Sheel and Tube Heat Exchanger
-
Upload
furqon-badlyd -
Category
Documents
-
view
207 -
download
17
description
Transcript of Sheel and Tube Heat Exchanger
LABORATORIUM PILOT PLANTSEMESTER GANJIL TAHUN AJARAN 2015/2016
MODUL : Shell & Tube Heat Exchangers
PEMBIMBING : Ir. Emma Hermawati
Oleh :
Kelompok : VI
Nama : 1. Muhammad A. Furqon 131411016
2. Nenden K. Anggraeni 131411017
Kelas : 3 A
PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIAJURUSAN TEKNIK KIMIA
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
2015
Tanggal Praktikum : 28 September 2015
Tanggal Penyerahan : 05 Oktober 2015
BAB I
PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang
Didalam industri proses, perpindahan panas diantara dua fluida sebagian besar dilakukan
pada heat exchangers. Shell and Tube Heat Exchanger salah satu tipe yang paling umum
dimana fluida panas dan dingin tidak berkontak secara langsung satu sama lain, tetapi dipisahkan
oleh dinding pipa atau permukaan yang datar atau lonjong.
Penukar panas jenis Shell and Tube Heat Exchanger (STHE) merupakan penukar panas
paling umum dan sangat luas digunakan di industri proses. STHE terdiri dari satu bundel pipa
(tube) yang dipasang paralel dan ditempatkan dalam sebuah cangkang yang dinamakan shell.
Untuk meningkatkan efisiensi dari penukar panas ini dipasang sekat (buffle). Pemasangan sekat
bertujuan membuat aliran didalam cangkang bergolak (turbulen) yang berakibat juga
bertambahnya waktu tinggal (residence time) fluida. Namun, kerugian pemasangan sekat ini
adalah naiknya beban kerja karena bertambahnya beban pompa. Bahan penukar panas ini dipilih
berdasarkan fluida yang digunakan, biasanya terbuat dari logam dan paduannya. Selain itu
kondisi operasi dengan tekanan tinggi, sifat fluida yang korosif, dan juga suhu dalam alat yang
tidak seragam juga menjadi pertimbangan pemilihan bahan penukar panas ini.
Bentuk dan rancangan STHE sangat beragam, pemakaiannya pun dapat berupa penukar
panas biasa, kondensor, reboiler, evaporator, boiler dan lainnya.
I.2 Tujuan
1) Memahami cara kerja peralatan shell and tube.
2) Menghitung efisiensi pindah panas dari kalor yang dilepas dan kalor yang diterima fluida.
3) Menghitung koefisien pindah panas keseluruhan (U) dengan cara neraca energi dan
menggunakan persamaan empiris.
4) Mengetahui pengaruh laju alir fluida terhadap koefisien pindah panas keseluruhan (U).
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Alat penukar panas atau Heat Exchanger (HE) adalah alat yang digunakan untuk
memindahkan panas dari suatu 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 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.
2.1. Shell and Tube Heat Exchanger
Shell and tube heat exchanger merupakan jenis alat penukar panas yang banyak digunakan
pada suatu proses seperti petroleum, industri kimia, dan industri HVAC. Shell and tube heat
exchanger mengandung beberapa tube sejajar di dalam shell. Shell and tube heat exchanger
digunakan saat suatu proses membutuhkan fluida untuk dipanaskan atau didinginkan dalam
jumlah besar. Berdasarkan desainnya, shell and tube heat exchanger menawarkan area
penukaran panas yang besar dan menyediakan efisiensi perpindahan panas yang tinggi. Untuk
membuat perpindahan panas yang lebih baik dan untuk menyangga tube yang ada di dalam shell,
maka sering dipasang baffle. Efektifitas perpindahan panas meningkat dengan dipasangnya
baffle. Efektifitas meningkat seiring dangan mengecilnya jarak antar baffle hingga suatu jarak
tertentu kemudian menurun. Shell and tube heat exchanger merupakan bejana tekanan dengan
banyak tube didalamnya. Pada suatu proses, fluida mengalir melalui tube pada exchanger saat
fluida lainnya mengalir keluar tube yang berada di antara shell. Fluida pada sisi tube dan pada
sisi shell terpisah oleh tube sheet.
2.2. Prinsip Kerja Shell and Tube Heat Exchangers
Penukar panas jenis ini terdiri dari satu bundel pipa (tube) yang dipasang paralel dan
ditempatkan dalam sebuah cangkang yang dinamakan (shell). Untuk meningkatkan efisiensi dari
penukar panas ini dipasang sekat (buffle). Pemasangan sekat bertujuan membuat aliran didalam
cangkang bergolak (turbulen) yang berakibat juga bertambahnya waktu tinggal (residence time).
Namun sisi lain dari kerugian pemasangan sekat ini adalah naiknya beban kerja karena
bertambahnya beban pompa. Bahan penukar panas ini dipilih berdasarkan fluida yang
digunakan, biasanya terbuat dari logam dan paduannya. Selain itu kondisi operasi dengan
tekanan tinggi, sifat fluida yang korosif dan juga suhu dalam alat yang tidak seragam juga
menjadi pertimbangan pemilihan bahan penukar panas ini.
Jenis penukar panas shell and tube yang digunakan adalah 1 shell pass dan 2 tube pass (1-2
Exchanger) seperti gambar 1. dibawah ini.
Gambar 2.1 (1-2 Exchanger)
Alat yang digunakan dalam praktikum mempunyai ukuran :
Panjang pipa dan shell 1200 mm
Diameter shell 375 mm
Diameter pipa luar 32 mm
Diameter pipa dalam 27,8 mm
Jumlah sekat 13
Susunan tube dalam shell dapat berbentuk in-line (a) dan staggered (b)
Gambar 2.2 Susunan tube
Susunan tube yang ada didalam alat yang digunakan adalah staggered (a) dan ratio antara
Sn/D = Sp/D = 1,25.
Gambar profil temperatur dari penukar panas Shell and Tube adalah :
Gambar 2.3 Profil temperature co-current
Menghitung Koefisien Pindah Panas Keseluruhan (U)
a. Menggunakan Neraca Energi
Q=U . A .△T m
U = QA .△T m△Tm = FT . △Tlm
Harga Q dapat dihitung dari :
Q = (M.Cp.△T)1 .. Kalor yang diberikan fluida panas
= (M.Cp.△T)2 .. Kalor yang diterima fluida dingin
Efisiensi kalor yang dipertukarkan :
η=( M .Cp .△T )2( M .Cp .△T )1
x100 %
Q = Laju Alir Kalor (Watt)
A = Luas Permukaan (m2)
U = Koefisien Pindah panas Keseluruhan (W/m2.K)△Tlm = Perbedaan Suhu Logaritmik (K)
△T lm=△ T 1−△T 2
ln△ T1
△ T2
Untuk Aliran Counter-current△T1 = Thi – Tco△T2 = Tho – Tci
Untuk Aliran Co-current△T1 = Thi – Tci△T2 = Tho – Tco
Harga FT dapat diperoleh dari kurva dibawah :
Gambar 2.4
Kurva untuk menentukan harga Ft
b. Menghitung (U) Menggunakan Persamaan Empiris
Untuk pipa sepanjang L
U = 11
hi . Ai+ △ X
K . Ar+ 1
hoAo
U= 1
1hi .2 π .ri . L
+ln ( ro
ri)
K .2 π .L+ 1
ho.2 π .ro . L
hi,ho = Koefisien pindah panas konveksi inside dan outside (W/m2.K)
K = Koefisien Konduksi (W/m.K)
ri, ro = Diameter (m) inside dan outside pipa yang kecil
L = panjang pipa yang diameternya kecil (m).
Harga (ri,ro) dan L dapat diukur dari alat, harga K bahan SS-204 dapat diperoleh dari buku
referensi dan hi dan ho dihitung dari persamaan empiris.
Untuk aliran transisi
Gambar 2.5 Grafik L/D
Persamaan untuk menghitung ho
Harga m dan C dapat diperoleh dari tabel dibawah:
Harga D untuk menghitung Nre diperoleh dengan pendekatan:
Ae adalah luas efektif yang dilewati fluida diantara pipa dalam anulus, yaitu luas permukaan
penampang shell dikurangi jumlah luas penampang semua pipa.
2.3. Tipe Shell and Tube Heat Exchanger
Gambar 2.7 Two Pass Tube-Side
2.4. Aplikasi dan Penggunaan
Desain sederhana dari Shell and Tube Heat Exchangers membuat solusi pendinginan yang
ideal untuk berbagai aplikasi. Salah satu aplikasi yang paling umum adalah pendinginan cairan
hidrolik dan minyak dalam mesin, transmisi, dan paket tenaga hidrolik. Salah satu keuntungan
menggunakan Shell and Tube Heat Exchangers adalah mudah dalam perawatannya.
Shell and Tube Heat Exchangers digunakan secara luas dalam industri kimia proses,
terutama di industri minyak, karena banyak keuntungan yang diberikan lebih dari jenis penukar
panas yang lain.
BAB III
METODOLOGI PERCOBAAN
3.1 Alat dan Bahan
Seperangkat alat shell and tube yang terdiri atas sistem perpipaan air dan steam,
termometer, rotameter, dan heat exchanger
Sumber steam
Fluida (air)
3.2 Langkah Kerja
3.2.1 PercobaanMengalirkan air dingin hingga HE terisiMengalirkan steamMengatur laju alir steam hingga suhu air panas tidak melebihi 60°CMengatur laju alir fluida dingin tetap pada 5 lpmMengalirkan fluida panas dengan variasi laju alir (6 laju alir)Mencatat suhu masuk dan keluar tiap aliran fluidaMengulangi langkah 1 - 6 pada laju alir fluida dingin tetap 8 lpm dengan variasi laju alir fluida panas (6 laju alir)Mengulangi langkah 1-7 pada laju alir fluida dingin tetap dengan variasi laju alir fluida dingin (6 laju alir)
3.2.2 Mematikan AlatMematikan aliran steamMembiarkan fluida dingin tetap mengalir untuk mendinginkan HEMengosongkan HE lalu merapikan kembali peralatan
BAB IV
PENGOLAHAN DATA
Alat yang digunakan dalam praktikum mempunyai ukuran :
Panjang pipa dan shell 1200 mm
Diameter shell 375 mm
Diameter pipa luar 32 mm
Diameter pipa dalam 27,88 mm
Jumlah sekat / buffle 13
Jumlah tube 24
Aliran Co-Current
Susunan pipa dalam shell dapat berbentuk staggered :
Gambar 4.1 Susunan Tube Jenis Staggered
Susunan pipa yang ada didalam alat yang digunakan adalah staggered dan ratio antara Sn/D =
Sp/D = 1,25.
4.1 Data Pengamatan
Tabel 4.1 Data Pengamatan Laju Alir Fluida Dingin Tetap 5 LPM
NoFluida Panas (Laju Berubah) Fluida Dingin (Laju Tetap)
Laju alir (LPM) Thi (oC) Tho (oC) Laju alir (LPM) Tci (oC) Tco (oC)
1 2 60 37 5 24 342 4 70 37 5 24 353 6 70 37 5 24 344 8 55 38 5 24 355 10 48 41 5 24 366 12 43 41 5 24 37
Tabel 4.2 Data Pengamatan Laju Alir Fluida Dingin Tetap 8 LPM
NoFluida Panas (Laju Berubah) Fluida Dingin (Laju Tetap)
Laju alir (LPM) Thi (oC) Tho (oC) Laju alir (LPM) Tci (oC) Tco (oC)
1 2 82 35 8 24 342 4 74 35 8 24 343 6 59 36 8 24 354 8 46 41 8 24 375 10 40 39 8 24 366 12 35 36 8 24 35
Tabel 4.3 Data Pengamatan Laju Alir Fluida Panas Tetap 5 LPM
NoFluida Panas (Laju Tetap) Fluida Dingin (Laju Berubah)
Laju alir (LPM) Thi (oC) Tho (oC) Laju alir (LPM) Tci (oC) Tco (oC)
1 5 52 36 2 22 332 5 48 38 4 22 353 5 53 38 6 22 364 5 46 38 8 22 365 5 50 37 10 22 346 5 42 31 12 24 29
Tabel 4.4 Data Pengamatan Laju Alir Fluida Panas Tetap 8 LPM
NoFluida Panas (Laju Tetap) Fluida Dingin (Laju Berubah)
Laju alir (LPM) Thi (oC) Tho (oC) Laju alir (LPM) Tci (oC) Tco (oC)
1 8 50 35 2 24 322 8 46 34 4 24 323 8 42 32 6 24 304 8 46 31 8 24 305 8 40 31 10 24 296 8 38 31 12 24 29
4.2 Pengolahan Data
4.2.1 Laju Alir Fluida Dingin Tetap
Tabel 4.4 Efisiensi Pindah Panas pada Laju Alir Fluida Dingin 5 LPM
Laju Alir Fluida
(LPM) Thi (oC) Tho (oC) Tci (oC) Tco (oC) Q1 (Watt) Q2 (Watt) η (%)
Panas Dingin
2 5 60 37 24 34 4936.909 1041.077 21.088
4 5 70 37 24 35 12657.380 693.937 5.482
6 5 70 37 24 34 18970.642 1041.077 5.488
8 5 55 38 24 35 17101.067 1040.980 6.087
10 5 48 41 24 36 16566.496 1734.641 10.471
12 5 43 41 24 37 15752.894 1387.473 8.808
Tabel 4.5 Efisiensi Pindah Panas pada Laju Alir Fluida Dingin 8 LPM
Laju Alir Fluida (LPM)Thi (oC) Tho (oC) Tci (oC) Tco (oC) Q1 (Watt) Q2 (Watt) η (%)
Panas Dingin
2 8 82 35 24 34 7963.920 555.241 6.972
4 8 74 35 24 34 13752.599 555.241 4.037
6 8 59 36 24 35 14479.407 555.150 3.834
8 8 46 41 24 37 12153.310 2219.851 18.265
10 8 40 39 24 36 11064.838 1665.175 15.049
12 8 35 36 24 35 9156.886 555.150 6.063
Tabel 4.6 Koefisien Pindah Panas Keseluruhan (U) pada Laju Alir Dingin 5 LPM
Laju Alir Fluida
(LPM) Thi (oC) Tho (oC) Tci (oC) Tco (oC)
U
Neraca Energi
(W/m.K)
U
Empiris
(W/m.K)Panas Dingin
2 5 60 37 24 34 41.457 3.818
4 5 70 37 24 35 27.116 5.732
6 5 70 37 24 34 37.011 7.157
8 5 55 38 24 35 49.196 8.120
10 5 48 41 24 36 76.932 9.086
12 5 43 41 24 37 77.006 9.922
Tabel 4.7 Koefisien Pindah Panas Keseluruhan (U) pada Laju Alir Dingin 8 LPM
Laju Alir Fluida
(LPM) Thi (oC) Tho (oC) Tci (oC) Tco (oC)
U
Neraca Energi
(W/m.K)
U
Empiris
(W/m.K)Panas Dingin
2 8 82 35 24 34 21.639 3.132
4 8 74 35 24 34 23.443 4.168
6 8 59 36 24 35 32.165 4.748
8 8 46 41 24 37 112.939 5.238
10 8 40 39 24 36 116.955 5.563
12 8 35 36 24 35 71.126 5.843
4.2.2 Laju Alit Fluida Panas Tetap
Tabel 4.8 Efisiensi Pindah Panas pada Laju Alir Fluida Panas 5 LPM
Laju Alir Fluida
(LPM) Thi (oC) Tho (oC) Tci (oC) Tco (oC) Q1 (Watt) Q2 (Watt) η (%)
Panas Dingin
5 2 52 36 22 33 10356.988 416.626 4.023
5 4 48 38 22 35 8980.274 833.019 9.276
5 6 53 38 22 36 10349.690 832.824 8.047
5 8 46 38 22 36 8289.411 1110.588 13.398
5 10 50 37 22 34 9664.169 2082.988 21.554
5 12 42 31 24 29 6230.425 1667.093 26.757
Tabel 4.9 Efisiensi Pindah Panas pada Laju Alir Fluida Panas 8 LPM
Laju Alir Fluida
(LPM) Thi (oC) Tho (oC) Tci (oC) Tco (oC) Q1 (Watt) Q2 (Watt) η (%)
Panas Dingin
8 2 50 35 24 32 14365.283 416.636 6.936
8 4 46 34 24 32 12169.219 555.488 8.188
8 6 42 32 24 30 9966.959 833.310 9.998
8 8 46 31 24 30 12175.529 555.241 8.180
8 10 40 31 24 29 8864.108 1389.145 11.244
8 12 38 31 24 29 7758.771 1667.093 12.846
Tabel 4.10 Koefisien Pindah Panas Keseluruhan (U) pada Laju Alir Panas 5 LPM
Laju Alir Fluida
(LPM) Thi (oC) Tho (oC) Tci (oC) Tco (oC)
U
Neraca Energi
(W/m2.K)
U
Empiris
(W/m2.K)Panas Dingin
5 2 50 35 24 32 20.684 2.913
5 4 46 34 24 32 36.515 3.106
5 6 42 32 24 30 64.086 3.263
5 8 46 31 24 30 46.338 3.275
5 10 40 31 24 29 110.662 3.346
5 12 38 31 24 29 144.197 3.295
Tabel 4.11 Koefisien Pindah Panas Keseluruhan (U) pada Laju Alir Panas 8 LPM
Laju Alir Fluida
(LPM) Thi (oC) Tho (oC) Tci (oC) Tco (oC)
U
Neraca Energi
(W/m2.K)
U
Empiris
(W/m2.K)Panas Dingin
8 2 52 36 22 33 19.438 4.292
8 4 48 38 22 35 41.361 4.717
8 6 53 38 23 36 44.624 4.927
8 8 46 38 22 36 67.380 5.124
8 10 50 37 22 34 101.501 5.194
8 12 42 31 24 29 122.115 5.272
BAB V
HASIL DAN PEMBAHASAN
5.1 Hasil Percobaan
5.1.1 Pengaruh Laju Alir Fluida terhadap Efisiensi
0 2 4 6 8 10 12 140
5
10
15
20
25
Grafik Laju Alir Pemanas terhadap Efisiensi pada Laju Alir Pendingin Tetap
5 LPM8 LPM
Laju Alir Pemanas (LPM)
Efisie
nsi η
(%)
Gambar 5.1 Grafik Laju Alir Pemanas terhadap Efisiensi pada Laju Alir Pendingin Tetap
0 2 4 6 8 10 12 140
5
10
15
20
25
30
Grafik Laju Alir Pendingin terhadap Efisiensi pada Laju Alir Pemanas Tetap
5 LPM8 LPM
Laju Alir Pendingin (LPM)
Efisie
nsi η
(%)
Gambar 5.2 Grafik Laju Alir Pendingin terhadap Efisiensi pada Laju Alir Pemanas Tetap
5.1.2 Pengaruh Laju Alir Fluida terhadap Koefisien Pindah Panas Keseluruhan (U)
menggunakan Neraca Energi
0 2 4 6 8 10 12 140
20
40
60
80
100
120
140
Grafik Laju Alir Pemanas terhadap U Neraca Energi pada Laju Alir Pendingin Tetap
5 LPM8 LPM
Laju Alir Pemanas (LPM)
U (W
/m2
.K)
Gambar 5.3 Grafik Laju Alir Pemanas terhadap U Neraca Energi
pada Laju Alir Pendingin Tetap
0 2 4 6 8 10 12 140
20
40
60
80
100
120
140
160
Grafik Laju Alir Pendingin terhadap U Neraca Energi pada Laju Alir Pemanas Tetap
5 LPM8 LPM
Laju Alir Pendingin (LPM)
U (W
/m2.
K)
Gambar 5.4 Grafik Laju Alir Pendingin terhadap U Neraca Energi
pada Laju Alir Pemanas Tetap
5.1.3 Pengaruh Laju Alir Fluida terhadap Koefisien Pindah Panas Keseluruhan
menggunakan Persamaan Empiris
0 2 4 6 8 10 12 140
2
4
6
8
10
12
Grafik Laju Alir Pemanas terhadap U Pers. Empiris pada Laju Alir Pendingin Tetap
5 LPM8 LPM
Laju Alir Pemanas (LPM)
U (W
/m2.
K)
Gambar 5.5 Grafik Laju Alir Pemanas terhadap U secara Empiris
pada Laju Alir Pendingin Tetap
0 2 4 6 8 10 12 140
1
2
3
4
5
6
Grafik Laju Alir Pendingin terhadap U Pers. Empiris pada Laju Alir Pemanas Tetap
5 LPM8 LPM
Laju Alir Pendingin (LPM)
U (W
/m2.
K)
Gambar 5.6 Grafik Laju Alir Pendingin terhadap U secara Empiris
pada Laju Alir Pemanas Tetap
5.2 Pembahasan
Praktikum kali ini melakukan percobaan perpindahan panas pada alat Shell and Tube Heat
Exchanger yang bertujuan untuk menghitung efisiensi pindah panas dari kalor yang dilepas dan
kalor yang diterima fluida, menghitung koefisien pindah panas keseluruhan (U) dengan cara
neraca energi dan menggunakan persamaan empiris, dan mengetahui pengaruh laju alir fluida
terhadap koefisien pindah panas keseluruhan (U).
Shell and Tube Heat Exchanger (STHE) merupakan salah satu jenis alat penukar panas
yang memiliki beberapa tube sejajar didalam shell. Prinsip kerja pada STHE tidak jauh berbeda
dengan prinsip kerja Heat Exchanger pada umumnya yaitu terdiri dari fluida yang akan
dipanaskan atau didinginkan. Pada percobaan, kedua fluida yang dipertukarkan sejenis yaitu air.
Fluida dingin yang akan dipanaskan dialirkan didalam tube-tube yang terpasang paralel
sedangkan fluida panas yang akan dipertukarkan panasnya dilewatkan melalui shell. Sebelum
masuk shell, fluida dipanaskan menggunakan steam dari boiler. Arah aliran dalam STHE pada
percobaan adalah co-current karena fluida dingin dan fluida panas bersama-sama masuk dari
arah yang sama. Karakter penukar panas pada co-current, temperatur fluida dingin yang keluar
dari alat penukar panas tidak dapat melebihi temperatur fluida panas yang keluar dari alat
penukar panas. Salah satu faktor yang mempengaruhi perpindahan panas yang terjadi adalah
nilai laju alir dari setiap fluida. Laju alir fluida akan mempengaruhi besar waktu kontak fluida
panas dan dingin dalam Heat Exchangers dan berpengaruh pada nilai kalor yang dilepaskan dan
yang diterima fluida sehingga akan mempengaruhi efisiensi pindah panas. Untuk mengetahui
pengaruh tersebut, dilakukan variasi terhadap laju aliran masuk fluida panas dan fluida dingin.
Hasil perhitungan, efisiensi pindah panas di seluruh percobaan kurang dari 30% artinya bahwa
kinerja alat Shell & Tube Heat Exchanger kurang efisien. Penyebabnya mungkin adanya kerak
sehingga panas yang diberikan pemanas akan terlebih dahulu diterima oleh kerak tersebut.
Berdasarkan hasil percobaan, efisiensi pada fluida panas tetap lebih efisien dibandingkan
fluida dingin tetap. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 5.1 nilai efisiensi pada laju alir pendingin
tetap mengalami penurunan setelah mencapai harga efisiensi maksimum. Hal ini disebabkan
karena semakin tinggi laju alir fluida panas menyebabkan turbulensi fluida dingin didalam tube
sehingga perpindahan panas menjadi efisien. Namun, semakin tinggi laju alir fluida dingin
menyebabkan waktu tinggal semakin pendek sehingga menurunkan efisiensi pindah panas
sedangkan pada Gambar 5.2 menunjukkan nilai efisiensi berbanding lurus terhadap kenaikan
laju alir fluida dingin pada pemanas tetap. Hal ini disebabkan karena rentang suhu antara fluida
panas dan fluida dingin jauh untuk aliran co-current sehingga pada laju alir fluida panas tetap
menyebabkan pertukaran panas terhadap kenaikan laju alir fluida dingin lebih cepat
dipertukarkan.
Koefisien pandah panas keseluruhan (U) adalah koefisien proporsionalitas antara fluks
panas, Q/(A delta t), dan perbedaan temperatur, yang menjadi penggerak utama perpindahan
panas. Berdasarkan Gambar 5.3, harga U neraca energi berbanding lurus terhadap kenaikan laju
alir fluida dingin. Namun, harga U neraca energi turun ketika mencapai harga maksimum karena
mempersingkat waktu tinggalnya sehingga pertukaran panas kurang efisien. Pertukaran panas
yang kurang efisien tersebut menyebabkan perbedaan temperatur fluida dingin keluar dan masuk
masih besar. Gambar 5.4 menunjukkan harga U neraca energi berbanding lurus pada fluida
panas tetap terhadap kenaikan laju alir fluida dingin. Hal ini menunjukkan bahwa panas yang
diberikan pemanas diterima fluida dingin secara efisien. Gambar 5.5, dan Gambar 5.6,
menunjukkan harga U empiris berbanding lurus terhadap kenaikan laju alir fluida baik pada
fluida dingin tetap maupun fluida panas tetap. Hal ini disebabkan karena kenaikan laju alir
menambah beban panas pada Heat Exchanger. Nilai U secara neraca energi berbeda dengan
menggunakan persamaan empiris. Hal ini disebabkan karena nilai U secara neraca energi
dipengaruhi oleh perbedaan temperatur antara permukaan padat dengan luas permukaan kontak
dengan fluida sedangkan U empiris dipengaruhi oleh rejim aliran, luas permukaan transfer
panas fluida panas pada tube, konduktivitas termal bahan tube, dan luas permukaan transfer
panas tube terhadap air pendingin.
BAB VI
KESIMPULAN
1. Efisiensi mengalami penurunan setelah mencapai harga maksimum terhadap kenaikan
laju alir pada fluida dingin tetap
2. Efisiensi berbanding lurus terhadap kenaikan laju alir fluida pada pemanas tetap
3. Nilai koefisien perpindahan panas keseluruhan (U) menggunakan neraca energi lebih
besar dibandingkan dengan menggunakan persamaan empiris
4. Nilai koefisien perpindahan panas keseluruhan (U) berbanding lurus terhadap kenaikan
laju alir fluida
DAFTAR PUSTAKA
Geankoplis, Christie J. 1978. Transport Processes and Unit Operations 3rd ed. London :
Prentice-Hall International, Inc.
Meylin, dkk. 2014. Laporan Praktikum Pilot Plant Shell and Tube Heat Exchanger. Politeknik
Negeri Bandung. Jurusan Teknik Kimia.
_____. https://id.wikipedia.org/wiki/Koefisien_pindah_panas. [diunduh 31 September 2015].
_____. https://www.academia.edu/8749643/heat_exchanger. [diunduh 30 Septemer 2015].