## ANALISA PEMILIHAN POMPA UNTUK SHELL AND TUBE HEAT EXCHANGER SKALA LABORATORIUM
Munzir Qadri,ST,MSc 1 ,.Alif Chandra 2
Lecture 1 ,College student 2 ,Departement of machine, Faculty of Engineering, University Muhammadiyah Jakarta, Jalan Cempaka Putih Tengah 27 Jakarta Pusat 10510, Tlp 021- 4244016,4256024, email : flash_mq@yahoo.com

## ABSTRAK
Penelitian ini menganalisa tentang pemilihan pompa alat penukar kalor Shell dan Tube  kapasitas  Skala  Laboraturium.  Pompa  yang  digunakan  dalam  sistem  Shell and  Tube  Heat  exchanger  ini  menggukan  dua  jenis  pompa  ,  yaitu  :  pompa sentrifugal  untuk  distribusi  air  dingin  dan  pompa  oli  atau  Gear  Pump  untuk distribusi  oli  panas  (fluida  panas).Heat  Exchanger  atau  Alat  Penukar  Kalor merupakan  suatu  alat  untuk  memindahkan  energi  termal  dari  sumber  panas  ke sumber  yang  lebih  dingin,  atau  alat  yang  memungkinkan  terjadinya  perpindahan energi kalor atau panas antara dua fluida atau lebih yang mempunyai temperatur berbeda.  Oleh  sebab  itu  perlu  adanya  anilisa  pemilihan  pompa  yang  tepat  agar sistem beropersi dengan maksimal.Dalam perancangan ini aspek-aspek yang perlu dihitung  antara  lain  :  Menentukan  kapasitas  Heat  Exchanger  sehinnga  bisa diketahui kebutuhan aliran air yang dibutuhkan untuk mendinginkan fluida panas, sehingga effisiensi dari Heat exchangger bisa mencapai nilai maksimal.
Kata Kunci : Pipa, Pompa, Skala Laboratorium

## 1.PENDAHULUAN
Unit penukar kalor adalah suatu alat untuk memindahkan panas dari suatu fluida ke  fluida  yang  lain.  Sebagian  besar  dari  industri-industri  yang  berkaitan  dengan pemprosesan  selalu  menggunakan  alat  ini,  sehingga  alat  penukar  kalor  ini  mempunyai peran  yang  penting  dalam  suatu  proses  produksi  atau  operasi.Salah  satu  tipe  dari  alat penukar  kalor  yang  banyak  dipakai  adalah Shell  and  Tube  Heat  Exchanger .  Alat  ini terdiri dari sebuah shell silindris di bagian luar dan sejumlah tube ( tube bundle ) di bagian dalam,  dimana  temperatur  fluida  di  dalam tube  bundle berbeda dengan  di  luar tube (di dalam shell ) sehingga terjadi perpindahan panas antara aliran fluida di dalam tube dan di luar tube .  Adapun  daerah  yang  berhubungan  dengan  bagian  dalam tube disebut  dengan tube  side dan  yang  di  luar  dari tube disebut shell  side .Untuk  melengkapi  unit  penukar kalor  jenis  Shell  and  Tube  dibutuhkan  mesin  fluida  yang  dapat  mendistribusikan  fluida kerja,  baik  fluida  panas  ataupun  fluida  dingin.  Maka  dipilihlah  pompa  sentrifugal  yang berfungsi untuk mendistribusikan fluida tersebut.

## 2. DIAGRAM ALIR
Persiapan Perhitungan Beban Pemilihan Alat dan Bahan Pembahasan dan Analisa Pembahasan Kesimpulan Proses Perancangan Pengambilan Data tidak ya tidak ya
Gambar 2.1 Diagram alir Penelitian

## 3. METODE PENELITIAN
Metodologi penulisan yang di gunakan dalam penulisan tugas akhir ini adalah :
1. Metode literature
Berupa  studi  kepustakaan  dan  kajian  dari  buku  –  buku  referensi  pendukung  yang berkaitan dengan Penelitian.
2. Metode diskusi
Berupa tanya jawab dengan dosen pembimbing atau orang yang ahli dibidangnya serta teman – teman sesama mahasiswa mengenai masalah  – masalah  yang timbul Metode lapangan
Berdasarkan  data-data  operasional  lapangan  dan  data  pabrikasi  yang  disertai keterangan-keterangan tenaga ahli bidang plambing.

## 4.DATA HASIL PENELITIAN 4.1 Perhitungan Kapasitas Pompa
Gambar 4.1 skema instalasi pipa air heat exchanger
Keterangan :
- Pipa A mengalirkan air dari out cooling tower ke in pompa air.
- Pipa B mengalirkan air dari out pompa air ke in heat exchanger.
- Pipa C mengalirkan air dari out heat exchanger ke in cooling tower.

## 4.1.1 Menentukan Kapasitas Pompa Air
Setelah Mendapat nilai-nilai kerugian atau losses , maka Head total pompa dapat dihitung dengan persamaan berikut :
g V Hm Hf Hp Ha H 2 2      
Dimana:
a. Head Statis (Ha)
Adalah jarak antara saluran out  cooling tower dan in Heat Exchanger = 2 m.
b. Perbedaan head tekanan pada permukaan air ( Hp  )
0 . 1 1 . 2 1       g g P P Hp   c. Kerugian pada belokan dan accesories(Hm)
g V k n Hm 2 2     Dimana :
Hm = Head kerugian plumbing accessories (m) K = Koefisian Kerugian Kerugian perlengkapan plumbing. 1. Katup Pintu (Gate Valve) = 0,19 x 2 = 0,38
2. Elbow 90 0 = 0,60 x 12 = 7,2
Total  n = 0,38 +7,2 = 7,58 Maka, g V k n Hm 2 2     81 , 9 2 848 , 0 58 , 7 2   Hm 62 , 19 7191 , 0 58 , 7  Hm 241 , 0  Hm
Setelah semua bagian h didapat maka Head total adalah:
g V Hm Hf Hp Ha H 2 2       81 , 9 2 848 , 0 241 , 0 506 , 0 0 2 2       H 0566 , 0 747 , 2   H 8036 , 2  H m
Untuk overhead 15 %  = 3,224 m dibulatkan = 4 meter

## 4.1.2 Penentuan  NPSH  (NET  POSITIVE  SUCTION  HEAD/HEAD  ISAP POSITIF)
Hm Hs Pv Pa Hsv      
Dimana:
Hsv = NPSH yang tersedia Pa = Tekanan Atmosfer = 10332 kgf/m 2 Pv = Tekanan Uap jenuh = 238,3 kgf/m 2 (pada suhu 20°C)
γ = Berat zat cair = 995,7 kgf/m 3 Maka : Hm Hs Pv Pa Hsv      
m m m kgf m kgf m kgf m kgf Hsv 241 , 0 2 3 / 7 , 995 2 / 3 , 238 3 / 7 , 995 2 / 10332    
Hsv  = 10,375 m – 0,285 m – 2 m – 0,241 m Hsv  = 7,849 m Jadi 7,849 meter NPSH tersedia

## 4.1.3 Menentukan Daya Motor
Untuk menentukan daya pompa bisa menngunakan persamaan:
H Q P    
Maka : P = 995,7 x 0,015 x 4 P = 59,742 Watt dibulatkan = 60 Watt
Jadi, Daya motor adalah 60 Watt

## 4.1.4 Menentukan Dimensi Pompa Oli
Untuk  menentukan  daya  pompa  oli  harus  diketahui  variabel/  data  perancangan, antara lain:
a. Tekanan maksimum  pompa, dianggap sebagai  tekanan fluida  yang masuk ke sistem HE, yaitu 2 Atm atau 29,4 psi
b. Kecepatan putaran roda gigi, diasumsikan 1500 rpm
c. Debit (Qs) fuida atu oli yang disirkulasikan adalah 20 lpm atau 5,28 gpm
d. Efisiensi Volemetrik (ηv) diasumsikan 0,85
e. Efisiensi Mekanis (ηm) diasumsikan 0,95
f. Jumlah gigi, diasumsikan 12
g. Ratio roda gigi 1:1
h. Faktor tinggi roda gigi (k), nilainya 1
i. Kelonggaran puncak gigi atau Cp = 0
j. Safety factor (fk) = 1,1
4.1.5 Perhitungan Dimensi Pompa
a. Modul
Nilai Modul menurut Ketagurov adalah: m = (0,24 s.d. 0,44) x Qs 1/2 m = 0,3 x 5,28 1/2
m = 0,69
b. Diameter Pitch Besa r diameter pitch dapat di hitung dengan persamaan: Dp = m x z Dp = 0,69 x 12
Dp = 8,28 mm
c. Tebal Roda Gigi (b)
b = Dp s.d. (Dp + 8) b = Dp b = 8,28
d. Tinggi Puncak (ha) ha = (k x m) + Cp ha = (1 x 0,69) + 0 ha = 0,69 mm
e. Diameter Puncak Roda Gigi (Da)
Da = Dp + 2ha Da = 8,28 + 1,38 Da = 9,66 mm
4.1.6 Daya Pompa Oli
a. Daya Hidrolik
Np = (5,83x10 -4 ) x fk x Pp x Qs
Np = (5,83x10 -4 ) x (1,1) x (29,4) x (5,28)
Np = 0,099 HP
Np = 0,10 HP
Np = 74,57 Watt
b. Daya Actual
N = Np / (ηv +  ηm)    x (safety factor)
2
N = (74,57 / 0,9) x 1,1
N = 91,14 Watt

## 5.1.KESIMPULAN
kesimpulan dari perancangan pompa untuk alat penukar kalor ini dalah:
a. Pompa yang digunakan untuk memompa air adalah pompa sentrifugal single stage.
b. Total head adalah 4 meter
c. Nilai NPSH adalah 7,849 mater
d. Daya pompa 60 Watt
e. Pompa  yang  digunakan  untuk  memompa  oli  adalah  pompa  desak  jenis  roda  gigi atau Gear Pump
f. Daya motor gear pump adalah 91,14 Watt
Spesifikasi Pompa;
a. Pompa Air:
- Model : PS – 130 BIT
- Pipa Hisap
: 25 mm
- Pipa Dorong  : 25 mm
- Putaran : 2900 rpm
- Head suction  : Maks. 9 meter
- Debit : 10 – 18 Lpm
b. Pompa Oil
- Model
: GC – 13
- Pipa Hisap
: 15 mm
- Pipa Dorong  : 15 mm
- Putaran : 1400 rpm
- Debit : 5,5 Gpm

## 5.2.SARAN
1. Sesuaikan jenis pompa dengan fluida yang di pompakan
2. Sesuaikan motor pompa dengan kebutuhan pompa.
3. Pastikan  telah  memasukan safety  factor atau over  head dalam  perhitungan kapasitas pompa dan daya motor.

## DAFTAR REFERENSI
1. Austin H. Chruch, Zulkifli Harahap, 1990, Pompa dan Blower Sentrifugal , Erlangga, Jakarta
2. Fritz  Dietzel,  Dakso  Prijono,  1990, Turbin,  Pompa  dan  Kompresor ,  Erlangga, Jakarta.
3. Hick Erward, 1996, Teknologi Pemakaian Pipa , Erlangga Jakarta.
4. Jack  B.  Evett,  Cheng  Liu,  1987, Fundamental  of  Fluids  Mechanics ,  McGraw  Hill Book Company, New York.
5. Larry  W,  Mays,  2000, Water  Distribution  System  Handbook ,  McGraw  Hill  Book Company, New York.
6. Mediatara Sapta Kara, 1994, Pedoman Plumbing Indonesia , Erlangga, Jakarta.
7. Reuben  M.  Olson,  Steven  J.  Wrigth,  1989, Dasar-Dasar  Mekanika  Fluida Teknik, Edisi Kelima , Gramedia Pustaka Utama, Jakarta.
8. Sofyan  M  Noerbambang,  2000, Perancangan  dan  Pemeliharaan  Sistem Plumbing , Pradya Paramita, Jakarta.
9. Sri Widharto, 2001, Pedoman Ahli Pemasangan Pipa , Pradya Paramita, Jakarta.
10. Sularso, 2000, Pompa dan Kompresor ,  Pradya Paramitha, Jakarta.
11. Victor L. Steeter, E. Benjamin Wylie, Arko Prijono, 1990, Mekanika Fluida Jilid 1 , Erlangga, Jakarta.