ara& !isemprotkan !engan larutan pengering $air,

sementara yang lain aliran %kem#ali u!ara& evaporatif !i!inginkan oleh semprotan air' Setiap pelat tipis, selain memisahkan air ) saluran u!ara !ari #agian solusi ) u!ara, juga menye!iakan

kontak !aerah untuk panas !an massa transfer antar $airan yang mengalir !i setiap #agian'

Sensitivitas A analisis proses u!ara pa!a ** ° C, 0,0++ kg ) kg rasio kelem#a#an !an kem#ali

u!ara pa!a -5 ° C !an 0'0+0 kelem#a#an rasio menggunakan 50 "50. lithium klori!a !ankalsium klori!a solusi a!alah !ilakukan !alam penelitian ini' /inerja menunjukkan

ketergantungan yang kuat pa!a panas !an massa mentransfer !aerah, konsentrasi larutan !an laju

aliran massa, !an pen!inginan !an massa u!ara proses laju aliran' Umumnya, sistem #ekerjale#ih efisien !alam hal aliran kontra le#ih !ari pengaturan aliran paralel' The pelat penukar panas

!itunjukkan untuk melakukan serta pen!ingin menguapkan ti!ak langsung #ila !igunakan

!engan pengering $air'

Ta#a nama

A !aerah panas ) perpin!ahan massa permukaan ) unit plat tinggi

Cp Panas spesifik

Cs /onsentrasi #erat larutane Efektivitas PHE

H pelat penukar panas tinggih entalpi spesifik

hc /oefisien perpin!ahan panas

hD /oefisien perpin!ahan massam fluks massa

Q perpin!ahan panas !ari larutan air

x #erkoor!inasi untuk arah aliran solusi

y #erkoor!inasi untuk arah aliran air Z PHE relatif tinggi

t suhuw rasio kelem#a#an

Sim*$l Yunani

d Efisiensi !ehumi!ifi$ation P massa jenis



Su*s+,i-

a u!ara

e kesetim#angan g uap air

i saluran masuk

o jalan keluar p Proses u!ara %primer&

r u!ara kem#ali %sekun!er&

s solusi atau saturasiw air atau (et #ul#

PENDAHULUAN

en$etak Tekstil $air yang #anyak !igunakan !alam !ehumi!ifi$ation #agi #anyak in!ustri !anruang aplikasi pen!ingin %Peng !an 1o(ell, +2+&' 3alam lintas"aliran pelat panas e4$hanger

(PHE), proses %primer& u!ara !i!inginkan !an !ehumi!ifie! oleh pen!inginan %Sekun!er& u!ara

!an pengering saat mele(ati penyerap' /e!ua !ehumi!ifi$ation !an pen!inginan evaporative

ti!ak langsung yang !i$apai !alam !ua jalur !ari PHE yang yang ter#uat !ari lem#aran tipis polimer' /ertas yang !ikem#angkan menjelaskan mo!el matematika untuk menganalisis panas

!an massa transfer penyerap'A#sor#er yang !iusulkan !apat !igam#arkan se#agai kontak langsung, $ross"flo(, panas !an

massa penukar !engan #e#erapa #agian aliran terpisah satu sama lain oleh piring plastik tipis

sekitar 0,-5 mm' Setiap pelat tipis, selain memisahkan #agian air"u!ara !ari saluran u!arasolusi, juga menye!iakan area kontak untuk panas !an massa perpin!ahan antara $airan yang

mengalir !i setiap #agian'

3iagram skematik penyerap !iusulkan !itunjukkan pa!a am#ar +' Seperti !itunjukkan !alam

Angka, !ua #agian aliran #erturut"turut !ipisahkan oleh piring merupakan ruang !i mana u!ara primer !i!inginkan !an alat pengering u!ara' 3alam setiap ruang, u!ara utama !atang !alam

langsung kontak !engan larutan pengering !i salah satu sisi piring' Bersamaan !engan operasi

ini, kem#ali %pen!ingin& pesa(at !ari ruang terkon!isi !i#a(a !alam kontak !engan air !i sisilain sisi piring !engan $ara $ross"flo(' /euntungan !ari pengaturan terse#ut a!alah #ah(a panas

!ihapus !ari u!ara utama !i salah satu sisi piring se$ara #ersamaan !iserap oleh evaporatif

!i!inginkan kem#ali u!ara !i sisi lain' Sejak kem#ali u!ara !ari ruang AC #iasanya le#ih kering!ari u!ara luar !igunakan untuk meningkatkan sekun!er kinerja sisi !an !engan !emikian

mem#antu !alam menjaga efisien !an hampir isotermal operasi !i setiap ruang penyerap' Bagian

!ari ruangan !i mana proses u!ara !i!inginkan !an !ehumi!ifie! !ise#ut se#agai sisi primer,

se!angkan sisi mana pengem#alian u!ara evaporatif !ise#ut se#agai se$on!ary %pen!inginan&sisi ruangan' Aliran !apat #erupa paralel atau $ounter aliran, tergantung pa!a u!ara !an

pengering $air atau air mengalir ke arah yang sama atau #erla(anan !i setiap kamar'



Gam*a, .' Skema !iagram pelat penukar panas

MODEL PENGEM)ANGAN Persamaan yang mengatur menggam#arkan aliran !alam penyerap a!alah simultan panas stea!y

state !an perpin!ahan massa !an kontinuitas persamaan %/han, +-&' 3iferensial volume

$ontrol, untuk u!ara primer !an solusi pengering, u!ara !an air pen!ingin kem#ali !alam khas penyerap ruang !ianggap' Asumsi #erikut juga telah !i#uat !alam pengem#angan mo!el6

a) Semua $airan memasuki !an meninggalkan volume $ontrol, yaitu, u!ara primer, sekun!er

u!ara, air !an larutan pengering !i$ampur !engan #aik !alam penampang normal aliran mereka,!an karena gra!ien untuk masing"masing flui!a hanya a!a !i arah aliran masing"masing'

b) Ti!ak a!a perpin!ahan panas ke lingkungan !ari penyerap'

c) Suhu gra!ien antara film air !an pengering film $airan !i pelat tipis sangatlah ke$il'Setelah asumsi !i atas !i#uat peru#ahan massal entalpi !an kelem#a#an rasio u!ara primer (x"!ire$tion& untuk volume kontrol !apat !itulis se#agai6

!i mana hes !an wes a!alah saturasi entalpi !an kelem#a#an rasio u!ara primer !i keseim#angan!engan larutan pengering !an pa!a suhu pengering' 7uga, konservasi persamaan massa !anenergi untuk volume $ontrol ini !apat !itulis se#agai



3emikian pula, peru#ahan entalpi massal !an rasio kelem#a#an pen!inginan %pulang& u!ara

!engan konservasi persamaan massa !an energi, menggunakan volume $ontrol untuk kem#ali

u!ara !an aliran air !apat !inyatakan %!i y "!ire$tion& se#agai6

3alam persamaan %+&, %-&, %5& !an %8& parameter non"!imensi9 7umlah transfer Unit, NT, !an

nomor :e(is, !e, !i!efinisikan se#agai #erikut6

3alam $ontoh !i atas persamaan hg a!alah entalpi penguapan air, H a!alah ketinggian PHE !an

A a!alah !aerah' Su#skrip p !an r menga$u pa!a %pen!ingin& u!ara primer !an kem#ali !an da"w menga$u solusi !an air' 7uga, h$ !an hD a!alah panas !an massa perpin!ahan masing

koefisien, !an Q a!alah jumlah panas yang !ipin!ahkan !ari solusi pengering ke sungai air

!alam PHE# Persamaan %+& sampai %& #erlaku untuk #aik paralel atau konfigurasi aliran kontra antara solusi

pengering pa!a sisi primer u!ara utama !an, serta paralel atau $ounter aliran antara u!ara

pen!ingin !an air !i sisi pen!inginan'



Untuk mengatasi panas !an Persamaan perpin!ahan massa %+&, %-&, %5& !an %8&, #ersama !engan

kekekalan massa !an energi Persamaan %*&, %;&, %&, %2& !an %&, penyerap itu !i#agi ke !alam

jumlah ter#atas !ari volume kontrol !alam !ua arah orthogonal, yait$# itu aliran u!ara primer !anarah aliran u!ara kem#ali' Persamaan !iskritisasi yang !ikem#angkan !ari persamaan yang

mengatur untuk setiap volume kontrol !an !i setiap aliran $ham#er'

Pemo!elan PHE juga mensyaratkan #ah(a kete#alan !an ke$epatan !ari film $air menja!i!ikenal' <ilm !iasumsikan terus menerus !an laminar' /ete#alan film !apat !ihitung !ari teori

falling film =usselt jika geser pa!a permukaan #e#as !ia#aikan' Selanjutnya, profil ke$epatan !i

film ini para#ola !an ke$epatan !i permukaan a!alah -,5 kali ke$epatan rata"rata'Biaya Efektif 3esi$$ant :i>ui! (CE!D) yang merupakan $ampuran 50"50. kalsium klori!a !an

lithium klori!a !ipekerjakan !i penyerap se#agai solusi pengering' Panas spesifik hu#ungan

kapasitas !ilaporkan oleh Uemura %+8& !an tekanan uap air !i keseim#angan !engan CE!D

yang !iperoleh !engan menggunakan persamaan yang !isarankan oleh Uemura %+8& !anElsaye! %+*& #ersama"sama !engan hu#ungan untuk properti u!ara lem#a# !ilaporkan oleh

A%H&AE %+2&'

KINERJA A)SOR)ER DAN ANALISIS PARAMETRIK Untuk melakukan analisis parametrik kinerja panas !an massa transfer a#sor#er, satu set

parameter in!epen!en !iharapkan untuk mengontrol kinerjanya a!alah !ii!entifikasi' Parameter" parameter ini laju aliran massa u!ara primer !an sekun!er !an Solusi pengering, !imensi PHE

!an konsentrasi operasi pengering, C s' Se#uah analisis parametrik kemu!ian !ilakukan untuk

mempelajari pengaruh parameter ini pa!a kinerja piring penukar panas !i #e#erapa kon!isioperasi referensi' Untuk memilih operasi referensi /on!isi, kon!isi !esain am#ient !an

parameter operasi a#sor#er !i !esain /on!isi yang !ipertim#angkan' Berikut nilai untuk

referensi kon!isi operasi yang !ipilih' Se#uah solusi CE!D pa!a konsentrasi #erat operasi ;0.,

A&' kon!isi u!ara !alam ruangan !ari -5 ° C #ola kering !an 0'0+0 kg ) kg rasio kelem#a#an !an

- ° C, seperti kem#ali pesa(at !ari ruang AC !apat !igunakan pa!a sisi sekun!er a#sor#er, !an

kon!isi musim panas u!ara !esain A'&AH utama ** ° C !an 0,0++ kg ) rasio kelem#a#an kguntuk Bris#ane, Australia yang !igunakan !alam analisis

Kine,/a A*s$,*e, ?ariasi suhu u!ara primer !an kem#ali !an rasio kelem#a#an #ersama !engan suhu air !an solusi

!alam penyerap, seperti yang !iperkirakan oleh mo!el untuk ke!ua konfigurasi aliran paralel !an

kontra !isajikan pa!a am#ar - sampai 5' =ilai !ari m p,mr ,ms, mw !an Cs !ari 0,5 kg ) s, 0,;5 kg ) s, -0 kg ) jam, 0 kg ) jam !an ;0. masing"masing,

yang !igunakan untuk menghasilkan plot !itunjukkan pa!a gam#ar' am#ar - !an *menunjukkan ka!ar air plot !istri#usi pen!inginan !an u!ara primer se#agai fungsi !ari posisirelatif PHE (Z H)# Seperti !apat !ilihat !ari angka"angka, !alam konfigurasi aliran $ounter

tingkat peru#ahan rasio kelem#a#an untuk u!ara primer !an sekun!er le#ih !ari se$ara paralel

!engan pengaturan untuk itu sama ran$ang #angun syarat"syarat



menentang operasi #enar"#enar isotermal a!alah kenyataan #ah(a seiring !engan suhu, entalpi

solusi CE!D juga merupakan fungsi !ari konsentrasi larutan yang ti!ak ti!ak tetap konstan

selama operasi !ehumi!ifi$ation'

Gam*a, 2' Suhu vs tinggi PHE !alam konfigurasi aliran paralel'

Gam*a, 3' Suhu vs tinggi PHE !alam susunan aliran $ounter'

Analisis -a,ame#,i+ Pengaruh #e#erapa parameter terse#ut terha!ap kinerja unit a#sor#er menggunakan kon!isi

operasi referensi a!alah se#agai #erikut6

Pengaruh konsentrasi larutan terhadap kinerja



Gam*a, 5' Efektivitas P1E se#agai fungsi temperatur inlet u!ara primer

Efisiensi dehumidification PHE

Efisiensi !ehumi!ifi$ation penyerap !i!efinisikan se#agai

!imana wes a!alah rasio kelem#a#an u!ara saturasi pa!a kesetim#angan !engan pengering yang

solusi, pa!a suhu pengering inlet !an wpi !an wpo a!alah inlet !an outlet rasio kelem#a#an u!ara

utama, masing"masing'

Pengaruh laju aliran massa u!ara pa!a efisiensi !ehumi!ifi$ation penyerap ini !itunjukkan pa!aam#ar 2' Seperti !apat !ilihat !ari gam#ar, d menurun !engan meningkatnya laju aliran massa

u!ara' Untuk pen!inginan yang efektif !an !ehumi!ifi$ation, maksimum yang !iijinkan jumlah

u!ara yang #isa mele(ati pelat penukar panas stan!ar %80 $m ⋅ 80 $m ξ 80 $m& a!alah 0,5 kg ) s

yang menim#ulkan efisiensi !ehumi!ifi$ation !ari sekitar 0,25'



Gam*a, 6' Efisiensi 3ehumi!ifi$ation Se#agai fungsi !ari laju aliran massa u!ara utama

Koefisien perpindahan massa

/oefisien penukar perpin!ahan massa, h3, 3i!efinisikan se#agai

!i mana A !an luas permukaan !i#asahi !an kerapatan u!ara, masing"masing'

/oefisien perpin!ahan massa antara pengering !an u!ara untuk massa solusiTingkat !an konsentrasi -0 kg ) jam !an ;0., masing"masing mengalir, se#agai fungsi !ari

massa u!ara laju aliran !itunjukkan pa!a am#ar ' Angka ini menunjukkan peningkatan hD

se#agai aliran massa u!ara kenaikan tarif'

Penelitian yang !ilakukan oleh :em#aga Penelitian as %+2& menunjukkan #ah(a PHE kinerja se#agian #esar tergantung pa!a !ua parameter #er!imensi, yaitu @eynol!s u!ara 7umlah

!i setiap ruang aliran !an panjang pelat atas rasio plate spa$ing' 3i lain kata, konfigurasi PHE

#er#e!a akan menunjukkan kinerja yang sama selama ini !ua parameter tetap konstan' 3alam

reim laminar, koefisien perpin!ahan massa untuk PHE juga telah ter#ukti meningkatkanse#agai u!ara @eynol!s !an rasio plate panjang !engan pelat jarak meningkat'



Gam*a, 7' /oefisien perpin!ahan massa se#agai fungsi !ari laju aliran massa u!ara utama'

KESIMPULAN

Pemo!elan !an analisis kinerja $ross"flo( penukar pelat panas a!alah !ilakukan !alam

penelitian ini' Se#uah analisis parametrik menunjukkan ketergantungan yang kuat !ari PHE perilaku pa!a !esi$$ant tingkat $air aliran massa !an konsentrasi, proses !an pen!ingin u!ara

laju aliran massa !an !imensi PHE# Per#aikan umum !alam sistem kinerja juga telah !iamati

!alam aliran kontra !aripa!a aliran paralel pengaturan' The PHE juga #ekerja le#ih efisienkarena konsentrasi pengering $air meningkat !an proses u!ara menurun suhu masuk' The PHE

ter#ukti melakukan #aik pen!ingin menguapkan se#agai ti!ak langsung #ila !igunakan !engan

pengering $air

modeling and performance analysis of a crossflow

Documents