PENDAHULUAN
Latar Belakang
Era modern seperti sekarang ini, kebutuhan manusia semakin banyak dan beragam. Manusia tidak lepas dari kebutuhannya akan produk agroindustri. Produk agroindustri merupakan kebutuhan dasar dan sangat sering dijumpai dalam kehidupan sehari-hari. Produk agroindustri yang digunakan manusia sangat banyak, baik pangan maupun non-pangan. Hal tersebut menuntut produsen dari produk agroindustri terus melakuka melakuka peningkatan peningkatan produksi. produksi. Peningkatan Peningkatan produktivit produktivitas as dari produsen produk agroindustri haruslah dilakukan dengan cara yang efisien. Berbagai macam proses produksi dilakukan agar suatu industri dapat memproduksi barang dengan jumlah yang banyak. alah satu proses produksi yang umum dilakukan dalam suatu industri adalah kondensasi dan evaporasi. !ondensasi adalah proses mengubah suatu "at gas menjadi cair cair sedangk sedangkan an evapor evaporasi asi merupak merupakan an suatu suatu proses proses menghi menghilan langkan gkan air dari dari suatu suatu larutan. ehubungan dengan peningkatan produksi, maka kedua proses ini dilakukan dengan alat yaitu kondensor dan evaporator . !ondensor dan evaporator mempunyai mempunyai jenis dan karakteristik yang berbeda dalam penerapannya di bidang industri. #ntuk itu diperlukan pengetahuan yang lebih luas mengenai jenis dan tipe, komponenkomponen, kekurangan dan kelebihan serta aplikasi yang tepat dari kondensor dan evaporator.
Tujuan
Mengetahui Mengetahui jenis jenis heat exchanger dan evaporator , mengetahui prinsip kerja heat heat excha exchang nger er dan dan evaporator , menge mengeta tahui hui kompo kompone nen-k n-kom ompo ponen nen utam utamaa heat exchang exchanger er dan dan evaporator , menget mengetahui ahui kekuranga kekurangan n dan kelebi kelebihan han evaporator dan mengetahui aplikasi heat exchanger dan evaporator dan evaporator dalam dalam bidang agroindustri.
PEMBAHASAN
Pertukaran panas berarti panas mengalir dari tempat yang suhunya lebih tinggi ke tempat dengan suhu yang lebih rendah. $lat penukar panas atau biasa disebut Heat Exchanger %HE& adalah perangkat yang digunakan untuk memindahkan panas dari sistem ke sistem lain tanpa perpindahan massa dan bisa berfungsi sebagai pemanas maupun sebagai pendingin. Biasanya, medium pemanas menggunakan 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 melalui dinding yang memisahkan fluida maupun keduanya bercampur langsung (direct contact). Penukar panas pada dasarnya adalah dua ruang yang dipisahkan oleh beberapa dinding pipa. 'ni seperti bentuk penampungan yang terpisah atau diberi sekat antara dua ruangan, tetapi harus lebih efektif. (engan volume dua ruang itu, kedua fluida kontak satu sama lain dengan batasan dinding pipa. $kibatnya, sebagian besar penukar panas hanyalah lorong-lorong pipa yang berkerja bolak-balik berputar pada alat itu sendiri. Prinsip dasar dibalik penukar panas adalah fakta bah)a energi panas ingin menemukan keseimbangan. Banyak cara yang dilakukan agar energi panas dapat mentransfer diri pada bahan yang kurang panas agar terjadi keseimbangan pada kedua bahan tersebut. *ara kerja penukar panas yaitu bahan yang memiliki panas dile)atkan melalui beberapa pipa mele)ati tabung lebih besar dari pipa dan berisi bahan lain hingga keluar. $lat penukar panas merupakan suatu alat yang menghasilkan perpindahan panas dari suatu fluida yang temperaturnya lebih tinggi ke fluida yang temperaturnya lebih rendah. Proses perpindahan panas tersebut dapat dilakukan secara langsung dan tidak langsung. Pada alat penukar kalor kontak langsung fluida yang panas akan bercampur secara langsung dengan fluida dingin %tanpa adanya pemisah& dalam suatu bejana atau ruangan, misalnya ejector, daerator dan lain-lain. edangkan pada alat penukar kalor kontak tak langsung fluida panas tidak berhubungan langsung %indirect contact & dengan fluida dingin. +adi proses perpindahan panasnya itu mempunyai media perantara, seperti pipa, plat, atau peralatan jenis lainnya. Misalnya kondensor , economizer , air preheater dan lain-lain %!ern /&. +enis proses pertukaran panas yang dapat terjadi pada perpindahan panas yaitu perpindahan panas secara konduksi, konveksi dan radiasi. !onduksi merupakan perpindahan panas dari tempat yang bertemperatur tinggi ke tempat yang bertemperatur rendah di dalam medium yang bersinggungan langsung. older dan setrika adalah contoh alat yang memanfaatkan perpindahan kalor secara konduksi. !emampuan konduktor menghantarkan kalor berbeda-beda sesuai dengan jenisnya. !onduktor adalah "at yang mudah menghantarkan kalor seperti tembaga, aluminium, besi, silikon, dan seng. edangkan isolator adalah "at yang sulit menghantarkan kalor sepeti gelas, kayu, )ol, plastik, karet dan kertas. !onveksi merupakan perpindahan
panas antara permukaan solid dan berdekatan dengan fluida yang bergerak atau mengalir dan itu melibatkan pengaruh konduksi dan aliran fluida. !onveksi dapat terjadi pada "at cair dan gas misalnya pada "at cair terjadinya arus laut dan air yang sedang dimasak. edangkan konveksi pada udara0gas terjadinya angin darat dan angin laut, adanya cerobong asap pabrik dan adanya sirkulasi udara pada ruang kamar di rumah. 1adiasi merupakan perpindahan kalor secara langsung tanpa medium0"at perantara. 1adiasi, merupakan perpindahan energi karena emisi gelombang elektromagnet (photons) misalnya cahaya dari api unggun, cahaya matahari sampai ke bumi melalui ruang hampa, )arna hitam kusam penyerap atau pemancar kalor yang baik %$rtono 2332&. 4ipe aliran di dalam alat penukar panas ini ada 5 macam aliran yaitu counter current flow %aliran berla)anan arah&, paralel flow/cocurrent flow %aliran searah&, cross flow %aliran silang&, dan cross counter flow %aliran silang berla)anan&. Counter current flow %aliran berla)anan arah& merupakan penukar ideal di mana dua cairan mengalir sejajar satu sama lain, tetapi dalam arah yang berla)anan. +enis aliran ini memungkinkan perubahan terbesar dalam suhu kedua cairan dan paling efisien karena efisiensi dari jumlah panas yang sebenarnya ditransfer berbandingkan dengan jumlah maksimum teoritis panas yang dapat ditransfer. (alam paralel flow/cocurrent flow %aliran searah& penukar aliran panas dilakukan secara sejajar aliran satu sama lain dan dalam arah yang sama. +enis ini kurang efisien daripada aliran berla)anan karena tidak memberikan suhu dinding lebih seragam. Penukar panas cross flow %aliran silang& adalah efisiensi antara counter current flow %aliran berla)anan arah& dan paralel flow/cocurrent flow %aliran searah&. (alam unit ini, aliran mengalir di sudut kanan satu sama lain. Pada penukar panas industri hibrida dari jenis aliran di atas sering ditemukan, contoh ini adalah gabungan penukar panas crossflow / counterflow dan penukar multi-aliran panas %6eankoplis 7 8&. 4ipe-tipe penukar panas antara lain shell and tue heat exchanger , plate and frame heat exchanger, !illow plate heat exchanger dan "diaatic #heel Heat Exchanger . $hell and tue heat exchanger terdiri dari beberapa tabung dengan cairan mengalir. 4abung dibagi menjadi dua set, set pertama berisi cairan yang akan dipanaskan atau didinginkan. et kedua berisi cairan bertanggung ja)ab untuk memicu pertukaran panas, dan salah satu menghilangkan panas dari rangkaian pertama tabung dengan menyerap dan memancarkan panas jauh. !etika merancang tipe penukar, harus berhati-hati dalam menentukan tabung yang benar ketebalan dinding serta diameter tabung, untuk memungkinkan pertukaran panas optimal. !late and frame heat exchanger 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 3 %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. !illow plate heat exchanger umumnya digunakan dalam industri susu untuk susu pendingin dalam jumlah besar langsung ekspansi tan% massal stainless steel . Pelat bantal memungkinkan untuk pendinginan dihampir 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 titiktitik atau dengan pola serpentin garis las. etelah pengelasan ruang tertutup bertekanan dengan kekuatan yang cukup untuk menyebabkan logam tipis untuk tonjolan disekitar lasan, menyediakan ruang untuk cairan penukar panas mengalir, dan menciptakan karakteristik bantal membengkak terbentuk dari logam. "diaatic #heel Heat Exchanger menggunakan intermediasi cairan atau menyimpan padat untuk menahan panas, yang kemudian dipindahkan ke sisi lain dari penukar panas akan dibebaskan. (ua contoh ini adalah roda adiabatik, yang terdiri dari roda besar dengan benang halus berputar melalui cairan panas dan dingin, dan penukar panas fluida. 4ipe 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&. 9luida mengalir di selongsong maupun di anulus sehingga terjadi perpindahan panas antar fluida dengan dinding anulus sebagai perantara. Beberapa jenis rangkaian anulus misalnya: triangular, segiempat, dan lain-lain %!ays 5&. Penukar panas sangat luas dipakai dalam industri seperti kilang minyak, pabrik kimia maupun petrokimia, industri gas alam, refrigerasi, pembangkit listrik. alah satu contoh sederhana dari alat penukar panas adalah radiator mobil di mana cairan pendingin memindahkan panas mesin ke udara sekitar. Beberapa contoh alat penukar panas yang diaplikasikan di industri, antara lain ; kondensor, cooler, evaporator, reoiler, dan chiller. !ondensor digunakan untuk mendinginkan uap atau campuran uap, sehingga berubah fasa menjadi cairan. Media pendingin yang dipakai biasanya air atau udara. #ap atau campuran uap akan melepaskan panas 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. Cooler digunakan untuk mendinginkan cairan atau gas dengan mempergunakan air sebagai media pendingin. (isini tidak terjadi perubahan fasa, dengan perkembangan teknologi de)asa ini maka pendingin cooler mempergunakan media pendingin berupa udara dengan bantuan kipas. Evaporator digunakan untuk penguapan cairan menjadi uap, dimana pada alat ini menjadi proses evaporasi %penguapan& suatu "at dari fasa cair menjadi uap. $lat ini memanfaatkan panas laten dan "at yang digunakan adalah air atau refrigerant cair. &eoiler berfungsi mendidihkan kembali (reoil) serta menguapkan sebagian cairan yang diproses. $dapun media pemanas yang sering digunakan adalah uap atau "at panas yang sedang diproses itu sendiri. Chiller digunakan untuk mendinginkan fluida sampai pada suhu yang rendah. uhu fluida hasil pendinginan didalam chiller yang lebih rendah bila dibandingkan dengan fluida pendinginan yang dilakukan dengan pendingin air. #ntuk chiller ini media pendingin biasanya digunakan pada amoniak atau freon. Evaporasi merupakan proses yang melibatkan pindah panas dan pindah massa secara simultan. (alam proses ini sebagian air akan diuapkan sehingga diperoleh suatu produk yang kental %konsentrat&. Proses pindah panas dan pindah massa yang efektif akan meningkatkan kecepatan evaporasi. Evaporasi terjadi apabila suhu suatu bahan sama atau lebih tinggi dari titik didih cairan. #ntuk produk makanan yang
sensitif terhadap suhu tinggi, titik didih cairan atau pelarut harus diturunkan lebih rendah dari titik didih pada kondisi normal. Menurunkan titik didih pelarut atau cairan dilakukan dengan cara menurunkan tekanan di atas permukaan cairan menjadi lebih rendah dari tekanan atmosfir atau disebut vakum %
!euntungan evaporator efek majemuk adalah penghematan dengan menggunakan uap yang dihasilkan dari alat penguapan untuk memberikan panas pada alat penguapan lain dan dengan memadatkan kembali uap tersebut. $pabila dibandingkan dengan alat penguapan n-efek, kebutuhan uap diperkirakan 0n kali, dan permukaan pindah panas berukuran n-kali dari pada yang dibutuhkan untuk alat penguapan berefek tunggal, untuk pekerjaan yang sama. Pada evaporator efek majemuk ada > macam penguapan, yaitu ; evaporator pengumpan muka, evaporator pengumpan belakang, evaporator pengumpan sejajar. Macam-macam peralatan penguapan0evaporator adalah evaporator kancah terbuka, evaporator dengan tabung pendek yang melintang, evaporator dengan tabung pendek yang tegak, evaporator yang mempunyai sirkulasi alamiah di bagian luar, evaporator dengan sirkulasi yang dipaksa, evaporator bertabung panjang, evaporator piring, evaporator sentrifugal dan evaporator pengaruh berganda. Pada banyak sistem pendinginan, refrigerant akan menguap di evaporator dan mendinginkan fluida yang melalui evaporator. Evaporator ini disebut sebagai direct' expansion evaporator . Berdasarkan "at yang didinginkan, evaporator dibedakan menjadi evaporator pendingin udara dan pendingin cairan. Berdasarkan konstruksinya, evaporator pendingin udara dibedakan menjadi plat, are tue, dan finned evaporator. Evaporator plate biasa digunakan pada kulkas rumah. Evaporator pendingin udara ini umumnya digunakan untuk sistem pengkondisian udara %$*&. Evaporator pendingin cairan umumnya digunakan untuk mendinginkan air, susu, jus, dan kegunaan industri lainnya. +enis evaporator yang sering digunakan adalah evaporator are'tue karena proses pengambilan panas terjadi langsung dari bahan ke refrigerant. Beberapa jenis evaporator yang sering digunakan, seperti ; pipa ganda, audelot cooler, tipe tan%, shell and coil cooler dan shell and tue cooler . Evaporator sirkulasi alami0paksa, evaporator ini bekerja dengan menambahkan sirkulasi yang terjadi akibat perbedaan densitas yang terjadi akibat pemanasan. Pada evaporator tabung, saat air mulai mendidih, maka buih air akan naik ke permukaan dan memulai sirkulasi yang mengakibatkan permisahan liuid dan uap air di bagian atas dari tabung pemanas. +umlah evaporasi bergantung dari perbedaan temperatur uap dengan larutan. eringkali pendidihan mengakibatkan sistem kering dan untuk menghindari hal ini dapat digunakan sirkulasi paksa, yaitu dengan menambahkan pompa untuk meningkatkan tekanan dan sirkulasi sehingga pendidihan tidak terjadi. *alling film evaporator berbentuk tabung panjang %5-7 meter& yang dilapisi dengan jaket uap. (istribusi larutan yang seragam sangat penting. =arutan masuk dan memperoleh gaya gerak karena arah larutan yang menurun. !ecepatan gerakan larutan akan mempengaruhi karakteristik medium pemanas yang juga mengalir turun. 4ipe ini cocok untuk menangani larutan kental sehingga sering digunakan untuk industri kimia, makanan dan fermentasi. &ising film (+ong tue vertical) evaporator, pendidihan berlangsung di dalam tabung dengan sumber panas berasal dari luar tabung %biasanya uap&. Buih air akan timbul dan menimbulkan sirkulasi. !late evaporator mempunyai luas permukaan yang besar, plate biasanya tidak rata dan ditopang oleh bingkai (frame). #ap mengalir melalui ruang-ruang diantara plate. #ap mengalir secara co'current dan counter current terhadap larutan. =arutan dan uap
masuk ke separasi yang nantinya akan disalurkan ke kondensor. Evaporator jenis ini sering dipakai pada industri susu dan fermentasi karena fleksibilitas ruangan. Evaporator ulti effect menggunakan uap pada tahap untuk dipakai pada tahap berikutnya. emakin banyak tahap, semakin rendah konsumsi energinya. Biasanya maksimal terdiri dari tujuh tahap, bila lebih seringkali ditemui biaya pembuatan melebihi biaya penghematan energi. $da 2 tipe aliran, aliran maju dimana larutan masuk dari tahap paling panas ke yang lebih rendah, dan aliran mundur kebalikan dari aliran maju. *ocok untuk mengani produk yang sensitif terhadap panas seperti en"im dan protein.
PENUTUP
Simpulan
$lat penukar panas atau biasa disebut Heat Exchanger %HE& adalah perangkat yang digunakan untuk memindahkan panas dari sistem ke sistem lain tanpa perpindahan massa dan bisa berfungsi sebagai pemanas maupun sebagai pendingin. *ara kerja penukar panas yaitu bahan yang memiliki panas dile)atkan melalui beberapa pipa mele)ati tabung lebih besar dari pipa dan berisi bahan lain hingga keluar. $lat penukar panas merupakan suatu alat yang menghasilkan perpindahan panas dari suatu fluida yang temperaturnya lebih tinggi ke fluida yang temperaturnya lebih rendah. 4ipe aliran di dalam alat penukar panas ini ada 5 macam aliran yaitu counter current flow %aliran berla)anan arah&, paralel flow/cocurrent flow %aliran searah&, cross flow %aliran silang&, dan cross counter flow %aliran silang berla)anan&. 4ipe aliran di dalam alat penukar panas ini ada 5 macam aliran yaitu counter current flow %aliran berla)anan arah&, paralel flow/cocurrent flow %aliran searah&, cross flow %aliran silang&, dan cross counter flow %aliran silang berla)anan&. Penukar panas sangat luas dipakai dalam industri seperti kilang minyak, pabrik kimia maupun petrokimia, industri gas alam, refrigerasi, pembangkit listrik. Evaporator adalah alat yang banyak digunakan dalam industry kimia untuk memekatkan suatu larutan. !omponen-komponen evaporator , yaitu ; labu alas bulat sampel, labu alas bulat penampung, kondensor, )aterath, kompresor, pemanas listrik, ujung rotor sampel, dan ujung rotor penampung. Bardasarkan efek yang dipakai evaporator, terdiri dari evaporator efek tunggal dan evaporator efek majemuk. Pada evaporator efek majemuk ada > macam penguapan, yaitu ; evaporator pengumpan muka, evaporator pengumpan belakang, evaporator pengumpan sejajar.
Saran
Praktikum tentang alat pemindah panas dan evaporator akan lebih aplikatif lagi apabila pada saat praktikum alat-alat sedang beroperasi sehingga praktikan dapat melihat secara langsung proses kerja mesin tersebut.
DAFTAR PUSTAKA
$rtono !1 . 2332. !erpindahan -alor . +akarta ; alemba 4eknika. 6eankoplis *+. 78. ransport !rocess and nit 0perations. $yn and Bacon 'nc. http;00repository.usu.ac.id0bitstream02>5/870>33250>0*hapter ?23''.pdf . +oharman 4. 233. $tudi !engaruh $uhu dan +ama Evaporasi pada !roses !eme%atan 1elatin. Bogor ; 'PB. !ern (@. /. !rocess Heat ransfer . Ae) ork ; Mc.6ra)-Hill. !ays
