Laporan Praktikum Heat Exchanger

Departemen Teknik Kimia Universitas Indonesia November, 2012

Laporan Praktikum UOP : Heat !"#an$er BAB I PENDAHULUAN

1.1. 1.1. Tujuan juan Per Perco cobaa baan n

Percob Percobaan aan Double pipe Heat exchanger ini bertujuan untuk mengetahui unjuk kerj kerjaa alat alat penu penuka karr kalo kalorr jenis jenis pipa pipa gand gandaa (doub double le pipe pipe HE ) dengan dengan menghi menghitun tung g koefisien koefisien perpindaha perpindahan n panas, faktor kekotoran, kekotoran, efektivitas dan perbanding perbandingan an untuk aliran searah (co-current (co-current ) dan berlawanan arah (counter (counter current ). ). 1.2. 1.2. Pros Prosedu edurr Perc Percoba obaan an A. Percobaan Aliran Searah (co-current ( co-current 

1. Aliran uap air: buka penuh penuh semua aliran di bawah ini secara berurutan: berurutan: 1, , 1!, 1", 1#. ". Aliran air: buka penuh semua semua aliran di bawah ini secara berurutan: $, % dan buka kran 1$ seban&ak 1' putaran. #. Amati dan catat catat #, $, ", 1 setelah suhu tersebut konstan. $. Amati dan catat catat kecepatan alir alir air pada flow pada flow meter. meter. . *eng *engan an meng menggu guna naka kan n gela gelass ukur ukur dan dan stopw stopwat atch ch ukur ukurlah lah laju laju uap uap air, air, deng dengan an mengukur kondensat &ang terjadi. %. +akukan percobaan ini untuk # macam bukaan bukaan kran 1$.

B. Percobaan Aliran Berla!anan (counter-current (counter-current 

1. Aliran uap air: buka penuh semua aliran di bawah ini secara berurutan: 1, , 11, , 1#. 1#. ". Aliran air: buka penuh semua semua aliran di bawah ini secara berurutan: $, % dan buka kran 1$ seban&ak 1' putaran. #. Amati dan catat catat #, , ", 1 setelah suhu tersebut konstan. $. Amati dan catat catat kecepatan alir alir air pada flow pada flow meter. meter. . *eng *engan an meng menggu guna naka kan n gela gelass ukur ukur dan dan stopw stopwat atch ch ukur ukurlah lah laju laju uap uap air, air, deng dengan an mengukur kondensat &ang terjadi. %. +akukan percobaan ini untuk # macam bukaan bukaan kran 1$. 2

Departemen Teknik Kimia Universitas Indonesia

Laporan Praktikum UOP : Heat !"#an$er 1.". 1.". Ins# Ins#u$e u$en# n#as asii

Double pipe Heat exchanger meru merupa paka kan n suat suatu u alat alat &ang &ang didi didisai sain n untu untuk k mempelajari mempelajari dan mengevaluas mengevaluasii pengaruh pengaruh perbedaan laju alir dan material material teknik teknik pada laju transfer panas melalui dinding tipis. %

Pen&a#uran Pi'a ( Pipe Arrangement Arrangement 

Alat ini terdiri atas dua pipa logam berdinding tipis &ang tersusun dalam suatu panel vertikal. Pipa dapat beroperasi dengan baik pada aliran searah maupun berlawanan. -etiap pipa terdiri dari sebuah pipa tembaga luar dan dalam. luida panas mengalir melalui pipa bagian dalam, sedangkan fluida dingin mengalir melalui anulus antara pipa luar dan dalam. Pengaturan terhadap valve dala dalam m rang rangka kaian ian ini ini akan akan meng mengha hasil silka kan n alir aliran an &ang &ang sesua sesuaii deng dengan an tuju tujuan an perco percoba baan an &aitu &aitu seara searah h dan dan berlawanan arah. %

Sa$bun&an (Fitting 

Heat exchanger mempun&ai mempun&ai sambungan pipa standar &ang terletak sepanjang siku &ang paling rendah dari panel. iga sambungan masuk dialokasikan di sebelah kanan panel. /

Valves

Valve digunakan Valve digunakan untuk mengatur kondisi aliran &ang diinginkan dan untuk mengatur laju alir dari fluida. 0nit ini memiliki empat needle type metering valve. valve. *ua valve pada masukan tangkin pencampuran dan dua lainn&a pada keluaran. -emua valve &ang lain berjenis global berjenis global type gate valve.Valve valve.Valve &ang menangani menangani fluida panas di cat berwarna merah sedangkan &ang menangani fluida dingin dingin di cat bewarna biru. /

%

Flowmeter


Laporan Praktikum UOP : Heat !"#an$er Aliran dari suatu fluida diregulasikan diregulasikan dengan needle valve. valve. +aju alir untuk fluida panas dan fluida dingin dengan specific gravit& &ang sama diukur dengan meng engguna gunaka kan n single-pass-tube-type flowmeter . Flowmeter dileng dilengkap kapii dengan dengan sebuah skala logam &ang dapat dipindahkan dan sudah dikalibrasi.

BAB II &


Laporan Praktikum UOP : Heat !"#an$er TINAUAN PUSTA)A

2.1. 2.1. Pen&e Pen&er#i r#ian an Hea# Hea# E*cha E*chan&e n&err

-esuai dengan naman&a, maka alat penukar kalor ( heat exchanger ) berfungsi mempertukarkan suhu antara dua fluida dengan melewati dua bidang batas. idang batas pada alat penukar kalor ini berupa pipa &ang terbuat dari berbagai jenis logam sesuai dengan penggunaan dari alat tersebut. Pada percobaan ini akan dilakukan pengamatan unjuk kerja alat penukar kalor pipa ganda (double pipe heat exchanger ) &ang terdiri dari dua pipa konsentris. Pipa &ang berada di luar dikenal sebagai annulus ( shell ( shell ), ), sedangkan bagian dalam dikenal sebagai pipa (tube (tube). ).

2.2. 2.2. Prinsi Prinsi' ' )erja )erja Hea# Hea# E*cha E*chan&e n&err

Heat exchanger adalah heat exchanger antara dua fluida dengan melewati dua bidang batas. idang batas pada heat exchanger adalah adalah dinding pipa &ang terbuat dari berbagai jenis logam. Pada heat exchanger exchanger ini, ini, terda terdapa patt dari dari dua dua pipa pipa kons konsen entr tris, is, &ait &aitu: u: annullus'shell (pipa &ang berada di luar) dan tube (pipa &ang berada di dalam). erdasarkan jenis alirann&a heat exchanger dibagi dibagi menjadi tiga, &aitu: 1. Pararel Flow

2edua 2edua fluida fluida ,menga ,mengalir lir dalam dalam heat exchanger dengan aliran &ang searah. 2edua fluida memasuki 34 dengan perbedaan suhu &ang besar. Perbedaan temperatur &ang besar akan berkurang seiring dengan semakin besarn&a 5, jarak pada 34. emperatur keluaran dari fluida dingin tidak akan melebihi temperatur fluida panas. 2. CounterFlow

erlawanan dengan paralel flow paralel flow,, kedua aliran fluida &ang mengalir dalam 34 masuk dari dari arah arah &ang &ang berla berlawa wana nan. n. Aliran liran kelu keluara aran n &ang &ang flui fluida da ding dingin in ini ini suhu suhun& n&aa mendekati suhu dari masukan fluida panas sehingga hasil suhu &ang didapat lebih efekrif dari paralel flow paralel flow.. 6ekanisme perpindahan kalor jenis ini hampir sama dengan paralel flow paralel flow,, dimana aplikasi dari bentuk diferensial dari persamaan stead&7state:

'


Laporan Praktikum UOP : Heat !"#an$er d" = ! (  − t ) a8 dL (1) d" = #$d = wcdt (") ". CrossflowHeat exchanger

*imana satu fluida mengalir tegak lurus dengan fluida &ang lain. iasa dipakai untuk aplikasi &ang melibatkan dua fasa. 6isaln&a sistem kondensor uap (tubeandshellheat exchanger ), di mana uap memasuki shell , air pendingin mengalir di dalam tube dan men&erap panas dari uap sehingga uap menjadi cair. 2.". )o$'onen Pen+usun Hea# E*chan&er

2omponen7komponen dari pen&usun Heat Exchanger , terdiri dari: 1.

Shell dan u!e

-uatu sillinder &ang dilengkapi dengan inlet dan outlet no%%le sebagai tempat keluar masukn&a fluida. Ada " jenis tube dalam shell , &aitu finned tube (tube &ang mempun&ai sirip ( fin) pada bagian luar tube) dan bare tube (tube dengan permukaan &ang rata) ".

u!e Sheet

empat untuk merangkai ujung7ujung tube sehingga menjadi satu &ang disebut tube bundle. 34 dengan tube lurus pada umumn&a menggunakan " buah tube sheet. -edangkan pada tube tipe 0 menggunakan satu buah tube sheet &ang berfungsi untuk men&atukan tube7tube menjadi tube bundle dan sebagai pemisah antara tubeside dengan shellside. #. $affle

erfungsi sebagai pen&angga tube, menjaga jarak antar tube, menahan vibrasi &ang disebabkan oleh aliran fluida, dan mengatur aliran turbulen sehingga perpindahan panas lebih sempurna. 9enis baffle &aitu battle melintang (segmental, dish and doughnut) dan baffle memanjang. %.

(

ie &ods


Laporan Praktikum UOP : Heat !"#an$er atangan besi &ang dipasang sejajar dengan tube dan ditempatkan di bagian paling luar dari baffle &ang berfungsi sebagai pen&angga agar jarak antara baffle &ang satu dengan lainn&a tetap. 2.,. enis-enis Hea# E*chan&er A. Berdasaran /un&sin+a 1. Heat exchanger

Heat exchanger mengontrol kalor antara dua proses aliran: aliran fluida panas &ang membutuhkan pendinginan ke aliran fluida temperatur rendah &ang membutuhkan pemanasan. 2edua fluida biasan&a satu fasa atau suatu fluida &ang berbentuk gas dan lainn&a berbentuk cairan. ". Condenser

ondenser adalah tipe lain dimana hidrokarbon atau gas lainn&a &ang mencair sebagian atau seluruhn&a dengan pemindahan panas. #. Cooler ' Chiller

erfungsi memindahkan panas, baik panas sensibel maupun panas laten fluida &ang berbentuk uap kepada media pendingin, sehingga terjadi perubahan fasa uap menjadi cair. 6edia pendingin biasan&a digunakan air atau udara. $ondensor biasan&a dipasang pada top kolom fraksinasi. Pada beberapa kasus refrijeran biasa digunakan ketika temperatur rendah dibutuhkan. Pendinginan itu sering disebut ;chiller<. %. &e!oiler

*igunakan untuk menguapkan kembali sebagian cairan pada dasar kolom ( bottom) distilasi, sehingga fraksi ringan &ang masih ada masih teruapkan. 6edia pemanas &ang digunakan adalah uap ( steam). &eboiler bisa dipanaskan melalui media pemanas atau dipanaskan langsung. =ang terakhir reboilern&a adalah furnace atau fire tube (. Heater ' Superheater

Heater digunakan untuk memanaskan fluida &ang memiliki viskositas tinggi baik bahan baku ataupun fluida proses dan biasan&a menggunakan steam sebagai pemanas. 'uperheater memanaskan gas dibawah temperatur jenuh.

)


Laporan Praktikum UOP : Heat !"#an$er B. Berdasaran )ons#rusin+a 1. u!ular )xchanger a.

*ou!le-pipe Heat exchanger

erdiri dari satu buah pipa &ang diletakkan di dalam sebuah pipa lainn&a &ang berdiameter lebih besar secara konsentris. luida &ang satu mengalir di dalam pipa kecil sedangkan fluida &ang lain mengalir di bagian luarn&a. Pada

bagian

luar

pipa

kecil

biasan&a

Gambar 1.Double pipe

dipasang fin atau sirip memanjang, hal ini dimaksudkan untuk mendapatkan permukaan perpindahan panas &ang lebih luas. Double pipe ini dapat digunakan untuk memanaskan atau mendinginkan fluida hasil proses &ang membutuhkan area perpindahan panas &ang kecil (biasan&a han&a mencapai ! m "). *ouble7pipe Heat exchanger ini juga dapat digunakan untuk mendidihkan atau mengkondensasikan fluida proses tapi dalam jumlah &ang sedikit. (erugian &ang ditimbulkan jika memakai Heat exchanger ini adalah kesulitan untuk memindahkan panas dan mahaln&a bia&a per unit permukaan transfer. etapi, double pipeHeat exchanger ini juga memiliki keuntungan &aitu Heat exchanger ini dapat dipasang dengan berbagai macam fitting (ukuran). Pada alat ini, mekanisme perpindahan kalor terjadi secara tidak langsung ( indirect contact type), karena terdapat dinding pemisah antara kedua fluida sehingga kedua fluida tidak bercampur. luida &ang memiliki suhu lebih rendah (fluida pendingin) mengalir melalui pipa kecil, sedangkan fluida dengan suhu &ang lebih tinggi mengalir pada pipa &ang lebih besar (pipa annulus). Penukar kalor demikian mungkin terdiri dari beberapa lintasan &ang disusun dalam susunan vertikal. Perpindahan kalor &ang terjadi pada fluida adalah proses konveksi, sedang proses konduksi terjadi pada dinding pipa. 2alor mengalir dari fluida &ang bertemperatur tinggi ke fluida &ang bertemperatur rendah. )elebihan *ou!le-pipe Heat exchanger 0

*

o

*apat digunakan untuk fluida &ang memiliki tekanan tinggi.

o

6udah dibersihkan pada bagian fitting


Laporan Praktikum UOP : Heat !"#an$er o

leksibel dalam berbagai aplikasi dan pengaturan pipa

o

*apat dipasang secara seri ataupun paralel *apat diatur sedimikian rupa agar diperoleh batas pressure drop dan +6*

o

sesuai dengan keperluan o

6udah bila kita ingin menambahkan luas permukaann&a

o

2alkulasi design mudah dibuat dan akurat

)euran&an *ou!le-pipe Heat exchanger 0 o

>elatif mahal

o

erbatas untuk fluida &ang membutuhkan area perpindahan kalor kecil (?! m ")

o

iasan&a han&a digunakan untuk sejumlah kecil fluida &ang akan dipanaskan atau dikondensasikan.

b. Shell and tu!e

9enis ini terdiri dari shell &ang didalamn&a terdapat rangkaian pipa kecil &ang disebut

tube

bundle.

Perpindahan panas terjadi antara

fluida

&ang

Gambar 2.Shell and Tube HE

mengalir di dalam tube dan fluida &ang mengalir di luar tube (pada shell side). 'hell and tube ini merupakan Heat exchanger &ang paling ban&ak digunakan dalam proses7proses industri. 2euntungan 'hell and ube Heat exchanger merupakan Heat exchanger &ang paling ban&ak digunakan di proses7proses industri karena mampu memberikan ratio area perpindahan panas dengan volume dan massa fluida &ang cukup kecil. -elain itu juga dapat mengakomodasi ekspansi termal, mudah untuk dibersihkan, dan konstruksin&a juga paling murah di antara &ang lain. 0ntuk menjamin bahwa fluida pada shell 7side mengalir melintasi tabung dan dengan demikian men&ebabkan perpindahan kalor &ang lebih tinggi, maka di dalam shell tersebut dipasangkan sekat'penghalang (baffles).

+


Laporan Praktikum UOP : Heat !"#an$er 'hell and tube ini dibagi lagi sesuai dengan penggunaann&a &aitu class & (untuk keperluan proses dengan tekanan tinggi), class $ (untuk keperluan proses dengan tekanan dan temperatur menengah dan fluida &ang tidak korosif, serta class ) (untuk keperluan fluida &ang korosif). Proses pertukaran panas pada kedua fluida ini terjadi pada dinding tube dimana terdapat dua proses perpindahan &aitu secara konduksi dan konveksi. *ilihat dari konstruksin&a, Heat exchanger tipe 'hell and ube dibedakan atas: 

Fixed ube 'heet i5ed ube -heet merupakan jenis shell and tube Heat exchanger &ang terdiri dari tube7bundle &ang dipasang sejajar dengan shell dan kedua tube sheet men&atu dengan shell . 2elemahan pada tipe ini adalah kesulitan pada penggantian tube dan pembersihan shell .



Floating ube 'heet Floating ube 'heet merupakan Heat exchanger &ang dirancang dengan salah satu tipe tube sheetn&a mengambang, sehingga tube7bundle dapat bergerak di dalam shell jika terjadi pemuaian atau pen&usutan karena perubahan suhu. ipe ini ban&ak digunakan dalam industri migas karena pemeliharaann&a lebih mudah dibandingkan fi5 tube sheet, karena tube7bundlen&a dapat dikeluarkan, dan dapat digunakan pada operasi dengan perbedaan temperatur antara shell dan tube side di atas "!! o.



! tube*! bundle ! tube*! bundle merupakan jenis 34 &ang han&a mempun&ai 1 buah tube sheet , dimana tube dibuat berbentuk 0 &ang ujung7ujungn&a disatukan pada tube sheet sehingga bia&a &ang dibutuhkan paling murah di antara 'hell and ube Heat exchanger &ang lain. ube bundle dapat dikeluarkan dari shell n&a setelah channel headn&a dilepas. ipe ini juga dapat digunakan pada tekanan tinggi dan beda temperatur &ang tinggi. 6asalah &ang sering terjadi pada Heat exchanger ini adalah terjadin&a erosi pada bagian dalam bengkokan tube &ang disebabkan oleh kecepatan aliran dan tekanan di dalam tube, untuk itu fluida &ang mengalir dalam tube side haruslah fluida &ang tidak mengandung partikel7partikel padat.

10


Laporan Praktikum UOP : Heat !"#an$er 2. S'iral #ube a. Plate Heat exchanger

2edua

aliran masuk dari

sudut

dan

melewati bagian atas dan bawah plat7plat parallel dengan fluida panas melewati jalan7 jalan (ruang antar plat) genap dan fluida dingin melewati jalan7jalan ganjil. Plat7plat dapat dipasang secara melingkar agar dapat memberikan perpindahan panas

&ang

besar dan mencegah terjadin&a fouling (deposit &ang tidak diinginkan). Plate Heat exchanger juga

Gambar 3.Plate Heat

mudah untuk dilepas dan dipasang kembali sehingga mudah untuk dibersihkan. Heat exchanger ini dibagi atas # macam : Plate and frame or gas+eted plate exchanger

9enis ini terdiri dari bingkai7bingkai dan plat7plat &ang disusun rapat, permukaan plat mempun&ai alur7alur &ang berpasangan sehingga jika dirangkai mempun&ai dua aliran. Heat exchanger ini digunakan untuk temperatur dan tekanan rendah seperti mendinginkan cooling water. Spiral plate heat exchanger ,amella ramen heat exchanger

. Berdasaran Flow arrangements

erdapat dua jenis Heat Exchanger berdasarkan flow arrangements &akni single pass dan multiple pass.Pada single pass, kedua fluida melewati sistem han&a satu kali, sedangkan pada multiple pass, salah satu atau kedua fluida mengalir bolak7 balik secara @ig@ag. Pada single pass aliran fluida bisa parallel ataupun berlawanan, sedangkan pada multiple pass merupakan kombinasai keduan&a. luida juga dapat mengalir secara crossflow. =ang pertama, kedua fluida tidak bercampur, mereka melewati jalan masing7masing tanpa bercampur. =ang kedua, kedua fliuda bercampur tanpa terjadi reaksi kimia. 9ika luas shell besar, crossflow akan menghasilkan koefisien perpindahan kalor &ang lebih tinggi daripada aliran aksial &ang terjadi di dalam tabung double-pipe. 11


Laporan Praktikum UOP : Heat !"#an$er D. Berdasaran Arah Aliran 1. ParalelFlow

2edua fluida ,mengalir dalam heat exchanger dengan aliran &ang searah. 2edua fluida memasuki 34 dengan perbedaan suhu &ang besar. Perbedaan temperatur &ang besar akan berkurang seiring dengan semakin besarn&a 5, jarak pada 34. emperatur keluaran dari fluida dingin tidak akan melebihi temperatur fluida panas. ". CounterFlow

erlawanan dengan paralel flow, kedua aliran fluida &ang mengalir dalam 34 masuk dari arah &ang berlawanan. Aliran keluaran &ang fluida dingin ini suhun&a mendekati suhu dari masukan fluida panas sehingga hasil suhu &ang didapat lebih efekrif dari paralel flow. +. CrossFlowHeat exchanger *imana satu fluida mengalir tegak lurus dengan fluida &ang lain. iasa dipakai untuk aplikasi &ang melibatkan dua fasa. 6isaln&a sistem kondensor uap (tubeandshellHeat exchanger ), di mana uap memasuki shell , air pendingin mengalir di dalam tube dan men&erap panas dari uap sehingga uap menjadi cair. *ari ketiga tipe Heat exchanger tersebut tipe counterflow &ang paling efisien ketika kita membandingkan laju perpindahan kalor per unit area. *engan beda temperatur fluida &ang paling maksimal di antara kedua tipe Heat exchanger lainn&a, maka beda temperatur rata7rata (log mean temperature difference) akan maksimal dan pada akhirn&a laju perpindahan kalor akan maksimal pula.

2.. Para$e#er Hea# E*chan&er A. Lo&ari#$ic 3ean Te$'era#ure Di44erence (L3TD −

h

Pada awaln&a kita mengandaikan 0 (bisa juga digantikan oleh

) sebagai nilai konstan

(nilai 0 dapat dilihat pada tabel pada lampiran). 0 sendiri merupakan koefisien heat transfer overall . Aturan untuk nilai 0 adalah sebagai berikut :

12


Laporan Praktikum UOP : Heat !"#an$er 1.

luida dengan konduktivitas termal rendah seperti tar, min&ak atau gas, biasan&a menghasilkan h &ang rendah. 2etika fluida tersebut melewati heat exchanger , 0 akan cenderung untuk turun

".

2ondensasi dan Pemanasan merupakan proses perpindahan kalor &ang efektif. Proses ini dapat meningkatkan nilai 0.

#.

0ntuk 0 &ang tinggi, tahanan dalam e5changer pasti rendah

$.

0ntuk fluida dengan konduktivitas &ang tinggi , mempun&ai nilai 0 dan h &ang tinggi.

0ntuk 0 pada suhu &ang hampir konstan, variasi temperatur dari aliran fluida dapat dihitung secara overall heat transfer dalam bentuk perbedaan temperatur rata7rata dari aliran dua fluida, &ang dapat dibuat persamaan sebagai berikut :

" = !,∆ mean (#) =ang menjadi masalah kali ini adalah bagaimana membuat persamaan tersebut menjadi benar. 2ita harus dapat menghitung nilai dari  &ang diinginkan. 3al ini disebabkan karena terlihat pada grafik mengenai kecenderungan perubahan temperatur fluida akan lebih cepat sejalan dengan posisin&a (grafik bisa dilihat dari lampiran). -elain itu pada counterflow dan pararel flow, perhitungan tersebut bisa berbeda. Bleh karena itu perlu dicari suatu persamaan &ang dapat men&elesaikan masalah ini. *engan menurunkan rumus awal sebagai berikut :

d" = ! (d,)∆ = −(mc p ) h d h

=

(mc p ) c d c ($)

2eterangan : h un#u aliran 'anas dan c un#u aliran din&in -etelah itu kita men&amakan persamaan antara persamaan untuk counterflow dan persamaan untuk pararel flow dan didapat :

 ∆ a − ∆ b    ∆ ∆ ln( '    a b 

" = !,

()

1%


Laporan Praktikum UOP : Heat !"#an$er *imana a adalah selisih antara suhu keluaran shell dengan suhu fluida pendingin awal dan b adalah selisih antara suhu keluaran shell dengan suhu fluida pendingin akhir. t mean &ang dimaksud dalam persamaan tersebut adalah +6*, &aitu :

 ∆ − ∆ b   ∆ mean = L-D =  a  ∆ ∆ ln( '    a b  (%) Camun demikian penggunaan +6* juga cukup terbatas. 2ita harus menggunakan faktor koreksi  &ang dapat dilihat dalam grafik pada lampiran. -ehingga rumusn&a menjadi : " = !,F ( L-D ) (D)

B. )oe4isien 'er'indahan alor eseluruhan U (overall coefficient of heat transfer 5

2oefisien perpindahan kalor keseluruhan (0), terdiri dari dua macam &aitu: (1) 0 adalah koefisien perpindahan kalor keseluruhan pada saat alat penukar kalor masih baru (") 0* adalah koefisien perpindahan kalor keseluruhan pada saat alat penukar kalor sudah kotor. -ecara umum kedua koefisien itu dirumuskan sebagai:

() C. Fouling &esistance

1&


Laporan Praktikum UOP : Heat !"#an$er 9ika sebuah pipa baru saja digunakan, maka keadaann&a masih normal dan bersih sehingga tidak mengganggu proses perpindahan kalor. Camun pada suatu saat fluida &ang terus menerus mengalir dalam pipa akan membentuk seperti sebuah lapisan &ang akan mengganggu aliran kalor. 3al inilah &ang disebut dengan fouling resistance. 0ntuk menghitung fouling resistance dapat digunakan rumus berikut ini :

&d

≡

1 ! D

−

1 ! $

*imana 0 pipa &ang sudah tua tersebut dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut : ! =

1 hi

+

r i ln( r ! ' r p ) / insulator

+

1 r . ln( r p ' r i ) / pipe

+

r i r ! h!

+ &d ()

0ntuk 0??1!!!! E'm" F fouling mungkin tidak begitu penting, karena han&a menghasilkan resistan &ang kecil. Camun pada water to waterheat exchanger dimana nilai 0 disekitar "!!! maka fouling factor akan menjadi penting. Pada finnedtubeheat exchanger dimana gas panas mengalir di dalam tube dan gas &ang dingin mengalir melewatin&a, nilai 0 mungkin sekitar "!!, fouling factor akan menjadi signifikan.

Gambar 4.Kekotoran

D.

E4e#i6i#as Heat exchanger

4fektivitas heat exchanger dapat dirumuskan sebagai berikut :

1'


Laporan Praktikum UOP : Heat !"#an$er ε

=

actual heat transferred ma5 imum heat that could possibly be transferred from one stream to another

ε

≡

$ h  hin

$ min ( hin

$  −  c −  h = c c −  c ) $ min ( h −  c ) ou t

ou t

min

in

in

in

(1!)

6aka untuk mencari efektifitas untuk paralel single pass HE adalah sebagai berikut :

ε

=

1 − e5p [ − (1 − $ min ' $ ma5 ) 0! ] 1 + $ min ' $ ma5 (11)

-edangkan untuk counterflow adalah sebagai berikut :

ε

=

1 − e5p [ − (1 − $ min ' $ ma5 ) 0! ] 1 − ($ min ' $ ma5 ) e5p [ − (1 − $ min ' $ ma5 ) 0! ] (1")

2eterangan : 0! 10umber of ransfer !nit2 bisa didapatkan dari rumus :

0! =

!, $ min (1#)

min merupakan nilai  tekecil antara  h dan c, sedangkan ma5 merupakan nilai &ang terbesar.

E. Per'indahan )alor 'ada Ala# Penuar )alor

(1$) tm merupakan suhu rata7rata log atau Log ean emperature Difference (+6*). 0ntuk shellandtubeheat exchanger , nilai +6* harus dikoreksi dengan faktor &ang

1(


Laporan Praktikum UOP : Heat !"#an$er dicari dari grafik &ang sesuai (ig 1 s'd ig "# 2ern). aran&a adalah dengan menggunakan parameter > dan -.

(171%) Cilai +6* dihitung dengan persamaan sbb: Bila UD ons#an

0ntuk aliran searah (co-current )

Atau

0ntuk aliran berlawanan arah ($ounter $urrent )

1)


Laporan Praktikum UOP : Heat !"#an$er

(1D) Cilai +6* &ang diperoleh ini harus dikoreksi dengan faktor   &ang dicari dari grafik &ang sesuai. aran&a &aitu dengan menggunakan parameter > dan -:

(171) *an harga  t m G.+6* Bila UD #ida ons#an (berubah #erhada' suhu

0ntuk aliran searah atau aliran berlawanan arah, maka persamaan +6* berupa persamaan implisit:

("!)

1*


Laporan Praktikum UOP : Heat !"#an$er /. Penurunan Teanan 'ada Ala# Penuar )alor

Pada setiap aliran akan terjadi penurunan tekanan 1pressure drop2 karena ga&a gesek &ang terjadi antara fluida dan tempatn&a.

1+


Laporan Praktikum UOP : Heat !"#an$er BAB III PE7HITUN8AN

".1. Aliran Berla!anan Arah ".1.1. Da#a Percobaan Valve 1$5 2$5 3$5 4$5 5$5 ".1.2.

D = D e =

T3 2* 2) 2) 2) 2)

T4 %' %2 %1 %0 %0

T5 +( +) +) +) +)

Iden#i4iasi Da#a 2 2 2 2 D 2 − D 1 0,025 −0,014

(

)

D1

=

D1

T6 (2 '2 &' &% &0

VAI (2 1&2 1(* 22* 2%(

V!T"A# 2& % %% %& %(

=0,03064 m

D h= D2− D 1=0.025− 0.014= 0.011 Valve

T aveSteam 0

1$5 2$5 3$5 4$5 5$5

T aveair 0

. C

. C

('' (&' (& (%' (%'

&' %+' %( %' %%'

Qsteam 3

m /s 2&-0( %0-0( %%-0( %&-0( %(-0(

Q air 3

m /s (2-0' 1&-0& 1)-0& 2%-0& 2&-0&

Dimana : .u#u rata-rata .team T 5+ T 4 T aveSteam = 2 •

•

•

20

.u#u rata-rata air T 3 + T 6 T aveair= 2

∆ T LMTD


∆ T LMTD 0

. C 1)0*%)& 1*20&)* 1*)1%*2 1)(&&)+ 1*%%+((

Laporan Praktikum UOP : Heat !"#an$er T T T T

(¿ ¿ 5 −T 6 ) (¿ ¿ 4 −T 3) ln ¿ (¿ ¿ 4 −T 3 ) (¿ ¿ 5−T 6 )− ¿ ¿ ∆ T LMTD=¿ *ariidentifikasidi atasselanjutn&adianalisakarakteristikdarisetiapalirandenganmerujukpada Hbuku 3olman Apendi5abel A7I &ang diadaptasidari ,.3.)rowndan '.. arco4 53ntroduction to Heat ransfer64 +rd ed.4 c7raw-Hill )oo/ $ompany40ew 8or/4 9:;<.

VA%V" &b'kaankr an( 1$5

2$5

!U)U &*+(

+p &k,$k-.* +( &,1)&

Tav$ air / &' Tav$ steam / ('' Tav$ air / %+'

&1*%

 &k-$m 3 ( +*+' 2 +*0(

/ &k-$m. s( '+&10

k &0$m*+ ( 0,(&(

r

%,)(

0('+

2,)%

0,(%'

&2&

&,&10-&

0,(')

2,*1

)0&10

0,(2*

&)2

0,('0

2,*)

0,(2'

&,*1

0(')

2,*'

0,(2&

&+'

0,('*

2,*%

-&

&,%%10 -&

&1)&

++1'

(%'10 -&

3$5

Tav$ steam / (&' Tav$ air / %(

&1*2 &1)&

+*20 ( ++%'

-&

4$5

Tav$ steam / (& Tav$ air / %'

&1*2 &1)&

+*2( ( ++&1

&,&'10 -&

)2'10 -&

5$5

Tav$ steam / (%' Tav$ air / %%'

&1*0

&,'%10 -&

Tav$ steam / (%'

".1.".

+*1(

&1)&

++&'

&1*2

+*1&

)'1 10-& &,&'10 -&

Perhi#un&an a. 3en&hi#un&

h0

(aliran air dian#ara'i'a annulus

i. Aliranden&an 6al6e 19 buaan

21


Laporan Praktikum UOP : Heat !"#an$er w = ρ .Q =989.52

ℜ= Dh ¿ = μ

D h μ

[

4w

π ( D 2 − D 1 2

2

)]

kg m

3

−5 m

. 6.2.10

[(

0.011

=

s

−4

3

=0,06135 4 . 0,06135 2

π 0.025 −0.014

5.94 . 10

>e ? 1!.!!! makaaliran +A6JC4> 1 De 3 k =1,86 . 9397.434 . 3,76 . 0,014 h0= 1,86 . ℜ .Pr. . L D e 1,62

[

ii.

]

kg s

[

]

1 3

)

2

.

]

=3373.8

0,646 = 410.76 2W 0,014 m .℃

Aliranden&an 6al6e 29 buaan 3

kg −4 m = 0.1387 kg w = ρ .Q =991.5 3 . 1.4 . 10 s s m

ℜ= Dh ¿ = μ

D h μ

[

4w

(

π D

2 2

− D1 ) 2

]

[

0.011

=

−4

6.35 . 10

4 . 0,0726

π ( 0.025

2

−0.014

2

)]

=7134.9

]

=7841.5

>e ? 1!.!!! makaaliran +A6JC4> h0= 1,86 .

iii.

[ℜ

.Pr.

De L

]

1 3

.

k W =454.5 2 D e m .℃

Aliranden&an 6al6e "9 buaan

w = ρ .Q =993.5

ℜ= Dh ¿ = μ

D h μ

[

kg 3

m

−4 m

. 1,7. 10

π ( D

=0,169

s

4w 2 2

3

− D1 ) 2

]

=

kg s

[

0.011 −4

7.04 . 10

4 . 0,1016

π ( 0.025

2

−0.014 2 )

>e ? 1!.!!! makaaliran +A6JC4> h0= 1,86 .

i6.

[

ℜ .Pr.

L

]

1 3

.

k =570.6 2W De m .℃

Aliranden&an 6al6e ,9 buaan

w = ρ .Q =994.1

22

D e

kg m

−4

. 2.3 . 10 3

3

m s

=0,2286

kg s


Laporan Praktikum UOP : Heat !"#an$er ℜ= Dh ¿ = μ

D h μ

[

4w

π ( D

− D 1 )

2 2

2

]

0.011

=

−4

7.25 . 10

[

4 . 0,1159

π ( 0.025

2

−0.0142 )

]

= 10159.5

>e K 1!.!!! makaaliran 0>0+4C 0,8

h0= 0,023 . ℜ . Pr

6.

0,3

.

k 0.625 W =0,023 . 28298.93 0,8 . 4.810,3 . =1206.32 2 De 0.03064 m .℃

Aliranden&an 6al6e 9 buaan 3

kg −4 m = 0,2386 kg w = ρ .Q =994.5 3 . 2.4 . 10 s s m

ℜ= Dh ¿ = μ

D h μ

[

4w

π ( D

− D 1 )

2 2

2

]

0.011

=

−4

7.51 . 10

[

4 . 0,1341

π ( 0.025

2

− 0.0142 )

]

=10378.05

>e K 1!.!!! makaaliran 0>0+4C 0,8

h0= 0,023 . ℜ . Pr

.

hi

b. 3en&hi#un& i.

0,3

k 0,624 W =0,023 . 28907.57 0,8 . 4.950,3 . =1235.66 2 De 0.03064 m .℃

(aliran s#ea$ 'ada'i'adala$

Aliranden&an 6al6e 19 buaan

w = ρ .Q =980.6

D i

ℜ= Di ¿ = μ

kg

−6 m

. 2,4.10 3 m

[ )] 4w

μ π ( D i

2

=

3

s

=0,00235

0.014 −4

4,33.10

[

kg s

4 . 0,00235

π ( 0.014

2

)

]

=493.8114

>e ? 1!.!!! makaaliran +A6JCA> hi =1,86 .

ii.

[

ℜ. P r .

L

]

1 3

[

k 0,014 . =1,86 . 493.8114 . 2,73 . Di 1,62

]

1 3

.

W 0,659 =198.5 2 0,014 m .℃

Aliranden&an 6al6e 29 buaan

w = ρ .Q =982,06

D i

ℜ= Di ¿ = μ

2%

Di

kg 3

m

−6 m

. 3.10

[ ] 4w

μ π ( Di2 )

=

3

s

=0,00304

0.014 −4

4,33.10

[

kg s

]

4 x 0,00304 2 π ( 0.014 )

=628.64


Laporan Praktikum UOP : Heat !"#an$er >e ? 1!.!!! makaaliran +A6JCA>

[

hi=1,86 . ℜ . P r .

iii.

]

Di L

1 3

[

k 0,014 . =1,86 . 628.64 . 2,81 . Di 1,62

]

1 3

.

0,657 =216.53 2W 0,014 m .℃

Aliranden&an 6al6e "9 buaan

w = ρ .Q =982.66

D i

ℜ= Di ¿ = μ

kg

−6 m

. 3.3 . 10 3 m

[ )] 4w

μ π ( D i

2

=

s

3

=0,00324

0.014 −4

4,33.10

[

kg s

]

4 x 0,00324

π ( 0.014

2

)

=662.47


i6.

[

ℜ. P r .

Di L

]

1 3

[

k 0,014 . =1,86 . 662.47 . 2,87 . Di 1,62

]

1 3

.

W 0,65 = 219.54 2 0,014 m .℃

Aliranden&an 6al6e ,9 buaan

w = ρ .Q =981,6

D i

ℜ= Di ¿ = μ

kg 3

m

−6 m

. 3,4. 10

[ ] 4w

μ π ( Di2 )

=

3

=0,00334

s

0.014 −4

4,33.10

[

kg s

]

4 x 0,00334 2 π ( 0.014 )

=670.85

>e ? 1!.!!! makaaliran +A6JCA>

[

hi=1,86 . ℜ . P r .

6.

Di L

]

1 3

[

k 0,014 . =1,86 . 608,72 . 2,85 . Di 1,62

]

1 3

.

0,657 W =222,32 2 0,014 m .℃

Aliranden&an 6al6e 9 buaan

w = ρ .Q =981,4

D i

ℜ= Di ¿ = μ

kg m

3

. 3.6 . 10

[ )] 4w

μ π ( D i

2

=

−6 m

3

s

=0,00353 kg s

0.014 −4

4,33.10

[

]

4 x 0,00304

π ( 0.014

2

)

=721,74


2&

[

ℜ. P r .

Di L

]

1 3

[

k 0,014 . =1,86 . 721,74 . 2,83 . Di 1,62

]

1 3

.

W 0,658 =227.62 2 0,014 m .℃


Laporan Praktikum UOP : Heat !"#an$er U c

c. 3en&hi#un&nilai

*ari tabel A7" buku 3olman, diperolehbahwanilai2 umurni ( G "!o) G #% E'mo 1

U c = 1

hi

A i ln

+

() ro ri

2 πL

+

A i 1 A o ho

dimana :

r i =0,007 m r o =0,01465 m

A i= π Di L=3,14 ( 0,014 )( 1.62 )=0,0712 m

2

2

A o =π D o L =3,14 ( 0,0293 )( 1.62 )=0,1272 m

0ntukperhitunganaliran valve 1' 1

U c = A 1 ln

() r0 r1

A + + 1. 1 2 πL hi A 0 h0 1

1

= 1 + 198.48

(

0.0125 0,0712ln 0.007 2 π ( 386 )( 1,62)

)+

=166.18 0,0712 1 . 0,1272 577.945

*engancara &ang samadidapatkan : ho (:9$2.o

hi (:9$2.o

1+*&)+' 21('%2* 21+'&2% 222%202 22)(1+2 d. #enent'kannilai

&10)( &'&&+2( ')0'+'( 120(%1* 12%'('(

Uc (:9$2.o

1''+(** 1)0(%*% 1*02+'* 20110& 20'*+(

U !

6enghitungCilai0d(koefisienperindahanpanas total dalamkeadaankotor)

2'


Laporan Praktikum UOP : Heat !"#an$er U ! =

" A ( LMTD )

dimana : •

•

0,0712

AG

m"

" =W . C # . ∆ T ¿ + W$ dimana L adalahpanaslaten (asumsi saturated steam) G ##$,$ danp G psteamdaritabel A7 3olman.

0ntukperhitungan M padaalirandenganbukaan valve 1' adalahsebagaiberikut :

" =W . C # . ∆ T ¿ + W$ " =0,00235 . 4,183 . ( 96−35 )+ 0,00235 ( 334,994 ) " =1,38 % / s

-elanjutn&adengancara &ang samadidapatkan : Valve

T o't

T in

1$5

%'

2$ 5

%2

3$5

%1

4$ 5

%0

5$ 5

%0

+ ( + ) + ) + ) + )

erit'n-an   %ambd !team a &,$k-( (&9s 0002%' %%'

+p (9&o

; (9s

&1*%

1%*(**%

000%0&

%%'

&1*2

1*&&)(%

000%2&

%%'

&1*2

1+)+()+

000%%&

%%'

&1*

000%'%

%%'

&1*2

21)1(%'

A

dan

-etelahmengetahuinilai+6*,

20'&%

M,

makadapatdilakukanperhitunganmencarinilai0d.erikutialahperhitunganu ntuk valve 1' :

U ! =

2(

" A . LMTD


Laporan Praktikum UOP : Heat !"#an$er U ! =

1,38 0,0712 . 17,83

U ! =1,201

W 2

m .℃

*engancara &ang samauntukaliran lain diperoleh :

U !

erit'n-an Valv e 1$5 2$ 5 3$5 4$ 5



A

%#TD

U !

1%*(* *% 1*&&) (% 1+)+( )+ 20'&%

00) 12 00) 12 00) 12 00) 12 00) 12

1)0*% )& 1*20& )* 1*)1% *2 1)(&& )+ 1*%%+ ((

11&01 *+ 1&2%2 % 1&*') )2 1(%'1 *) 1((%0 *+

21)1( %'

5$ 5

e. #enent'kanilai

&!

Untukmen$#itun$ a"tor pen$otordi$unakanpersamaan :

&! =

1

U !

−

1

U c

erikutiaa#tabuasi#asiper#itun$an 3an$ men$$unakanpersamaandiatas :

erit'n-an Ud

2)

U

&!

1$Ud

1$U

d

1.14*

1''+

0*))

000(

0*)0

178 1.423

(** 1)0(

0&) 0)02

&12 000'

(%( 0(+(

23 1.475

%*% 1*02

(2) 0()%

*( 000'

)() 0(()

992 1.635

+'* 2011

0'1 0(11

'&( 000&

'0& 0(0(

179 1.663

0& 20'*

''1 0(01

+)% 000&

')* 0'+(


Laporan Praktikum UOP : Heat !"#an$er *78

2+1

*')

&%&

3enen#uan ɛ (nilai ee4e#i4andan NTU

4. i.

+(

Alirandengan valve 1/( !u+aan Penentuanfluida minimum • C = C#'w

•

luida 6in G  terkecil luida6aks G  terbesar ( (nilai kefektifan)

(= •

∆ )*+i!a mi, - e!a S+h+Teresar

C0

− ln [ 1−( 1 + C ¿ )( ] /TU = ¿ 1 + C *engan : ¿ C mi, C = C max erikutialahhasilperhitungan &ang ditabulasikan : :'ida

+

ket

+;

Tin

To't

(

TU

!tea m Air

000+* % 02'(0 )'

4uida 5in 4uida5a ks

00%* %*

+(

%'

0*+)0 '+

2'*1) %(

2*

(2

ii. •

Alirandengan valve "/( !u+aan Penentuanfluida minimum C = C#'w


•

(= •

∆ )*+i!ami, -e!a S+h+ Teresar

C0

− ln [ 1−( 1 + C ¿ )( ] /TU = ¿ 1 + C *engan :

2*


Laporan Praktikum UOP : Heat !"#an$er ¿

C =

C mi, C max

erikutialahhasilperhitungan &ang ditabulasikan : :'ida !tea m Air

+ 0012) 1% 0')*+ %&

ket 4uida 5in 4uida5a ks

+; 0021 +(

Tin +)

To't %2

2)

'2

e 0+2*' )1

TU 2+112 ()

e 0+&2* ')

TU %1*22 &&

iii. Alirandengan valve #/( !u+aan Penentuanfluida minimum • C = C#'w

•


(= •


C0

− ln [ 1−( 1 + C ¿ )( ] /TU = ¿ 1 + C

*engan : ¿ C mi, C = C max erikutialahhasilperhitungan &ang ditabulasikan : :'ida !tea m Air

+ 001%' ' 0)0'& 0( iv. •

•

+; 001+2 0*

Tin +)

To't %1

2)

&'

Alirandengan valve %/( !u+aan Penentuanfluida minimum C = C#'w


(=

2+

ket 4uida 5in 4uida5a ks



Laporan Praktikum UOP : Heat !"#an$er •

C0

− ln [ 1−( 1 + C ¿ )( ] /TU = ¿ 1 + C

*engan : ¿ C mi, C = C max erikutialahhasilperhitungan &ang ditabulasikan : :'id a !tea m Air

+

ket

+;

Tin

To't

e

TU

001%+ (1 0+'&1 )(

4uida 5in 4uida5 aks

001&( %2

+)

%0

0+')1 &%

%&+&& 2*

2)

&%

v.

Alirandengan valve (/( !u+aan Penentuanfluida minimum • C =C#'w

luida 6in G  terkecil luida6aks G  terbesar ( (nilai kefektifan) •

(= •


C0

− ln [ 1−( 1 +C ¿ ) ( ] /TU = ¿ 1 + C *engan : ¿ C mi, C = C max

erikutialahhasilperhitungan &ang ditabulasikan : :'id a !tea m Air

+

ket

+;

Tin

To't

e

TU

001&) (2 0++'+ 1(

4uida 5in 4uida5 aks

001&* 2%

+)

%0

0+')1 &%

%'000 &%

2)

&0

7in&asanHasil Perhi#un&an Tabel. >ingkasan3asilBlah data %0


Laporan Praktikum UOP : Heat !"#an$er Aliran

/luida

< ($"9s

h :9$2.o

1$5

.team

2&00( (200' %000( 1&20& %%00( 1(*0& %&00( 22*0& %(00( 2%(0&

1+*&)+ &( &10)'+ +( 21('%2 * &'&&+2 '( 21+'&2 % ')0'+' (2 222%20 2 120(%1 )+ 22)(1+ 2 12%'(' (%

6ir .team

2$5

6ir .team

3$5

6ir .team

4$5

6ir .team

5$5

6ir

e

TU

0*)0(

0*+) 1

2'*1 )

1&2%2

0(+(*

0+2* (

2+11 %

1*02+' *

1&*'*

0(()'

0+&2 +

%1*2 2

20110& 0

1(%'2

0(0((

0+') 1

%&+& &

20'*+( 0

1((%1

0'+(&

0+') 1

%'00 0

Uc :9$2.o

Ud :9$2.o

7 d $2.o9:

1''+(* *

11&02

1)0(%* %

".2. Aliran Searah ".2.1. Da#a Percobaan Valve 1$5 2$5 3$5 4$5 5$5 ".2.2.

D = D e =

Valve

T1 *0 '( && &2' %+

%1

T3 %( %& %% %% %2

Iden#i4iasi Da#a 2 2 2 2 D 2 − D 1 0,025 −0,014

(

)

D1

=

T aveSteam 0

1$5 2$5 3$5 4$5

T2 &1 %* %' %& 2%

D1

T4 +% +& +% +% +%

V!T"A# %2( &2 2* %2 %&

VAI *1 1&0 212 2'( 2)&

=0,03064 m

T aveair 0

. C

. C

%*' %( %& %%'

*(' )' (*' ())'

Qsteam 3

m /s %%-0( &2-0( 2*-0( %2-0(

Q air 3

m /s *1-0' 1&-0& 21-0& 2(-0&


∆ T LMTD 0

. C &)*+ %(%+ 2*2) 2)10&

Laporan Praktikum UOP : Heat !"#an$er 2)'

5$5

•

•

((

%&-0(

2)-0&

2)%(

Dimana : .u#u rata-rata .team T 1+ T 4 T aveSteam = 2 .u#u rata-rata air T 3+ T 2 T aveair= 2

∆ T LMTD

•

T T T T

(¿ ¿ 4 −T 2) (¿ ¿ 1 −T 3 ) ln ¿ (¿ ¿ 1−T 3) (¿ ¿ 4 −T 2)− ¿ ¿ ∆T LMTD=¿

*ari

identifikasi

di

atasselanjutn&adianalisakarakteristikdarisetiapalirandenganmerujukpada Hbuku 3olman Apendi5abel A7I &ang diadaptasidari ,.3.)rowndan '.. arco4 53ntroduction to Heat ransfer64 + rd ed.4 c7raw-Hill )oo/ $ompany40ew 8or/4 9:;<.

VA%V" &b'kaankr an( 1$5

2$5

3$5 %2

!U)U &*+( Tav$air / *(' Tav$ steam / %*' Tav$ air/ )' Tav$ steam / %( Tav$ air/ (*'

+p &k,$k-.* +( &1+* &1)& &1*+ &1)& &1*'

< &k-$m 3 ( +()' 0% ++2( +0 +)&) *) ++%( 0+ +)*)

/ &k-$m. s( %%210

k &0$m*+ ( 0()&

r

20'+

0(%1

&&()

0(()

2%+0

0(2)

&)1+

0((2

2(%&

-&

()%10 -&

%*110 -&

)0*10 -&

&1'10


Laporan Praktikum UOP : Heat !"#an$er Tav$ steam / %& Tav$ air/ ())'

4$5

&1)& &1*&

Tav$ steam / %%' Tav$ air/ ((

5$5

&1)& &1*%

Tav$ steam / 2)'

".2.".

-&

0) ++&2 +2 +)+1 12 ++&& (% +*00 ') ++'( ((

&1)*

)%*10

0(2'

&+%1

0((1

2('1

0(2'

&+*&

0('+

2)1&

0(1'

')&1

-&

&1+10 -&

)&(10 -&

&2*10 -&

*&(10 -&

Perhi#un&an

h0

a. #en-it'ni.

&aliran air diantarapipa ann'l's(

Aliran valve 1' bukaan Blehkarenaaliran annulus

merupakanaliranfluidainkompressibel,

makauntukmenentukannilai>ehdibutuhkannilai

> h

G

area'kelilingterbasahi).

-'N

(luas

*alampipa,

luaspenampangn&aadalahlingkaran.9adimencarinilai > hdenganmembagiantaraluaslingkarandengankelilingterbasahi(ukurans port =henomena ird 4disi 1) *" G !.!" m O * 1 G !.!1$ m S 1 &h= = ( & 2− &1 ) 0 2

&h=

1 ( 0.0125 −0.007 ) m=2.75 ' 10−3 m 2

⟨ ´v ⟩ = Q = A

Q air A2 − A 1 −5 m

8.1 ' 10

⟨ ´v ⟩ =

π 4

3

s

=0.241

( 0.0252−0.014 2) m2

m s

−3

ℜh =

4 & h ⟨ ´v ⟩ ρ

μ

4 ' 2.75 ' 10 m ' 0.241

= 3.32 ' 10

m kg ' 989.52 3 s m

− 4 kg

ms

>e ? 1!.!!! makaaliran +A6JC4> ( D22− D 12 ) 0.0252 −0.0142 = =0.03064 m D= De = D1 D1

%%


=7710.1884

Laporan Praktikum UOP : Heat !"#an$er h0= 1,86 .

ii.

[

ℜ .Pr.

D e L

]

1 3

[

k =1,86 ' 7710.1884 ' 2.059 . 0.03064 . D e 0.81

]

1 3

.

0,674 =345.19 0.03064

Alirandengan valve "' bukaan S 1 &h= = ( & 2− &1 ) 0 2

&h=

1 ( 0.0125 −0.007 ) m=2.75 ' 10−3 m 2

⟨ ´v ⟩ = Q = A

Qair A2 − A 1 1.4 ' 10

⟨ ´v ⟩ =

π 4

− 4 m

3

s

=0.241

( 0.0252−0.014 2) m2

m s

m kg ' 974.787 3 s m =11699.8024 −4 kg 3.81 ' 10 ms

−3

ℜh =

4 & h ⟨ ´v ⟩ ρ

μ

4 ' 2.75 ' 10 m ' 0.415

=

>e K 1!.!!! makaaliran 0>0+4C 0,8

h0= 0,023 . ℜ . Pr

0,3

.

k 0,667 W =0,023 . 11699.8024 0,8 . 2.390,3 . = 808.8125 2 De 0.03064 m .℃

iaaliran#urbulen0 0,8

h0= 0,023 . ℜ . Pr

0,3

.

k De

iaaliran la$inar0 h0= 1,86 .

ℜ .Pr.

De L

1 3

.

k D

-elanjutn&a dengan cara &ang sama, akan diperoleh hasil sebagai berikut ini:

8ave

%&



mi'

v

7ater e

,enisalira n

r


k

o

Laporan Praktikum UOP : Heat !"#an$er 1 per ' 2 per ' % per ' & per ' ' per '

000 % 000 % 000 % 000 % 000 %

0000%%2

02& 1 0&1 ( 0(% 0 0)( 0 0*1 &

0000%*1 0000&1' 0000&1+ 0000&2*

b. #en-it'n-

hi

))101**

Laminer

11(++*02

Turbuen

1(%%0)'2

Turbuen

1+'%++))

Turbuen

20&+%*('

Turbuen

20' + 2%+ 0 2(% & 2(' 1 2)1 &

0() & 0(( ) 0(( 2 0(( 1 0(' +

%&'1+0 *0**1% 11(*&+ ( 1''+1& ( 1*00'& 0

&aliran steam padapipadalam(

*alamperhitunganini, pipa &ang terlibathan&alahpipa steam (bagiandalam).9adi, praktikanmenghitungnilai >e di dalampipatersebutkemudianmengkategorikantermasukjenisaliranmanakah, apakah laminar atauturbulen.

iaaliran#urbulen0 0,8

h0= 0,023 . ℜ . Pr

0,3

.

k De

iaaliran la$inar0

h0= 1,86 . i.

ℜ .Pr.

De L

1 3

.

k D

Alirandengan valve 1' bukaan −6 Q steam 3.26 ' 10 ´ = ⟨ v ⟩= −4 = 0.0212 m / s

A #i#akeci*

1.54 ' 10

ρ ⟨ ´v ⟩ D 992.69 ' 0.0212 ' 0.014 = =437.54073 μ 0.000673

ℜ=

7e = 1>.>>>makaaliranLA3INA7

[

hi=1,86 . ℜ . P r .

Di L

]

1 3

[

k 0,014 . =1,86 . 437.54073 . 4.467 . Di 0.81

]

*enganlangkah &ang sama, akandiperolehhasilsebagaiberikut:

%'


1 3

.

0,631 =271.0023 2W 0,014 m .℃

Laporan Praktikum UOP : Heat !"#an$er .team e

8ave

D

mi'

v

1 per ' 2 per ' % per ' & per ' ' per '

001 & 001 & 001 & 001 & 001 &

0000() % 0000)0 * 0000)% * 0000)& ( 0000*& (

00211** 1 002)2+) ' 001*1+* & 0020)+* 1 00220+*

c. 3en&hi#un&nilai

&%)'&0)%% & '%(%%21*1 * %&%2''*%

,enisalira n Laminer Laminer Laminer

%**1'22%2

Laminer

%(&10%2%' +

Laminer

r

k

1

&&( ) &)1 + &+% 1 &+* & ')& 1

0(% 1 0(2 ) 0(2 ' 0(2 ' 0(1 '

2)1002 % 2+%'1% 1 2''*'( ' 2()'0+ 2 2)0112 &

U c

*ari tabel A7" buku 3olman, diperolehbahwanilai2 umurni ( G "!o) G #% E'mo 1

U c = 1

hi

A i ln

+

() ro ri

2 πL

+

A i 1 A o ho

dimana : r i =0,007 m

r o = 0,0125 m A i = π Di L= 3,14 ( 0,014 )( 0.81 )=0.0356 m

2

A o =π D o L=3,14 ( 0,025 )( 0.81 )=0.0635 m

2

0ntukperhitunganaliran valve 1' 1

U c = A 1 ln

() r0 r1

A 1 + + 1. hi 2 πL A 0 h0 1

1

= 1 + 198.48

(

0.0125 0.0356 ln 0.007 2 π ( 386 ) ( 0.81)

*engancara &ang samadidapatkan : Hitun$U" %(


)+

=187.8705 0.0356 1 . 0.0635 345.19

Laporan Praktikum UOP : Heat !"#an$er 19#i *.** 4 *.** 3 *.** 4 *.** 4 *.** 4

1$* 000%

Ai 00%(

Ai$A* 0'(0

ro$ri 1)*(

U 1*)*)0

0001

00%(

0'(0

1)*(

2&%%1'

0001

00%(

0'(0

1)*(

22)%('

0001

00%(

0'(0

1)*(

2&%&%'

0001

00%(

0'(0

1)*(

2&*'2*

d. #enent'kannilai

U !

6enghitungCilai0d(koefisienperindahanpanas total dalamkeadaankotor)

U ! =

" A ( LMTD )

dimana : •

AG

0,0712

m"

" =W . C # . ∆ T ¿ + W$

•

dimana L adalahpanaslaten (asumsi saturated steam) G ##$,$ danp G psteamdaritabel A7 3olman 0ntukperhitungan M padaalirandenganbukaan valve 1' ialahsebagaiberikut :

" =W . C # . ∆ T ¿ + W$ " =0,003 . 4.174 . ( 93− 80 ) + 0,003 ( 335.00 ) " =0.909 % / s -elanjutn&adengancara &ang samadidapatkan : 8ave 1 per ' 2 per ' % per ' %)

T1 &o't( *0

Hitun$  T2 &in(  steam +% 000%

'(

+&

000&

&&

+%

000%

lambd a %%'00 0 %%'00 0 %%'00 0

+p



&1) & &1) & &1) &

0+0 + 0)% ( 0%( %


Laporan Praktikum UOP : Heat !"#an$er & per ' ' per '

&2'

+%

000%

%+

+%

000%

-etelahmengetahuinilai

%%'00 0 %%'00 0

+6*,

&1) & &1) *

0%+ ' 0%) 0

A

dan

M,

makadapatdilakukanperhitunganmencarinilai0d.erikutialahperhitunganu ntuk valve 1' :

U ! =

" A . LMTD

U ! =

0.909 0.036 . 47.889

U ! =0.533

W 2

m .℃

*engancara &ang samauntukaliran lain diperoleh : 8ave



1 per ' 2 per ' % per ' & per ' ' per '

0+0 + 0)% ( 0%( % 0%+ ' 0%) 0

e. #enent'kanilai

Ud A steam 00%( 00%( 00%( 00%( 00%(

%#TD

Ud

&)** + %(%+ 1 2*2) 0 2)10 ' 2)%( 1

0'% % 0'( * 0%( 1 0&1 0 0%* 0

&!

0ntukmenghitungfaktorpengotordigunakanpersamaan : &! =

1

U !

−

1

U c

erikutialahtabulasihasilperhitungan &ang menggunakanpersamaandiatas : Ud 0'%% 0'(* %*

U 1*)*)0 2&%%1'

;d 1$Ud 1*)) 1)(0

1$U 000' 000&

d 1*)2 1)'(


Laporan Praktikum UOP : Heat !"#an$er 0%(1 0&10 0%*0

22)%(' 2&%&%' 2&*'2*

2))1 2&&2 2(%1

000& 000& 000&

2)() 2&%* 2(2)

=. #enent'kan ɛ &nilai kee=ekti=an(dan TU i.

Alirandengan valve 1/( !u+aan Penentuanfluida minimum • C =C#'w

•


(= •


C0

− ln [ 1−( 1 + C ¿ )( ] /TU = ¿ 1 + C *engan : ¿ C mi, C = C max erikutialahhasilperhitungan &ang ditabulasikan : 8ave 1 per '

:'id a !tea m Air



+p

*.**3 24 *.*97 39

4.19 4 4.18 7

ii. •

Per#itun$an e dan NTU + ket +;

*.*1 35 *.32 8*

:'ida min :'ida ma>

*.*41 *58

Tin

To't

e

TU

83

7*

*.227 *9

*.26* 396

36

41

Alirandengan valve "/( !u+aan Penentuanfluida minimum C = C#'w


•

(= •


C0

− ln [ 1−( 1 + C ¿ )( ] /TU = ¿ 1 + C %+


Laporan Praktikum UOP : Heat !"#an$er *engan : ¿ C mi, C = C max erikutialahhasilperhitungan &ang ditabulasikan : 8ave 2 per '

:'id a !tea m Air



+p

*.**4 19 *.136 49

4.19 4 4.17 8

iii.


*.*1 94 *.59 19

:'ida min :'ida ma>

*.*3* 49

Tin

To't

e

TU

84

56

*.633 333

1.*26 1*2

34

37

Alirandengan valve #/( !u+aan Penentuanfluida minimum • C = C#'w


(= •


C0

− ln [ 1−( 1 + C ¿ )( ] /TU = ¿ 1 + C *engan : ¿ C mi, C = C max erikut ialah hasil perhitungan &ang ditabulasikan : 8ave % per '

:'id a !tea m Air



+p

*.**2 7 *.2*9 5

4.19 4 4.17 5

iv.


*.*1 16 *.76 73

:'ida min :'ida ma>

*.*13 373

Tin

To't

e

TU

83

44

*.716 669

1.934 688

33

35

Alirandengan valve %/( !u+aan Penentuanfluida minimum • C = C#'w

luida 6in G  terkecil luida6aks G  terbesar &0


Laporan Praktikum UOP : Heat !"#an$er ( (nilai kefektifan)

•

(= •


C0

− ln [ 1−( 1 + C ¿ )( ] /TU = ¿ 1 + C *engan : ¿ C mi, C = C max

erikutialahhasilperhitungan &ang ditabulasikan : 8ave & per '

:'ida !tea m Air

v.

 *.** 32 *.25 *9

+p 4.19 4 4.17 4

Per#itun$an e dan NTU + ket +; *.*1 :'ida *.*12 33 min 666 1.*4 :'ida 79 ma>

Tin 83

To't 42.5

33

34

e *.741 669

TU 1.777 731

e 0))1&

TU 1'00&

Alirandengan valve (/( !u+aan Penentuanfluida minimum • C = C#'w


(= •


C0

− ln [ 1−( 1 + C ¿ )( ] /TU = ¿ 1 + C *engan : ¿ C mi, C = C max

erikutialahhasilperhitungan &ang ditabulasikan : 8ave ' per

:'ida .team &1

 000

+p &1)*

Per#itun$an e dan NTU + ket +; 001
Tin +%

To't %+


Laporan Praktikum UOP : Heat !"#an$er ' 6ir

%& 02( *'

&1*%

&1 112 %%

min
'+

% %2

&

2%

7in&asanHasil Perhi#un&an Aliran

luida

19'

.team 6ir

29'

.team 6ir

%9'

.team 6ir

&9'

.team 6ir

'9'

.team 6ir



h

Uc

Ud

7 d

($"9s

(:9$2.o

(:9$2.o

(:9$2.o

($2.o9:

%2(0( *100' &200( 1&00& 2*00( 2120& %200( 2'(0& %&00( 2)&0&

%&'1+0 0 2)1002 % *0**12 ' 2+%'1% 1 11(*&+ '( 2''*'( ' 1''+1& '+ 2()'0+ 2 1*00'% +) 2)0112 &

1*)*)0 '

0'%2*

2&%%1' '

e

NTU

1*)1(

022*1

02( 0&

0'(*1

1)'(2

0(%%%

102 (1

22)%(' '

0%(0+

2)((*

0*1()

1)% &)

2&%&%& +

0&0+(

2&%)'

0*&1)

1** **

2&*'2) *

0%*01

2(2(+

0))1&

1'0 0&

BAB I? ANALISIS

.1. Analisis Percobaan &2


Laporan Praktikum UOP : Heat !"#an$er *alam percobaan ini, praktikan melakukan prosedur terkait dengan heat e5changer (alat penukar kalor) dengan variasi arah aliran (searah dan berlawanan) dan laju alir air sebagai fluida dingin melalui variasi bukaan valve (1', "', #', $',1 putaran). -elain itu, praktikan juga menghitung laju alir keluaran berupa kondensat sebagai fluida panas. *engan variasi laju alir &ang masuk (sebagai fluida dingin), maka dapat diketahui efektivitas atau efisiensi suatu alat penukar kalor. *alam percobaan ini digunakan 34jenis pipa ganda tubular. 9enis pipa ganda tubular digunakan karena lebih efektif mempertukarkan kalor pada skala kecil dibanding jenis 34 lain seperti jenis shell and tube. 34 tipe ini han&a membutuhkan area perpindahan kalor &ang kecil dan mudah diamati suhu masukan dan keluarann&a. 0ntuk aliran searah, praktikan mengatur bukaan valve dan menutup valve tertentu agar aliran fluida menjadi searah. 2etika kedua aliran dimasukkan secara searah, perpindahan kalor mulai terjadi. *ata &ang diambil berupa suhu &ang terbaca pada sensor dan juga laju alir fluida dingin dan kondensat didapatkan saat perubahan suhu fluida dingin dan kondensat &ang keluar sudah konstan. 3al &ang sama juga dilakukan untuk aliran berlawanan arah sehingga praktikan juga mengambil data suhu serta laju alir air dan kondensat setelah suhu fluida telah konstan. Pengambilan data setelah suhu konstan ini dimaksudkan agar data lebih akurat. Adapun suhu fluida di awal dianggap konstan karena belum dialirkan kalor. luida &ang dialirkan terlebih dahulu dalam alat penukar kalor adalah air agar kalor dari steam dapat diserap oleh air. 3al ini dikarenakan kalor cenderung bersifat menuju arah lingkungan sehingga pemakaian steam diatur agar aliran kalor tidak menuju langsung ke dinding pipa karena selain akan merusak dinding pipa juga akan meningkatkan pemakaian steam sehingga pemakaian steam menjadi lebih boros dan mahal karena steam harus dibuat terlebih dahulu dengan steam generator. -aat steam panas baru melewati pipa7pipa 34 (sebelum bertemu dengan air), pipa tersebut terasa panas. 3al ini dikarenakan adan&a proses perpindahan kalor dari steam menuju lingkungan juga terjadi pressure drop sepanjang aliran pipa &ang mengakibatkan proses perubahan fasa steam menjadi embun meskipun suhu belum mencapai 1!!o. Adapun steam dialirkan di dalam pipa &ang lebih kecil agar tidak merusak alat karena tekanan steam &ang sangat tinggi juga untuk menghindari transfer panas ke pipa bagian luar &ang dapat membaha&akan praktikan apabila tersentuh. &%


Laporan Praktikum UOP : Heat !"#an$er -elain itu, steam dialirkan ke dalam pipa &ang lebih kecil untuk menghemat penggunaann&a karena harga steam lebih mahal.

.2. Analisis Hasil dan Perhi#un&an Aliran Berla!anan Arah Valve

T aveSteam 0



T aveair 0

Qsteam 3

Qair 3

. C

. C

m /s

m /s

1$5

(''

&'

2&-0(

(2-0'

2$5

(&'

%+'

%0-0(

1&-0&

3$5

(&

%(

%%-0(

1)-0&

4$5

(%'

%'

%&-0(

2%-0&

5$5

(%'

%%'

%(-0(

2&-0&

T aveSteam

T aveair

Q steam

0

. C 1)0*%) & 1*20&) * 1*)1%* 2 1)(&&) + 1*%%+( (

Aliran Searah Valve

0

1$5 2$5 3$5 4$5 5$5

0

3

Qair 3

. C

. C

m /s

m /s

%*' %( %& %%' 2)'

*(' )' (*' ())' ((

%%-0( &2-0( 2*-0( %2-0( %&-0(

*1-0' 1&-0& 21-0& 2(-0& 2)-0&

erdasarkan data di atas, ditunjukkan bahwa laju alir steam meningkat seiring dengan laju alir air. 3al ini dikarenakan semakin tinggin&a kalor &ang ter pakai untuk mengubah air menjadi steam. 2arena besarn&a laju alir air &ang mengalir, maka bisa dikatakan fluida pendingin (air) &ang digunakan ban&ak sehingga kemampuan mendinginkan fluida panas ( steam) lebih besar. *ampakn&a, suhu steam &ang keluar semakin rendah.Pada aliran berlawanan arah, suhu keluaran steam lebih rendah dibandingkan pada aliran searah, hal ini dikarenakan perbedaan suhu awal pada titik7titik tertentu akan lebih besar sehingga menghasilkan driving force&ang mendorong steam dan air untuk saling bertukar panas. &&

∆ T LMTD


∆ T LMTD 0

. C &)*+ %(%+ 2*2) 2)10& 2)%(

Laporan Praktikum UOP : Heat !"#an$er Analisis h> dan hi Aliran Berla!anan Arah ho

hi

Uc

(:9

(:9

(:9

$2.o

$2.o

$2.o







1+*

'))

1((

&)+

+&'

1*(

' 21(

2 1)0

& 201

'%2

0)0

(+*

* 21+

* 222

+ 20)

'&2

%%+

'*+

% 222

+ 2)%

% 212

%20

)('

1)+

2 22)

' 2*0

1 21)

(1+

&2%

22+

2

(

2

Aliran Searah

Valve  1 per000% 5 2 per000% 5 3 per000% 5 4 per000% 5 5 per000% 5

&'

mi'

v

0ater e

0000%%202&1

))101**

0000%*10&1(

11(++*0 2 1(%%0)' 2 1+'%++) ) 20&+%*( '

0000&1'0(%0 0000&1+0)(0 0000&2*0*1&

,enisalira r k n Laminer 20'+ 0()&

%&'1+0

Turbuen 2%+0 0(()

*0**1%

Turbuen 2(%& 0((2

11(*&+ ( 1''+1& ( 1*00'& 0

Turbuen 2('1 0((1 Turbuen 2)1& 0('+


o

Laporan Praktikum UOP : Heat !"#an$er !team e

Valve

D

mi'

v

1 per 5 2 per 5 3 per 5 4 per 5 5 per 5

001 & 001 & 001 & 001 & 001 &

0000() % 0000)0 * 0000)% * 0000)& ( 0000*& (

00211** 1 002)2+) ' 001*1+* & 0020)+* 1 00220+*

&%)'&0)%% & '%(%%21*1 * %&%2''*%

,enisalira n Laminer Laminer Laminer

%**1'22%2

Laminer

%(&10%2%' +

Laminer

r

k

1

&&( ) &)1 + &+% 1 &+* & ')& 1

0(% 1 0(2 ) 0(2 ' 0(2 ' 0(1 '

2)1002 % 2+%'1% 1 2''*'( ' 2()'0+ 2 2)0112 &

0ntuk persamaan h! karena alirann&a cenderung turbulen, persamaann&a adalah :

0,8

h0= 0,023 . ℜ . Pr

0,3

.

k De

0ntuk persamaan hi (koefisien panas dari steam) adalah sebagai berikut:

hi G Cu* . k'*

2arena aliran steam dalam alat penukar kalor bersifat laminar ditinjau dari bilangan >e&nold, maka persamaan &ang dipakai untuk bilangan Cusselt adalah :

[

hi=1,86 . ℜ . P r .

Di L

]

1 3

.

k Di

Persamaan ilangan >e&nold adalah :

ℜ= De ¿ = μ

&(

[

De 4w μ π ( D 22 − D12 )

]


Laporan Praktikum UOP : Heat !"#an$er Cilai hi dan h ! ban&ak dipengaruhi oleh berbagai faktor, antara lain ilangan >e&nold, bilangan Prandtl, serta termal konduktivitas. ilangan Prandtl dan termal konduktivitas didasarkan oleh kondisi steam sedangkan bilangan >e&nold adalah didasarkan jenis aliran dari fluida. 9ika dilihat berdasarkan persamaan, bilangan >e&nold sangat dipengaruhi oleh laju alir. -emakin besar laju alirn&a maka semakin besar nilai bilangan >e&noldn&a sehingga h ! dan hi dan laju alir berbanding lurus.

Analisis Uc5Ud5 dan 7d Aliran Berla!anan Arah • ho

hi

Uc

(:9$2.o

(:9$2.o

(:9$2.o







1+*&)

'))+&

1((1*

+' 21('%

'2 1)00)

(& 201(+

2* 21+'&

0* 222%%

*+ 20)'*

2% 222%2

++ 2)%)(

+% 2121)

02 22)(1

'' 2*0&2

+1 21)22

+2

%(

+2

erit'n-an Va l v e 1$ 5

2$ 5

&)

U !



A

%#T D

U !

1%* ( * * % 1*& & ) ( %

00 ) 1 2

1)0 * % ) & 1*2 0 & ) *

11& 0 1 * + 1&2 % 2 %

00 ) 1 2


Laporan Praktikum UOP : Heat !"#an$er 3$ 5

4$ 5

5$ 5

•

&*

1+) + ( ) + 20' & %

00 ) 1 2

21) 1 ( % '

00 ) 1 2

1*) 1 % * 2 1)( & & ) + 1*% % + ( (

00 ) 1 2

1&* ' ) ) 2 1(% ' 1 * ) 1(( % 0 * +

Aliran Searah 1$ i

1$ *

Ai

*.* * 4

00 0 %

00 % (

U Ai$ A * 0' ( 0

*.* * 3

00 0 1

00 % (

0' ( 0

1) * (

*.* * 4

00 0 1

00 % (

0' ( 0

1) * (

*.* * 4

00 0 1

00 % (

0' ( 0

1) * (

*.*

00

00

0'

1)

ro$ r i 1) * (

U  1* )  * ) 0 2& %  % 1 ' 22 )  % ( ' 2& %  & % ' 2&


Laporan Praktikum UOP : Heat !"#an$er 0 1

* 4

Adapun (koefisien dalam adalah

% (

Valve



1 per 5 2 per 5 3 per 5 4 per 5 5 per 5

0+0 + 0)% ( 0%( % 0%+ ' 0%) 0

( 0

* (

*  ' 2 *

Ud A steam 00%(

%#TD

Ud

&)**+

00%(

%(%+1

0'% % 0'( * 0%( 1 0&1 0 0%* 0

00%(

2*2)0

00%(

2)10'

00%(

2)%(1

persamaan

0c

perpindahan panas keadaan

bersih)

sebagai berikut :

1

U c = 1

hi

A 1 ln

+

() r0 r1

2 πL

+

A 1 1 . A 0 h0

-edangkan persamaan 0d (koefisien perpindahan panas dalam keadaan kotor) adalah sebagai berikut :

U ! =

" A ( LMTD )

*engan M merupakan panas &ang dapat dipindahkan oleh alat penukar kalor dan A adalah luas luas bidang perpindahan panas atau dalam hal ini adalah luas pipa dalam (Ai).

" =W .C# .∆ Ti,+ W . $

&+


Laporan Praktikum UOP : Heat !"#an$er *engan E G Q. , dan L adalah panas laten. *ari persamaan di atas, dapat disimpulkan bahwa nilai 0c berbanding lurus dengan nilai hi dan h !. -emakin besar hi dan ho, maka semakin besar juga 0c. 3al ini dikarenakan adan&a kaitan erat bilangan >e dengan nilai h. +ain hal n&a dengan nilai 0d. Cilai 0d berbanding terbalik dengan +6* (logarithmic mean temperature difference). +6* ini mempun&ai suatu faktor koreksi, &aitu . Cilai  didapat dari fig. 1 buku 2ern. *an nilai   ini didapatkan dari titik temu antara > dan -

Cilai +6* sendiri dapat dihitung menggunakan persamaan berikut :

T

¿ 1−¿ t 2 T

¿ 2−¿ t 1 ¿¿ ¿ T

¿ 1−¿ t 2 ¿¿ ¿ T

¿ 2−¿ t 1 ¿ ¿ ¿ ¿ ¿ ¿ LMTD=¿

'0


Laporan Praktikum UOP : Heat !"#an$er *i samping itu, praktikan juga menghitung faktor pengotor (>d) alat penukar kalor melalui persamaan berikut: &! =

1

U !

−

1

U c

erit'n-an

&!

&berlaanan

ara(

Ud Ud 1.14 0'% * %1 7 8 1.42 3 0'( 2 *3

faktor

0c

dan

teoritis,

dari >d

Analisis NTU Aliran Arah Aliran

/luida

1$5

.team 6ir

2$5

.team 6ir

'1

1.47 5 9 0%( 9 12 1.63 5 1 7 0&1 9 0 1.66 3 * 7 8 < 0%* ($"9s 0 2&00( (200' %000( 1&2-

;d1$U =seara#>1$U U U 1$U 1$U d d  1(( 0*) 000 1* 1*) 000 1 ) ( ) ) ' * 0 0 ( & 1 &* ) ) 201) 0)0 000 (0 2 & 2& 1)( 000 + ( + 0 & *% 2 ' + ) * 20)% 0() 000 '1 % & *' 0 * 22 2)) 000 + ' 1 ) 1 & % 1 ) 212  0(1 000 1% 1 & )( ' ) +' ' 1 2& 2&& 000 1 1 % 2 & 21)% 0(0 000 2 1 & 2& 2 ( +% + 0 2' 1 % h 2& U U c d 2(% 000 2 o 2 o :9$ .  * :9$ . 1  :9$2&.o  1+*&)+' 1((1*( 11&02 ' & 2 '))+&'* 2 21('%2 201(+* 1&2%2 * + 1)00)0

d d 0*) 1*)1 20 % 0(+ ) 1)'( (( + 0(( * 2 2)(% )% 0(0 ( * % 2&%* * 0'+

Pen&ebab

&ang

memengaruhi kekotoran secara langsung adalah 0d.

-ecara

nilai 0c K 0d sehingga

nilai

selalu positif.

E4e#i4i#as

dan

( ( Berla!anan * ) TU 7 e 2(2d 2 o $ .) 9: 0*)10

0*+) 1

2'*1)

0(+))

0+2* (

2+11%


Laporan Praktikum UOP : Heat !"#an$er 3$5

.team 6ir

4$5

.team 6ir

5$5

.team 6ir

0& %%00( 1(*0& %&00( 22*0& %(00( 2%(0&

)+ 21+'&2 % 222%%+ +& 222%20 2 2)%)(' &( 22)(1+ 2 2*0&2% '+

20)'*+ %

1&*'*

0((*2

0+&2 +

%1*22

2121)+ 1

1(%'2

0(0(*

0+') 1

%&+&&

21)22+ 2

1((%1

0'+()

0+') 1

%'000

Aliran Searah Aliran

19'

luida

.team 6ir

29'

.team 6ir

%9'

.team 6ir

&9'

.team 6ir

'9'

.team 6ir

e

NTU

1*)1(

022 *1

02( 0&

0'(*1

1)'(2

0(% %%

102 (1

22)%(' '

0%(0+

2)((*

0*1 ()

1)% &)

2&%&%& +

0&0+(

2&%)'

0*& 1)

1** **

2&*'2) *

0%*01

2(2(+

0)) 1&

1'0 0&



h

Uc

Ud

7 d

($"9s

(:9$2.o

(:9$2.o

(:9$2.o

($2.o9:

%2(0( *100' &200( 1&00& 2*00( 2120& %200( 2'(0& %&00( 2)&0&

%&'1+0 0 2)1002 % *0**12 ' 2+%'1% 1 11(*&+ '( 2''*'( ' 1''+1& '+ 2()'0+ 2 1*00'% +) 2)0112 &

1*)*)0 '

0'%2*

2&%%1' '

Persamaan untuk mendapatkan nilai efektifitas adalah :

ε

≡

$ h  hin

$ min ( hin

−  h

ou t

−  c

min

)

=

$ c  cou t −  cin

$ min ( hin

−  c

in

)

.edan$kan persamaan untuk mendapatkan niai NTU adaa# : − ln [ 1−( 1 + C ¿ ) ( ] /TU = ¿ 1 + C '2


Laporan Praktikum UOP : Heat !"#an$er *engan : ¿

C =

C mi, C max

C =C#'w

*engan : luida 6in G  terkecil luida6aks G  terbesar

*ari hasil perhitungan di atas, dapat diketahui bahwa nilai efisiensi dari aliran berlawanan arah lebih besar dikarenakan suhu keluaran air dari aliran berlawanan arah lebih besar. *engan kata lain, nilai efisiensi ini tergantung dari suhu masukan serta keluaran dari fluida dingin dan steam. -esuai dengan hasil perhitungan &ang ada, nilai C0 memiliki hubungan berbanding lurus dengan efektifitas.

.". Analisis )esalahan Adan&a kesalahan paralaks &ang mengakibatkan kesalahan pencatatan volume air •

•

dan kondensat. erjadin&a kemacetan pada keluaran dari pipa dan valve &ang memungkinkan terjadin&a perubahan nilai pada suhu sehingga suhu &ang tercatat tidak sesuai

•

dengan &ang seharusn&a. Proses pembukaan valve &ang kurang sesuai sehingga volume air dan steam serta suhu tidak optimal.

'%


Laporan Praktikum UOP : Heat !"#an$er

BAB ? )ESI3PULAN

erdasarkan percobaan &ang dilakukan, dapat ditarik kesimpulan : 1. Double =ipe Heat Exchanger berfungsi mempertukarkan suhu antara dua fluida dengan melewati dua bidang batas. idang batas pada alat penukar kalor ini berupa pipa &ang terbuat dari berbagai jenis logam sesuai dengan penggunaan dari alat tersebut. ". eberapa faktor &ang menjadi parameter unjuk kerja dari alat Double =ipe Heat Exchanger adalah faktor kekotoran (dirt factor ), luas permukaan perpindahan kalor, koefisien perpindahan kalor, beda temperatur rata7rata, jenis aliran (bilangan reynold ) dan arah aliran (co-current atau counter current ). #. aktor pengotoran akan memperkecil efisiensi 34. Parameter faktor kekotoran pada alat ini sangat mempengaruhi unjuk kerja alat tersebut. 3al ini terlihat dari koefisien perpindahan panas men&eluruh antara alat saat bersih (! $) dan saat kotor (! D) &ang akan berpengaruh pada temperatur akhir &ang diperoleh. $. Aliran fluida berlawanan akan mempun&ai selisih suhu uap dan air awal &ang relatif sama dengan selisih suhu uap dan air pada kondisi akhir. . Aliran fluida searah akan memberikan selisih suhu uap dan air awal jauh lebih besar daripada selisih suhu uap dan air pada kondisi akhir. %. Aliran counter current lebih efektif daripada aliran co current . Perpindahan panas &ang terjadi pada aliran berlawanan lebih men&eluruh, fluida panas dan fluida dingin saling bertukar panas pada titik7titik &ang memiliki perbedaan suhu &ang besar sehingga jarak suhu steam dan air keluar cukup dekat.

'&


Laporan Praktikum UOP : Heat !"#an$er D. 0ntuk kedua aliran, laju air meningkat meningkat

>d meningkat





>e meningkat



0* menurun



h! dan h i meningkat

+6* meningkat



0c

R meningkat





C0 meningkat.

''




Laporan Praktikum Heat Exchanger

Recommend Documents