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$ation P massa jenis
7/23/2019 Modeling and Performance Analysis of a Crossflow
http://slidepdf.com/reader/full/modeling-and-performance-analysis-of-a-crossflow 2/11
Su*s+,i-
a u!ara
e kesetim#angan g uap air
i saluran masuk
o jalan keluar p Proses u!ara %primer&
r u!ara kem#ali %sekun!er&
s solusi atau saturasiw air atau (et #ul#
PENDAHULUAN
en$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'
7/23/2019 Modeling and Performance Analysis of a Crossflow
http://slidepdf.com/reader/full/modeling-and-performance-analysis-of-a-crossflow 3/11
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
7/23/2019 Modeling and Performance Analysis of a Crossflow
http://slidepdf.com/reader/full/modeling-and-performance-analysis-of-a-crossflow 4/11
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 $ounter aliran antara u!ara
pen!ingin !an air !i sisi pen!inginan'
7/23/2019 Modeling and Performance Analysis of a Crossflow
http://slidepdf.com/reader/full/modeling-and-performance-analysis-of-a-crossflow 5/11
Untuk mengatasi panas !an Persamaan perpin!ahan massa %+&, %-&, %5& !an %8&, #ersama !engan
kekekalan massa !an energi Persamaan %*&, %;&, %&, %2& !an %&, penyerap itu !i#agi ke !alam
jumlah ter#atas !ari volume kontrol !alam !ua arah orthogonal, yait$# 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
7/23/2019 Modeling and Performance Analysis of a Crossflow
http://slidepdf.com/reader/full/modeling-and-performance-analysis-of-a-crossflow 6/11
7/23/2019 Modeling and Performance Analysis of a Crossflow
http://slidepdf.com/reader/full/modeling-and-performance-analysis-of-a-crossflow 7/11
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
7/23/2019 Modeling and Performance Analysis of a Crossflow
http://slidepdf.com/reader/full/modeling-and-performance-analysis-of-a-crossflow 8/11
7/23/2019 Modeling and Performance Analysis of a Crossflow
http://slidepdf.com/reader/full/modeling-and-performance-analysis-of-a-crossflow 9/11
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'
7/23/2019 Modeling and Performance Analysis of a Crossflow
http://slidepdf.com/reader/full/modeling-and-performance-analysis-of-a-crossflow 10/11
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'
7/23/2019 Modeling and Performance Analysis of a Crossflow
http://slidepdf.com/reader/full/modeling-and-performance-analysis-of-a-crossflow 11/11
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