Alat Penukar Panas Panas HE ( Heat Exchanger) Alat penukar panas atau Heat Exchanger (HE) (HE) adalah alat yang digunakan untuk memindahkan panas dari sistem ke sistem lain tanpa perpindahan massa dan bisa berfungsi sebagai pemanas maupun sebagai pendingin. Biasanya, medium pemanas dipakai adalah air yang dipanaskan sebagai fluida panas dan air biasa sebagai air pendingin (cooling water ). ). Penukar panas dirancang sebisa mungkin agar perpindahan panas antar fluida dapat berlangsung secara efisien. Pertukaran panas terjadi karena adanya kontak, baik antara fluida terdapat dinding yang memisahkannya maupun keduanya bercampur langsung (direct (direct contact ). ). Penukar panas sangat luas dipakai dalam industri seperti kilang minyak, pabrik kimia maupun petrokimia, industri gas alam, refrigerasi, pembangkit listrik. Salah satu contoh sederhana dari alat penukar panas adalah radiator mobil di mana cairan pendingin memindahkan panas mesin ke udara sekitar. Tipe Aliran pada Alat Penukar Panas Tipe aliran di dalam alat penukar panas ini ada 4 macam aliran yaitu : 1.
Counter current flow (aliran (aliran berlawanan arah)
2.
Paralel flow/co current flow (aliran (aliran searah)
3.
Cross flow (aliran (aliran silang)
4.
Cross counter flow (aliran (aliran silang berlawanan)
Jenis-jenis penukar panas Jenis-jenis penukar panas antara lain : 1.
Tubular Heat Exchanger
2.
Plate Heat Exchanger
3.
Shell and Tube Heat Exchanger
4.
Jacketed Vessel
PENDAHULUAN 1.1 Alat penukar panas atau H eat Exchan ger (HE) (HE) ger
Alat penukar panas atau Heat atau Heat Exchanger (HE) Exchanger (HE) adalah alat yang digunakan untuk memindahkan panas dari sistem ke sistem lain tanpa perpindahan massa dan bisa berfungsi sebagai pemanas maupun sebagai pendingin. Biasanya, medium pemanas dipakai adalah air yang dipanaskan sebagai fluida panas dan air biasa sebagai air pendingin (cooling (cooling water ). ). Penukar panas dirancang sebisa mungkin agar perpindahan panas antar fluida dapat berlangsung secara efisien. Pertukaran panas terjadi karena adanya kontak, baik antara fluida terdapat dinding yang memisahkannya maupun keduanya bercampur langsung (direct (direct contact ). ). Penukar panas sangat luas dipakai dalam industri seperti kilang minyak, pabrik kimia maupun petrokimia, industri gas alam, refrigerasi, pembangkit listrik. Salah satu contoh sederhana dari alat penukar panas adalah radiator mobil di mana cairan pendingin memindahkan panas mesin ke udara sekitar. Tipe Aliran pada Alat Penukar Panas Tipe aliran di dalam alat penukar panas ini ada 4 macam aliran yaitu : 1. Counter current flow (aliran flow (aliran berlawanan arah) 2. Paralel flow/co current flow (aliran flow (aliran searah)
3. Cross flow (aliran flow (aliran silang) 4. Cross counter flow (aliran flow (aliran silang berlawanan) Jenis-jenis penukar panas Jenis-jenis penukar panas antara lain : 1. Double Pipe Heat Exchanger 2. Plate and Frame Heat Exchanger 3. Shell and Tube Heat Exchanger 4. Adiabatic wheel heat exchanger 5. Pillow plate heat exchanger 6. Dynamic scraped surface heat exchanger 7. Phase – change change heat exchanger
BAB II
PRINSIP DAN JENIS HEAT EXCHANGER 2.1 Prinsip Kerja Heat Exchanger Prinsip dan Teori Dasar Perpindahan Panas Panas adalah salah satu bentuk energi yang dapat dipindahkan dari suatu tempat ke tempat lain, tetapi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan sama sekali. Dalam suatu proses, panas dapat mengakibatkan terjadinya kenaikan suhu suatu zat dan atau perubahan tekanan, reaksi kimia dan kelistrikan. Proses terjadinya perpindahan panas dapat dilakukan secara langsung, yaitu fluida yang panas akan bercampur secara langsung dengan fluida dingin tanpa adanya pemisah dan secara tidak langsung, yaitu bila diantara fluida diantara fluida panas dan fluida dingin tidak berhubungan langsung tetapi dipisahkan oleh sekat-sekat pemisah. Perpindahan Panas Secara Konduksi Merupakan perpindahan panas antara molekul-molekul yang saling berdekatan antar yang satu dengan yang lainnya dan tidak diikuti oleh perpindahan molekul-molekul tersebut secara fisik. Molekul-molekul benda yang panas bergetar lebih cepat dibandingkan molekulmolekul benda yang berada dalam keadaan dingin. Getaran-getaran yang cepat ini, tenaganya dilimpahkan kepada molekul di sekelilingnya sehingga menyebabkan getaran yang lebih cepat maka akan memberikan panas. Perpindahan Panas Secara Konveksi Perpindahan panas dari suatu zat ke zat yang lain disertai dengan gerakan partikel atau zat tersebut secara fisik. Perpindahan Panas Secara Radiasi Perpindahan panas tanpa melalui media (tanpa (tanpa melalui molekul). Suatu energi dapat dihantarkan dari suatu tempat ke tempat lainnya (dari benda panas ke benda yang dingin) dengan
pancaran gelombang elektromagnetik dimana tenaga elektromagnetik ini akan berubah menjadi panas jika terserap oleh benda yang lain.
Gambar 1. Perpindahan Kalor pada Heat Exchanger\
Pada Dasarnya prinsip kerja dari alat penukar kalor yaitu memindahkan panas dari dua fluida padatemperatur berbeda di mana transfer panas dapat dilakukan secara langsung ataupun tidak langsung. a. Secara kontak langsung panas yang dipindahkan antara fluida panas dan dinginmelalui permukaan kontak langsung berarti tidak ada dinding antara kedua fluida.Transfer panas yang terjadi yaitu melalui interfase / penghubung antara kedua fluida.Contoh : aliran steam pada kontak langsung yaitu 2 zat cair yang immiscible (tidak dapat bercampur), gas-liquid, dan partikel padat-kombinasi fluida. b. Secara kontak tak langsung perpindahan panas terjadi antara fluida panas dandingin melalui dinding pemisah. Dalam sistem ini, kedua fluida akan mengalir.
2.2 Jenis – jenis Heat Exchanger
1. Penukar panas pipa rangkap (double pipe heat exchanger ) Salah satu jenis penukar panas adalah susunan pipa ganda. Dalam jenis penukar panas dapat digunakanberlawanan arah aliran atau arah aliran, baik dengan cairan panas atau dingin cairan yang terkandung dalam ruangannular dan cairan lainnya dalam pipa. Alat penukar panas pipa rangkap terdiri dari dua pipa logam standart yang dikedua ujungnya dilas menjadi satu atau dihubungkan dengan kotak penyekat. Fluida yang satu mengalir di dalam pipa, sedangkan fluida kedua mengalir di dalam ruang anulus antara pipa luar dengan pipa dalam. Alat penukar panas jenis ini dapat digunakan pada laju alir fluida yang kecil dan tekanan operasi yang tinggi. Sedangkan untuk kapasitas yang lebih besar digunakan penukar panas jenis selongsong dan buluh ( shell and tu be heat exchanger ).
Gambar 2 . Penukar panas jenis pipa rangkap (double pipe heat exchanger )
2. Penukar panas cangkang dan buluh ( shell and tube heat exchanger ) Alat penukar panas cangkang dan buluh terdiri atas suatu bundel pipa yang dihubungkan secara parallel dan ditempatkan dalam sebuah pipa mantel (cangkang ). Fluida yang satu mengalir di dalam bundel pipa, sedangkan fluida yang lain mengalir di luar pipa pada arah yang sama, berlawanan, atau bersilangan. Kedua ujung pipa tersebut dilas pada penunjang pipa yang menempel pada mantel. Untuk meningkatkan effisiensi pertukaran panas, biasanya pada alat penukar panas cangkang dan buluh dipasang sekat ( buffle ). Ini bertujuan untuk membuat turbulensi aliran fluida dan menambah waktu tinggal ( residence time ), namun pemasangan sekat akan memperbesar pressure drop operasi dan menambah beban kerja pompa, sehingga laju alir fluida yang dipertukarkan panasnya harus diatur.
Gambar 3.Penukar panas jenis cangkang dan buluh ( shell and tube heat exchanger ) 3. Penukar Panas Plate and Frame ( plate and frame heat exchanger )
Alat penukar panas pelat dan bingkai terdiri dari paket pelat – pelat tegak lurus, bergelombang, atau profil lain. Pemisah antara pelat tegak lurus dipasang penyekat lunak ( biasanya terbuat dari karet ). Pelat – pelat dan sekat disatukan oleh suatu perangkat penekan yang pada setiap sudut pelat 10 ( kebanyakan segi empat ) terdapat luban g pengalir fluida. Melalui dua dari lubang ini, fluida dialirkan masuk dan keluar pada sisi yang lain, sedangkan fluida yang lain mengalir melalui lubang dan ruang pada sisi sebelahnya karena ada sekat.
Gambar 4. Penukar panas jenis pelat and Frame
Gambar 5. Penukar panas jenis pelat and Frame
4.SDAdiabatic wheel heat exchanger Jenis keempat penukar panas menggunakan intermediate cairan atau toko yang solid untuk menahan panas, yang kemudian pindah ke sisi lain dari penukar panas akan dirilis. Dua contoh ini adalah roda adiabatik, yang terdiri dari roda besar dengan benang halus berputar melalui cairan panas dan dingin, dan penukar panas cairan. 5. Pillow plate heat exchanger Sebuah pelat penukar bantal umumnya digunakan dalam industri susu untuk susu pendingin dalam jumlah besar langsung ekspansi tank massal stainless steel. Pelat bantal memungkinkan untuk pendinginan di hampir daerah seluruh permukaan tangki, tanpa sela yang akan terjadi antara pipa dilas ke bagian luar tangki. Pelat bantal dibangun menggunakan lembaran tipis dari logam-spot dilas ke permukaan selembar tebal dari logam. Pelat tipis dilas dalam pola teratur dari titik-titik atau dengan pola serpentin garis las. Setelah pengelasan ruang tertutup bertekanan dengan kekuatan yang cukup untuk
menyebabkan logam tipis untuk tonjolan di sekitar lasan, menyediakan ruang untuk cairan penukar panas mengalir, dan menciptakan penampilan yang karakteristik bantal membengkak terbentuk dari logam. 6.aaDynamic scraped surface heat exchanger Tipe lain dari penukar panas disebut "(dinamis) besot permukaan heat exchanger". Ini terutama digunakan untuk pemanasan atau pendinginan dengan tinggi viskositas produk, proses kristalisasi, penguapan tinggi dan fouling aplikasi. Kali berjalan panjang yang dicapai karena terus menerus menggores permukaan, sehingga menghindari pengotoran dan mencapai kecepatan transfer panas yang berkelanjutan selama proses tersebut. 7. Phase-change heat exchanger Selain memanas atau pendinginan cairan hanya dalam satu fasa, penukar panas dapat digunakan baik untuk memanaskan cairan menguap (atau mendidih) atau digunakan sebagai kondensor untuk mendinginkan uap dan mengembun ke cairan. Pada pabrik kimia dan kilang, reboilers digunakan untuk memanaskan umpan masuk untuk menara distilasi sering penukar panas . Distilasi set-up biasanya menggunakan kondensor untuk mengkondensasikan uap distilasi kembali ke dalam cairan.Pembangkit tenaga listrik yang memiliki uap yang digerakkan turbin biasanya menggunakan penukar panas untuk mendidihkan air menjadi uap. Heat exchanger atau unit serupa untuk memproduksi uap dari air yang sering disebut boiler atau generator uap.Dalam pembangkit listrik tenaga nuklir yang disebut reaktor air bertekanan, penukar panas khusus besar yang melewati panas dari sistem (pabrik reaktor) primer ke sistem (pabrik uap) sekunder, uap memproduksi dari air dalam proses, disebut generator uap.Semua pembangkit listrik berbahan bakar fosil dan nuklir menggunakan uap yang digerakkan turbin memiliki kondensor permukaan untuk mengubah uap gas buang dari turbin ke kondensat (air) untuk digunakan kembali. Untuk menghemat energi dan kapasitas pendinginan dalam kimia dan tanaman lainnya, penukar panas regeneratif dapat digunakan untuk mentransfer panas dari satu aliran yang perlu didinginkan ke aliran yang perlu dipanaskan, seperti pendingin distilat dan pakan reboiler pra pemanasan. Istilah ini juga dapat merujuk kepada penukar panas yang mengandung bahan dalam struktur mereka yang memiliki perubahan fasa. Hal ini biasanya padat ke fase cair karena perbedaan volume kecil antara negara-negara ini. Perubahan fase efektif bertindak sebagai buffer karena terjadi pada suhu konstan tetapi masih memungkinkan untuk penukar panas untuk menerima panas tambahan. Salah satu contoh di mana ini telah diteliti untuk digunakan dalam elektronik pesawat daya tinggi.
DAFTAR PUSTAKA
Artono Koestoer, Raldi .”Perpindahan Kalor”. Salemba Teknika. Jakarta 2002 Holman, JP. Alih bahasa E.Jasifi. “Perpindahan Kalor”. Pen erbit Erlangga.Jakarta.1995 MC. Cabe, W.L, Smith, JC, Harriot, P, “ Unit Operation of Chemical Enginering”, 4th ed, Mc.Graw-Hill, New York, 1985, Chapter 11, 12, 15 Kern, DQ, “Process Heat Transfer”, Mc.Graw-Hill, New York, 1965 Kays,W.M. and London, A.L, “Compact Heat Exchanger”, 2 nd Edition McGraw-Hill, New York, 1964 Kern,D.Q. 1952.Process Heat Transfer. http://www.brighthub.com/engineering/mechanical/articles/64548.aspx http://vedcadiklatki.blogspot.com/2010/08/penukar-panas-heat-exchanger.html http://www.beck-fk.blogspot.com/2012/05/ alat-heat-exchanger.html http://tutorialkuliah.blogspot.com/2009/10/aliran-fluida-pada-heat exchanger.html http://www.scribd.com/doc/72839539/5/Jenis-%E2%80%93-jenis-Heat-Exchanger http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/18379/3/Chapter%20I http://www.usu.ac.id/id/files/artikel/shell_Tube Buku Ajar perpindahan Panas Oleh Ratni Dewi, ST, MT
A l a t p e n u k a r k a l o r a t a u H e a t E x c h a n g e r a d a l a h alat yang digunakan untuk menukar atau mengubah temperatur
fluida atau mengubah phasa fluida dengan cara mempertukarkan kalornya dengan fluida lain. Arti dari mempertukarkan disini adalah memberikan atau mengambil kalor. Pemahaman teknologi Heat Exchanger membutuhkan pengetahuan dalam bidang Termodinamika, Mekanika Fluida, Heat Tranfer, Ilmu Material dan Ilmu Proses Produksi. Heat Exchanger umumnya merupakan peralatan dimana dua jenis fluida yang temperaturnya dialirkan kedalamnya dan saling bertukar kalor melaui bidang-bidang perpindahan panas atau dengan cara kontak langsung (bercampur). Bedang perpindahan panas ini umumnaya berupa dinding pipa-pipa atau sirip-sirip yang dipasangkan pada pipa(fin). Kalor dapat dipindahkan diantara kedua fluida tersebut, besarnya sangat tergantung pada kecepatan aliran fluida, arah alirannya, sifat-sifat fluida, kondisi permukaan dan luas bidang perpindahan panas serta beda temperatur diantara kedua fluida. Fluida yang mengalir didalam Heat Exchanger kadang-kadang mengandung zat-zat yang
mengendap atau menggerak pada permukaan pipa atau bereaksi dan menyebabkan korosi atau kerusakan lainnya, sehingga herformansi Heat Exchanger dapat menjadi turun. Dengan demikian untuk menunjang program maintenance peralatan ini, sebaiknya pengetahuan dasar perlu dikuasai agar dapat diperoleh keuntungan yang optimal. Didalam dunia industri proses kimia perpindahan energi atau panas adalah hal yang banyak dilakukan. Sebagaimana diketahui bahwa panas dapat berlangsung lewat tiga cara, dimana mekanisme perpindahan panas itu sendiri berlainan adanya. Adapun perpindahan panas itu dilaksanakan dengan: Secara molekuler, yang disebut dengan konduksi. Secara molekuler dimana dalam mekanisme ini digerakkan oleh suatu molekul yang berada pada tingkat energi (temperatur) yang lebih tinggi dan memberikan energi ke molekulmolekul didekatnya yang berada pada tingkat energi yang lebih rendah. Secara aliran, yang disebut perpindahan konveksi. Transfer panas yang disebabkan secara konveksi melibatkan pertukaran energi antara suatu permukaaandengan fluida didekatnya. Secara Gelombang Elektromagnet, yang disebut dengan radiasi. Dimana transfer panas antar permukaan berbeda dengan konduksi dan konveksi karena transfer panas radian tidak membutuhkan medium propogasi dan transfer panas dipisahkan oleh suatu vakum sempurna. Khususnya perpindahan panas yang kita bicarakan dalam kasus Alat Penukar Kalor disini menyangkut butir 1 dan 2 yaitu secara konduksi dan konversi. APK merupakan suatu peralatan dimana terjadinya perpindahan panas dari suatu fluida yang temperaturnya lebih tinggi kepada fluida lain yang temperaturnya lebih rendah. Proses perpindahan panas tersebut dapat dilakukan secara langsung atau tidak. Maksudnya adalah :
APK yang langsung, ialah dimana fluida yang panas akan bercampur langsung dengan fluida yang dingin (tanpa adanya pemisah) dalam suatu bejana atau ruangan tertentu.
APK yang tidak langasung, ialah dimana fluida panas tidak berhubungan langsung (indirect contact) dengan fluida dingin, jadi perpindahan panasnya itu mempunyai media perantara seperti pipa, pelat atau peralatan jenis lainnya.
Jenis-Jenis Alat Penukar Kalor Dalm standard mekanika TEMA (Tubular Exchanger Manufacture Association), terdapat (2) dua macam kelas Heat Exchanger, yaitu : kelas R, yaitu peralatan yang bekerja dengan kondisi yang berat, misalnya untuk industri minyak dan industri kimia berat. Kelas C, yaitu yang dibuat untuk “General Purpose” dengan didasarkan pada segi ekonomis dan ukuran kecil, degunakan untuk proses-proses umum diindustri. Jenis-jenis Heat Exchanger yang terdapat didalam industri perminyakan dapat dibedakan atas : Jenis Shell and Tube Jenis ini merupakan yang paling banyak digunakan dalam industri perminyakan. Alat ini terdiri dari sebuah shell (tabung/silinder) dimana didalamnya terdapat satu bendle (berkas) pipa dengan diameter yang relative kecil. Pada jenis ini tiap pipa mempunyai shell sendiri. Untuk menhindari tempat yang terlalu panjang, Heat Exchanger ini dibentuk menjadi U. Pada beberapa keperluan khusus, bagian pipa luar diberi sirip.
Koil Pipa Heat Exchanger ini mempunyai pipa berbentuk koil yang dibenamkan diseb uah “box” berisi air dingin yang mengalir atau air yang desemprotkan untuk mendinginkan fluida panas yagn mengalir didalam pipa. Pipa Terbuka (Opentube Section) Pada Heat Exchanger ini pipa-pipa tidak ditempatkan lagi didalam shell, tetapi dibiarkan di udara. Pendinginan dilakukan dengan mengalirkan air atau udara pada bagian luar pipa.
http://tugasakhiramik.blogspot.com/2013/02/pengertian-alat-penukar-kalor-atau-heat.html
Heat Exchanger September 10, 2009 by langkahpetualang
Heat exchanger merupakan alat penukar panas (kalor). Pengertian dalam hal ini komponen dapat di fungsikan sebagai pendingin ataupun pemanas, tergantung tinjauan manfaat yang dimaksudkan. System penghantaran panas dapat dilakukan melalui media: 1. Fluid to fluid heat transfer
Penghantaran sejumlah kalor pada media fluida ke media fluida lain dimana masing-masing memiliki nilai kalor yang berbeda. Contoh: plat to plat heat exchanger dimana masing-masing fluida dipisahkan oleh plat tipis sekaligus sebagai t ransfer kalor diantara keduanya. 2. Air to air heat transfer
Pengahantaran sejumlah kalor pada media udara ke udara yang mempunyai perbedaan sejumlah kalor. Contoh : rotary heat exchanger, sejumlah udara panas berhembus pada sisi separo dari komponen roda besar yang berputar dimana separo sisi yang lain dialiri oleh udara yang lebih dingin. Komponen roda yang berputar merupakan media penukar kalor diantara keduanaya. 3. Fluid to air heat transfer Sistem penghantaran kalor yang dapat berlaku sebaliknya. Contoh: cooling tower, mengunakan media udara segar untuk mendinginkan sejumlah air lewat hembusan yang bersinggungan lansung dengan titik-titik air yang dikucurkan dengan maksud memperluas luasan contac pendinginan. ( Telah dijalaskan dalam post sebelumnya ) Pada pengertian lanjut heat exchanger merupakan komponen yang memanfaatkan factor sisa ataupun factor lingkungan dengan hanya memanfaatkan perbedaan kalor tanpa pengadaan system transfer energi.
EAT EXCHANGER [ALAT PENUKAR KALOR] DEFINISI Alat yang dibangun untuk efisiensi perpindahan panas dari satu medium ke medium lainnya yang dipisahkan oleh dinding yang solid, sehingga tidak ada kontak langsung dan tidak bercampur Alat yang membantu perpindahan panas dari fluida panas ke fluida dingin tanpa ada kontak langsung, selalu menggunakan elemen konduksi yang bisasanya dalam bentuk tabung atau lempengan untuk memisahkan dua fluida.
FUNGSI HEAT EXCHANGER
Mengontrol sistem atau substansi temperatur dengan menambah atau menghilangkan energi termal
APLIKASI Biasa digunakan pada pemanas ruangan, mesin pendingin, pembangkit tenaga listrik, pabrik kimia, pabrik petrokimia, kilang minyak bumi, pengolahan limbah. -Contoh : mesin pembakaran internal dimana air sebagai pendingin yang mengalir dalam radiator, dan udara mrlalui coil, sehingga air mendinginkan mesin, dan memanaskan udara yang masuk
TIPE - TIPE HEAT EXCHANGER -Klasifikasi heat exchanger ada 2 : 1. Berdasarkan tipe aliran Berdasarkan tipe aliran ada 2 : Aliran parallel dan Aliran tabrakan 2. Berdasarkan tipe bentuk Berdasarkan tipe konstruksi ada 3 : Coil heat exchanger, plate heat exchanger, shell-and-tube heat exchanger
TIPE BERDASARKAN TIPE ALIRAN
HEAT EXCHANGER (Alat Penukar Panas)
1.
ALAT PENUKAR PANAS
Menurut Sitompul (1993), peralatan penukar panas adalah suatu peralatan di mana terjadi perpindahan panas dari suatu fluida yang temperaturnya lebih tinggi kepada fluida lain yang temperaturnya lebih rendah. Klasifikasi peralatan penukar panas didasarkan pada : a.
Proses perpindahan panas
b. Jumlah fluida yang mengalir c.
Kompak tidaknya luas permukaan
d. Mekanisme perpindahan panas e.
Konstruksi
f.
Tipe pelat
g. Pengaturan aliran 2.
KLASIFIKASI ALAT PENUKAR PANAS
1. Condenser Condenser merupakan alat penukar panas yang digunakan untuk mendinginkan fluida sampai terjadi perubahan fase dari fase uap menjadi fase cair. Media pendingin yang dipakai biasanya air sungai atau air laut dengan suhu udara luar (Sitompul, 1993). 2. Chiller Chiller merupakan alat penukar panas yang digunakan untuk mendinginkan (menurunkan suhu) cairan atau gas pada temperatur yang sangat rendah. Temperatur pendingin di dalam chiller jauh lebih rendah dibandingkan dengan pendinginan yang
dilakukan oleh pendingin air. Media pendingin yang digunakan antara lain freon (Sitompul, 1993). 3. Reboiler Reboiler merupakan alat penukar panas yang bertujuan untuk mendidihkan kembali serta meenguapkan sebagian cairan yang diproses. Media pemanas yang digunakan antara lain uap (steam) dan minyak (oil ). Alat penukar panas ini digunakan pada peralatan distilasi (Sitompul, 1993). 4. Cooler Cooler adalah alat penukar panas yang digunakan untuk mendinginkan (menurunkan suhu) cairan atau gas dengan menggunakan air sebagai media pendingin. Dengan perkembangan teknologi saat ini, media pendingin cooler menggunakan udara dengan bantuan kipas (fan) (Sitompul, 1993). 5. Heat Exchanger Heat Exchanger (HE) adalah alat penukar panas yang bertujuan memanfaatkan panas suatu aliran fluida untuk pemanasan aliran fluida yang lain. Dalam hal ini terjadi 2 fungsi sekaligus yaitu :
Memanaskan fluida yang dingin
Mendinginkan fluida yang panas (Sitompul, 1993).
6. Heater Heater merupakan alat penukar kalor yang bertujuan memanaskan (menaikkan suhu) suatu fluida proses dengan menggunakan media pemanas. Media pemanas yang biasa digunakan antara lain uap atau fluida panas lain (Sitompul, 1993). 7. Thermosiphon dan Forced Circulation Reboiler Thermosiphon reboiler merupakan reboiler dimana terjadi sirkulasi fluida yang akan dididihkan dan diuapkan dengan proses sirkulasi alamiah ( natural circulation). Sedangkan Forced Circulation Reboiler adalah reboiler yang sirkulasi fluida terjadi akibar adanya pompa sirkulasi sehingga menghasilkan sirkulasi paksaan ( forced circulation) (Sitompul, 1993). 8. Steam Generator Alat ini sering disebut sebagai ketel uap dimana terjadi pembentukan uap dalam unit pembangkit. Panas hasil pembakaran bahan bakar dalam ketel dipindahkan dengan cara konveksi, konduksi dan radiasi. Berdasarkan sumber panasnya, steam generator dibagi 2 macam, yaitu :
Steam generator tipe pipa air Tipe ini, fluida yang berada di dalam pipa adalah air ketel, sedangkan pemanas (berupa nyala api dan gas asap) berada di luar pipa. Hasilnya berupa uap dengan tekanan tinggi.
Steam generator tipe pipa api Tipe ini, fluida yang berada di dalam pipa adalah nyala api, sedangkan air yang akan diuapkan berada di luar pipa dalam bejana khususpemanas (berupa nyala api dan gas asap) berada di luar pipa (Sitompul, 1993).
9. WHB (Waste Heat Boiler) WHB adalah alat penukar panas sejenis dengan ketel uap tetapi memiliki perbedaan pada sumber panas yang digunakan. Sumber panas pada ketel uap yaitu hasil pembakaran bahan bakar sedangkan sumber panas pada WHB yaitu memanfaatkan panas dari gas asap pembakaran atau cairan panas yang diperoleh dari reaksi kimia (Sitompul, 1993). 10. Superheater Alat penukar panas jenis ini digunakan untuk mengubah uap basah ( saturated steam) pada steam generator (ketel uap) menjadi uap kering (superheated steam) (Sitompul, 1993). 11. Evaporator Evaporator adalah alat penukar panas yang digunakan untuk menguapkan cairan yang ada pada larutan sehingga diperoleh larutan yang lebih pekat ( mother liquor ) (Sitompul, 1993). 12. Vaporizer Alat penukar panas ini digunakan untuk menguapkan suatu cairan sehingga fasenya berubah dari cair menjadi gas (Sitompul, 1993). 13. Ekonomizer Ekonomizer (disebut
juga
pemanas air
pengisi
ketel
uap)
digunakan untuk
menaikkan suhu air sebelum air masuk ke dalam ketel uap. Tujuannya untuk meringankan beban ketel (Sitompul, 1993).
3.
ALAT PENUKAR PANAS TIPE SHELL AND TUBE
Menurut Sitompul (1993), alat penukar panas tipe shell and tube merupakan salah satu jenis alat penukar panas berdasarkan konstruksinya. Tipe shell and tube sering digunakan dalam industri karena memiliki kelebihan bila dibandingkan dengan tipe lainnya, antara lain :
Konfigurasi yang dibuat dapat memberikan luas permukaan yang besar (> 200 ft 2) dengan volume yang kecil.
Mempunyai lay-out mekanik yang baik dan bentuknya cukup baik untuk operasi bertekanan.
Menggunakan teknik fabrikasi yang sudah mapan.
Dapat dibuat dari berbagai material.
Mudah dibersihkan dan konstruksinya sederhana
4 .
JUMLAH LINTASAN PADA ALAT PENUKAR PANAS SHELL AND TUBE
Menurut Walas (1990) dan Sitompul (1993), pada alat penukar panas tipe shell and tube terdapat 2 jenis lintasan yaitu :
Shell pass (lintasan shell) Merupakan lintasan yang dilakukan oleh fluida sejak masuk mulai saluran masuk ( inlet nozzle) melewati bagian dalam shell dan mengelilingi tube, keluar dari saluran buang (outlet nozzle) sehingga lintasan ini disebut 1 li ntasan shell atau 1 pass shell.
Tube pass (lintasan tube) Merupakan lintasan yang dilakukan oleh fluida masuk ke dalam penukar kalor melalui salah satu ujung (front head ) lalu mengalir ke dalam tube dan langsung ke luar dari ujung yang lain sehingga disebut 1 pass tube. Apabila fluida tersebut membelok lagi masuk ke dalam tube sehingga terjadi 2 kali lintasan dalam tube maka disebut 2 pass tube. Di bawah ini contoh lintasan dalam alat penukar panas tipe shell and tube yaitu:
Gambar 1 Lintasan Pada Alat Penukar Panas Tipe shell and tube : (a) 1-2 pass; (b) 2-4 pass; (c) 3-6 pass; (d) 4-8 pass
5 .
KELAYAKAN ALAT PENUKAR PANAS TIPE SHELL AND TUBE
Suatu alat penukar panas yang telah dirancang perlu diuji kelayakannya untuk mengetahui kinerja alat tersebut dalam melakukan proses perpindahan panas. Menurut Kern (1965), untuk menentukan kelayakan suatu alat penukar panas ( heat axchanger ) dapat dilakukan melalui 2 macam besaran yang perlu ditentukan yaitu :
Faktor kekotoran (Rd) Semakin besar harga Rd hasil kalkulasi dari harga Rd yang dibutuhkan maka alat penukar panas dapat dikatakan layak digunakan apabila telah dilakukan service sehingga alat penukar panas perlu dibersihkan dan diservis. Apabila harga Rd hasil kalkulasi lebih kecil dari harga Rd yang dibutuhkan maka alat penukar panas dapat dikatakan tidak layak digunakan.
Pressure drop (∆P) Kelayakan alat penukar panas baik apabila memiliki harga ∆P untuk gas sebesar < 2 psia
dan untuk cair sebesar < 10 psia http://irbmevonnovembri.blogspot.com/2011/08/heat-exchanger-alat-penukar-panas.html
BAB I PENDAHULUAN A. MAKSUD DAN TUJUAN PERCOBAAN 1. Maksud Adapun maksud dari percobaan ini adalah untuk mengenal dan melihat perbedaan antara dua jenis aliran yaitu Aliran Searah dan Berlaw anan Arah pada alat penukar panas, serta pengaruhnya pada suhu yang dihasilkan pada fluida. Adapun maksud dari percobaan ini juga adalah untuk menghitung neraca panas, koefisien pemindahan panas keseluruhan, dan efisiensi dari data-data yang diperoleh dari percobaan alat penukar panas. 2. Tujuan Percobaan Adapun tujuan dari percobaan ini adalah sebagai berikut: • Untuk mempelajari dasar –dasar penukar panas. • Untuk menghitung neraca panas dari alat penukar panas. • Untuk menghitung koefisien pemindahan panas keseluruhan dari alat penukar panas. • Untuk menghitung efisiensi penukar panas. • Untuk mempelajari hubungan antara bilangan reynold dengan karakteristik penukar panas.
B. LATAR BELAKANG Alat penukar panas merupakan suatu alat yang digunakan untuk mengubah jumlah panas yang terdapat didalam suatu bahan (fluida) baik dalam bentuk cair, padat, maupun gas/uap. Biasanya
dibedakan menjadi dua, yaitu pertukaran panas langsung dan pertukaran panas tidak langsung. Pada pertukaran panas secara langsung, bahan harus dipanaskan atau didinginkan dengan dikontakkan langsung dengan media pemanas atau media pendingin. Metode ini merupakan suatu metode yang hanya dapat dilakukan secara khusus pada suatu jenis fluida dengan tujuan tertentu. Pertukaran panas secara tidak langsung memungkinkan terjadinya perpindahan panas dari suatu fluida (padat atau gas) ke fluida lain melalui sebuah dinding pemisah. Pada prakteknya aliran fluida pada alat penukar panas dibagi atas dua, yaitu : aliran fluida searah dan aliran berlawanan arah. Pada praktikum ini bertujuan untuk melihat perbedaan antara proses pertukaran panas pada kedua jenis aliran tersebut, baik secara searah maupun berlawanan arah.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA Penukar panas atau dalam industri kimia populer dengan istilah bahasa Inggrisnya, heat exchanger (HE), adalah suatu alat yang memungkinkan perpindahan panas dan dapat berfungsi sebagai pemanas maupun sebagai pendingin. Biasanya, medium pemanas dipakai uap lewat panas (super heated steam) dan air biasa sebagai air pendingin (cooling water). Penukar panas dirancang sebisa mungkin agar perpindahan panas antar fluida dapat berlangsung secara efisien. Pertukaran panas terjadi karena adanya kontak, baik antara fluida terdapat dinding yang memisahkannya maupun keduanya bercampur langsung begitu saja. Penukar panas sangat luas dipakai dalam industri seperti kilang minyak, pabrik kimia maupun petrokimia, industri gas alam, refrigerasi, pembangkit listrik. Salah satu contoh sederhana dari alat penukar panas adalah radiator mobil di mana cairan pendingin memindahkan panas mesin ke udara sekitar. Jenis umum dari penukar panas, biasanya digunakan dalam kondisi tekanan relatif tinggi, yang terdiri dari sebuah selongsong yang didalamnya disusun suatu anulus dengan rangkaian tertentu (untuk mendapatkan luas permukaan yang optimal). Fluida mengalir di selongsong maupun di anulus sehingga terjadi perpindahan panas antar fluida dengan dinding anulus sebagai perantara. Beberapa jenis rangkaian anulus misalnya; triangular, segiempat, dll. Alat penukar panas (heat exchanger) merupakan suatu alat yang sangat penting dalam proses pertukaran panas. Alat tersebut berfungsi untuk memindahkan panas antara dua fluida yang berbeda temperatur dan dipisahkan oleh suatu sekat pemisah.
Jenis Unit Heat Exchanger Once Through System, air pendingin mengalir melalui unit heat exchanger dan langsung dibuang. Jumlah volume air yang dibutuhkan sangat besar sehingga kenaikan temperatur relatif kecil sepanjang pipa unit heat exchanger dan kandungan mineral dalam air relatif sama. Pada umumnya air pendingin untuk unit heat exchanger diambil dari berbagai sumber seperti sungai, danau, laut dan sumur. Closed Recirculating System, air pendingin secara kontinyu disirkulasikan melalui unit heat exchanger. Panas yang diabsorbsi dari unit heat exchanger dimanfaatkan untuk proses pemanasan lainnya, yang kemudian didinginkan melalui pendingin sekunder once through atau
open recirculating system. Volume makeup water yang ditambahkan relatif kecil, karena kehilangan air akibat evaporasi relatif sedikit. Kandungan mineral dalam air pendingin relatif konstan, akan tetapi produk sampingan akibat korosi terakumulasi. Pada umumnya, closed recirculating system digunakan pada sistem pendinginan mesin pembakar. Open Recirculating System, air pendingin secara kontinyu disirkulasikan melalui unit heat exchanger dari menara pendingin. Volume makeup water yang ditambahkan relatif banyak, untuk menggantikan air yang hilang akibat evaporasi atau dibuang melalui blowdown untuk menjaga level mineral dan padatan terlarut yang memenuhi persyaratan kualitas air pendingin. Konsentrasi ion agresif dan padatan terlarut dalam air pendingin meningkat diakibatkan penambahan makeup water secara kontinyu. Hal ini dapat mempercepat korosi dan pembentukan kerak pada pipa unit heat exchanger. Prospek Ekonomi Dengan pemilihan material logam, jenis dan dosis inhibitor korosi dan anti kerak yang memadai, maka masalah korosi dan kerak pada unit heat exchanger dapat diatasi, penghematan material logam, penurunan biaya pemeliharaan dan produktivitas berjalan dengan lancar. Alat penukar panas Alat penukar panas konvensional seperti penukar panas pipa rangkap (double pipe heat exchanger ) dan penukar panas cangkang buluh ( shell and tube heat exchanger ) selama beberapa dekade mendominasi fungsi sebagai penukar panas di industri. Perkembangan kemudian, karena tuntutan effisiensi energi, biaya, serta tuntutan terhadap beban perpindahan panas yang lebih tinggi dengan ukuran penukar panas yang kompak menjadi penting. Menanggapi hal itu, maka dibuat suatu penukar panas kompak. Salah satu jenis penukar panas kompak tersebuat adalah penukar panas Plate and frame Heat Exchanger. 1. Penukar panas pipa rangkap ( double pipe heat exchanger ) Satu jenis penukar kalor ialah susunan pipa ganda. Dalam penukar kalor jenis ini dapat digunakan aliran searah atau aliran lawan arah, baik dengan zat cair panas maupun zat cair dingin terdapat dalam ruang annulus dan zat cair yang lain di dalam pipa dalam. Alat penukar panas pipa rangkap terdiri dari dua pipa logam standart yang dikedua ujungnya dilas menjadi satu atau dihubungkan dengan kotak penyekat. Fluida yang satu mengalir di dalam pipa, sedangkan fluida kedua mengalir di dalam ruang anulus antara pipa luar dengan pipa dalam. Alat penukar panas jenis ini dapat digunakan pada laju alir fluida yang kecil dan tekanan operasi yang tinggi. Sedangkan untuk kapasitas yang lebih besar digunakan penukar panas jenis selongsong dan buluh ( shell and tube heat exchanger ).
2. Penukar panas cangkang dan buluh ( shell and tube heat exchanger ) Alat penukar panas cangkang dan buluh terdiri atas suatu bundel pipa yang dihubungkan secara parallel dan ditempatkan dalam sebuah pipa mantel (cangkang ). Fluida yang satu mengalir di dalam bundel pipa, sedangkan fluida yang lain mengalir di luar pipa pada arah yang sama, berlawanan, atau bersilangan. Kedua ujung pipa tersebut dilas pada penunjang pipa yang menempel pada mantel. Untuk meningkatkan effisiensi pertukaran panas, biasanya pada alat
penukar panas cangkang dan buluh dipasang sekat ( baffle ). Ini bertujuan untuk membuat turbulensi aliran fluida dan menambah waktu tinggal ( residence time ), namun pemasangan sekat akan memperbesar pressure drop operasi dan menambah beban kerja pompa, sehingga laju alir fluida yang dipertukarkan panasnya harus diatur.
Penukar Panas Plate and Frame ( plate and frame heat exchanger ) Alat penukar panas pelat dan bingkai terdiri dari paket pelat – pelat tegak lurus, bergelombang, atau profil lain. Pemisah antara pelat tegak lurus dipasang penyekat lunak (biasanya terbuat dari karet ). Pelat – pelat dan sekat disatukan oleh suatu perangkat penekan yang pada setiap sudut pelat( kebanyakan segi empat ) terdapat lubang pengalir fluida. Melalui dua dari lubang ini, fluida dialirkan masuk dan keluar pada sisi yang lain, sedangkan fluida yang lain mengalir melalui lubang dan ruang pada sisi sebelahnya karena ada sekat.
DEFENISI PERCOBAN Penukar panas atau heat exchanger (HE), adalah suatu alat yang memungkinkan perpindahan panas dan dapat berfungsi sebagai pemanas maupun sebagai pendingin. Biasanya, medium pemanas dipakai uap lewat panas (super heated steam) dan air biasa sebagai air pendingin (cooling water). PERKEMBANGAN SERTA PENGGUNAANNYA DALAM DUNIA INDUSTRI Penukar Panas, khususnya jenis shell-and-tube, merupakan peralatan yang banyak dipergunakan di berbagai bidang industri, seperti perminyakan, petrokimia, energi dan lain sebagainya. Fungsi alat penukar panas, sebagaimana namanya, adalah untuk memindahkan panas dari satu fluida ke fluida yang lainnya. Salah satu parameter yang menentukan pemilihan suatu jenis penukar panas adalah kemampuannya untuk memindahkan panas, yang pada umumnya disebut efektivitas. Untuk satu ukuran penukar panas tertentu, efektivitas yang tinggi menunjukkan semakin banyaknya fluks panas yang dapat dipindahkan per satuan massa fluida. Sehingga upaya untuk mengembangkan suatu rancangan penukar panas yang memberikan efektivitas perpindahan panas tinggi senantiasa menjadi topik litbang di berbagai lembaga riset, universitas ataupun industri di dunia.
BAB III MATERI DAN METODA MATERI Adapun materi yang digunakan dalam percobaan ini adalah sebagai berikut: Alat Alat penukar panas dengan pipa ganda. Thermometer Bahan Air
METODE Adapun prosedur kerja dari percobaan ini adalah sebagai berikut : Alat penukar panas dihubungkan dengan sumber listrik dengan saklar pada posisi “ON”. Pompa air dihidupkan dan air dimasukkan kedalam tangki air panas dan tangki air dingin hingga melimpah. Pompa sirkulasi air panas dijalankan, dan diatur sirkulasinya, pastikan tidak ada udara didalam pipa. Kemudian, aliran dari air panas dan dingin dibuat menjadi aliran searah, dengan laju air panas 70 kg/jam dan laju air dingin dibiarkan tetap pada 200 kg/jam. Setelah suhu konstan, suhu dari thermometer dicatat pada data pengamatan untuk T1 dan T2 thermometer air dingin dan t1 dan t2 untuk air panas. Ganti laju alir air panas menjadi 150 kg/jam dengan laju air dingin 400 kg/jam dan laju alir air panas menjadi 200 kg/jam dengan laju air dingin 400 kg/jam. Catat kembali masing-masing suhu pada thermometer untuk air panas dan air dingin. Ulangi langkah yang sama untuk aliran berlawanan arah. BAB VI KESIMPULAN Adapun kesimpulan yang dapat diambil berdasarkan hasil praktikum ini adalah sebagai berikut: Bilangan Reynold pada air panas (REW) lebih besar dibandingkan air dingin (rew). Dari hasil perhitungan didapat Efisiensi (η) dari alat penukar panas untuk arus berlawanan arah lebih besar bila dibandingkan dengan arus searah. Arus searah η = 28,57 % Arus berlawanan arah η = 38,70 % Nilai dari Koefisien transfer panas (u) pada arus berlawanan arah lebih besar daripada arus searah. Arus searah u = - 2,46 x 10-4 kkal/m2 . Arus berlawanan arah u = 11,94 x 10-4 kkal/m2 .
DAFTAR PUSTAKA Paranita, Darni.”Penuntun Praktikum – Operasi Teknik Kimia I”. Medan: Pendidikan Teknologi Kimia Industri (PTKI).2011 .”Operasi Teknik Kimia – 1”.Medan:Pendidikan Teknologi Kimia Industri (PTKI).2011 Situs WEB : http://digilib.itb.ac.id/gdl.php?mod=browse&op=read&id=itb-s2-tk-2000-Rudi-alir http://id.wikipedia.org/wiki/Penukar_panas http://puslit.petra.ac.id/journals/pdf.php/PublishedID=MES00020203 http://www.batan.go.id/ptrkn/index.php?option=com_content&task=view&id=11 http://www.ccitonline.com/mekanikaltiki-view_blog.phpblogId=253
http://www.metalurgi.lipi.go.id/kegiatan/pengendalian-korosi-dan-pembentukan-kerak-pada-unitheat-exchanger/ http://www.usu.ac.id/id/files/artikel/shell_Tube.pdf
http://kos-agnes.blogspot.com/2012/06/bab-ipendahuluana.html
1. LATAR BELAKANG
Dalam kehidupan sehari-hari banyak kamu jumpai peralatan rumah tangga yang prinsip kerjanya menggunakan konsep perpindahan kalor, misal: panci tekan (pressure cooker), setrika, alat penyulingan, dan alat pendingin. Semua benda – benda diatas merupakan contoh dari beberapa alah yang menggunakan kalor dan perpindahannya. Salah satu konsep dari perpindahan kalor, kebanyakan menggunakan sebuah alat yang disebut Alat Penukaran Kalor ( Heat Exchanger). Dan dari tahun ke tahun maupun dari zaman ke zaman, alat ini terus mengalami perkembangan dari berbagai segi. 2. RUMUSAN MASALAH Makalah ini saya buat dengan cara pengumpulan data dari berbagai sumber di internet. Lalu saya rangkum agar dapat lebih mudah untuk dipahami dan dicerna oleh pembaca. Makalah ini terdiri atas beberapa bab dan sub bab seperti Definisi Kalor, Prinsip Dasar Perpindahan Kalor, Pengertian Alat Penukar Kalor, Tipe Aliran Alat Penukar Kalor, dan Contoh – Contoh Alat Penukar Kalor. Makalah ini disertai gambar – gambar yang semoga bisa menambah wawasan kepada pembaca untuk dapat mengetahui bentuk dan ciri – ciri dari alat penukar kalor. 3.
TUJUAN PENELITIAN
Tujuan dari penelitian berbagai alat penukar kalor dari berbagai sumber di internet, ini antara lain untuk menambah nilai yang kosong dari mata pelajaran Fisika yang sebelumnya mendapatkan nilai yang kurang baik dari hasil ulangan tengah semester yang lalu. Tak hanya untuk itu, makalah ini juga bisa di jadikan referensi oleh para pembaca untuk menambah wawasan dan ilmu pengetahuan khususnya tentang kaloryang tidak ada didalam buku mata pelajaran biasa. 4.
MANFAAT PENELITIAN
Manfaat dari penelitian dan pembuatan makalah tentang kalor ini untuk penulis dan pembaca antara lain :
Pembaca tahu dari Definisi Kalor
Pembaca mengerti tentang Prinsip Dasar Perpindahan Kalor
Pembaca tahu Pengertian dari Alat Penukar Kalor
Pembaca mengerti Tipe – Tipe Aliran dari Alat Penukar Kalor
Pembaca mengetahui Contoh dan Bentuk - Bentuk dari Alat Penukar kalor
BAB II PEMBAHASAN
1.
DEFINISI KALOR
Peristiwa yang melibatkan kalor sering kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari. Misalnya, pada waktu memasak air dengan menggunakan kompor. Air yang semula dingin lama kelamaan menjadi panas. Mengapa air menjadi panas? Air menjadi panas karena mendapat kalor, kalor yang diberikan pada air mengakibatkan suhu air naik. Dari manakah kalor itu? Kalor berasal dari bahan bakar, dalam hal ini terjadi perubahan energi kimia yang terkandung dalam gas menjadi energi panas atau kalor yang dapat memanaskan air. Sebelum abad ke-17, orang berpendapat bahwa kalor merupakan zat yang mengalir dari suatu benda yang suhunya lebih tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah jika kedua benda tersebut bersentuhan atau bercampur. Jika kalor merupakan suatu zat tentunya akan memiliki massa dan ternyata benda yang dipanaskan massanya tidak bertambah. Kalor bukan zat tetapi kalor adalah suatu bentuk energi dan merupakan suatu besaran yang dilambangkan Q dengan satuan joule (J), sedang satuan lainnya adalah kalori (kal). Hubungan satuan joule dan kalori adalah 1 kalori = 4,2 joule , dan 2.
1 joule = 0,24 kalori
PRINSIP DASAR PERPINDAHAN KALOR Kalor adalah salah satu bentuk energi yang dapat dipindahkan dari suatu tempat ke tempat lain, tetapi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan sama sekali. Dalam suatu proses, kalor dapat mengakibatkan terjadinya kenaikan suhu suatu zat dan atau perubahan tekanan, reaksi kimia dan kelistrikan. Proses terjadinya perpindahan kalor dapat dilakukan secara langsung, yaitu fluida yang panas akan bercampur secara langsung dengan fluida dingin tanpa adanya pemisah dan secara tidak langsung, yaitu bila diantara fluida panas dan fluida dingin tidak berhubungan langsung tetapi dipisahkan oleh sekat-sekat pemisah.
2.1. Perpindahan Panas Secara Konduksi Merupakan perpindahan panas antara molekul-molekul yang saling berdekatan antar yang satu dengan yang lainnya dan tidak diikuti oleh perpindahan molekul-molekul tersebut secara fisik. Molekul-molekul benda yang panas bergetar lebih cepat dibandingkan molekul-molekul benda yang berada dalam keadaan dingin.
Getaran-getaran yang cepat ini, tenaganya dilimpahkan kepada molekul di sekelilingnya sehingga menyebabkan getaran yang lebih cepat maka akan memberikan panas. 2.2.Perpindahan Panas Secara Konveksi Perpindahan panas dari suatu zat ke zat yang lain disertai dengan gerakan partikel atau zat tersebut secara fisik. 2.3.Perpindahan Panas Secara Radiasi Perpindahan panas tanpa melalui media (tanpa melalui molekul). Suatu energi dapat dihantarkan dari suatu tempat ke tempat lainnya (dari benda panas ke benda yang dingin) dengan pancaran gelombang elektromagnetik dimana tenaga elektromagnetik ini akan berubah menjadi panas jika terserap oleh benda yang lain. 3.
PENGERTIAN ALAT PENUKAR KALOR Alat penukar kalor atau Heat Exchanger (HE) adalah alat yang digunakan untuk memindahkan kalordari sistem ke sistem lain tanpa perpindahan massa dan bisa berfungsi sebagai pemanas maupun sebagai pendingin. Biasanya, medium pemanas dipakai adalah air yang dipanaskan sebagai fluida panas dan air biasa sebagai air pendingin (cooling water ). Penukar kalor dirancang sebisa mungkin agar perpindahan panas antar fluida dapat berlangsung secara efisien. Pertukaran kalor terjadi karena adanya kontak, baik antara fluida yang terdapat dinding pemisahnya, maupun keduanya bercampur langsung (direct contact ). Penukar panas sangat luas dipakai dalam industri seperti kilang minyak, pabrik kimia maupun petrokimia, industri gas alam, refrigerasi, pembangkit listrik. Salah satu contoh sederhana dari alat penukar panas adalah radiator mobil di mana cairan pendingin memindahkan panas mesin ke udara sekitar.
4.
ALIRAN ALAT PENUKAR KALOR Tipe – tipe aliran pada alat penukar kalor (Heat Exchanger) terbagi menjadi beberapa macam dan jenis, diantaranya :
4.1.Tipe Aliran pada Alat Penukar Kalor Tipe aliran di dalam alat penukar kalor ini ada 4 macam aliran yaitu : 1. Counter current flow (aliran berlawanan arah) 2. Paralel flow/co current flow (aliran searah) 3. Cross flow (aliran silang) 4. Cross counter flow (aliran silang berlawanan) 4.2. Jenis-jenis Penukar Kalor Jenis-jenis penukar kalor antara lain : 1. Tubular Heat Exchanger 2. Plate Heat Exchanger 3. Shell and Tube Heat Exchanger 4. Jacketed Vessel
5. CONTOH ALAT PENUKAR KALOR
Seperti yang telah dikemukakan dalam pendahuluan terdapat contoh - contoh dan jenis jenis alat penukar kalor. Maka untuk mencegah timbulnya kesalah pahaman, maka alat penukar kalor dikelompokan berdasarkan fungsinya : 1. Chiller , alat penukar kalor ini digunakan untuk mendinginkan fluida sampai pada temperature yang rendah. Temperature fluida hasil pendinginan didalam chiller yang lebih rendah bila dibandingkan dengan fluida pendinginan yang dilakukan dengan pendingin air. Untuk chiller ini media pendingin biasanya digunakan pada amoniak atau Freon.
2. Kondensor , alat penukar kalor ini digunakan untuk mendinginkan uap atau campuran uap, sehingga berubah fasa menjadi cairan. Media pendingin yang dipakai biasanya air atau udara. Uap atau campuran uap akan melepaskan panas atent kepada pendingin, misalnya pada pembangkit listrik tenaga uap yang mempergunakan condensing turbin, maka uap bekas dari turbin akan dimasukkan kedalam kondensor, lalu diembunkan menjadi kondensat. 3. Cooler , alat penukar kalor ini digunakan untuk mendinginkan cairan atau gas dengan mempergunakan air sebagai media pendingin. Disini tidak terjadi perubahan fasa, dengan perkembangan teknologi dewasa ini maka pendingin coler mempergunakan media pendingin berupa udara dengan bantuan fan (kipas).
4. Evaporator , alat penukar kalor ini digunakan untuk penguapan cairan menjadi uap. Dimana pada alat ini menjadi proses evaporasi (penguapan) suatu zat dari fasa cair menjadi uap. Yang dimanfaatkan alat ini adalah panas latent dan zat yang digunakan adalah air atau refrigerant cair. 5. Reboiler , alat penukar kalor ini berfungsi mendidihkan kembali (reboil) serta menguapkan sebagian cairan yang diproses. Adapun media pemanas yang sering digunakan adalah uap atau zat panas yang sedang diproses itu sendiri. Hal ini dapat dilihat pada penyulingan minyak pada gambar yang ada dibawah, diperlihatkan sebuah reboiler dengan mempergunakan minyak (665 0F) sebagai media penguap, minyak tersebut akan keluar dari boiler dan mengalir didalam tube.
6. Heat Exchanger , alat penukar kalor ini bertujuan untuk memanfaatkan panas suatu aliran fluida yang lain. Maka akan terjadi dua fungsi sekaligus, yaitu : Memanaskan fluida Mendinginkan fluida yang panas Suhu yang masuk dan keluar kedua jenis fluida diatur sesuai dengan kebutuhannya. Pada gambar diperlihatkan sebuah heat exchanger, dimana fluida yang berada didalam tube adalah air, disebelah luar dari tube fluida yang mengalir adalah kerosene yang semuanya berada didalam shell.
7. Vaporizer , Secara umum vaporizer digunakan untuk menguapkan cairan. Uap yang dihasilkan digunakan untuk proses kimia, bukan sebagai sumber panas seperti halnya steam dan menggunakan elemen pemanas listrik. Jenis-Jenis Vaporizer : 1. Vaporizer dengan sirkulasi paksa Cairan diumpankan ke dalam vaporizer dengan menggunakan pompa.
2. Vaporizer dengan sirkulasi alamiah Cairan umpan dapat mengalir sendiri dalam vaporizer dengan bantuan gaya gravitasi.
Prinsip Kerja Cairan diumpankan ke dalam vaporizer kemudian dipanaskan dengan suatu media pemanas (umpan tidak kontak langsung dengan media pemanas). Biasanya tidak semua umpan dapat teruapkan dengan sempurna. Produk yang dihasilkan (uap dan cairan) dipisahkan dalam suatu tangki pemisah. Uap yang dihasilkan kemudian digunakan untuk proses selanjutnya, cairan yang tidak menguap di recycle kembali.
8. Heater , merupakan salah satu alat penukar kalor yang berfungsi memanaskan fluida proses, dan sebagai bahan pemanas a1at ini menggunakan steam.
BAB III PENUTUP
3.1 KESIMPULAN Kalor merupakan sebuah energi yang tidak bisa diciptakan dan dimusnahkan. Dan sangat bermanfaat bagi kelangsungan hidup manusia dalam berbagai jenis kegiatan. Seperti bekerja, belajar, mamasak, bahkan ketika kita sedang tidur pun energi kalor sangat bermanfaat. Pada perkembangannya pun, energi kalor secara terus – menerus mengalami perkembangan pesat dalam bentuk penggunaan maupun pemanfaatannya. Sehingga dapat dimanfaatkan secara lebih optimal untuk mempermudah berbagai jenis kegiatan manusia.
3.2 KRITIK DAN SARAN
Saya menyadari bahwa Makalah Fisika tentang pemanfaatan kalor ini memang masih jauh dari kata sempurna. Oleh karenanya saya memohon kepada ibu/bapak guru untuk memberikan kritik serta saran yang bersifat membangun di dalam kertas kritik dan saran. Agar saya dapat memperbaiki Makalah ini dan dapat membuat Makalah yang lebih baik .
