BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Proses kimia sangatlah penting dalam dunia industri, terutama industri kimia.dalam proses kimia diperlukan berbagai macam kondisi operasi proses. Kondisi operasi yang tepatlah yang dapat dapat menghasilkan produk yang sesuai yang diinginkan dari suatu proses kimia. Kondisi operasi antara lain berkaitan dengan tempertur dan tekanan proses. Kondisi operasi yang sering menjadi perhatian adalah masalah temperatur. Untuk memperoleh temperatur yang diinginkan untuk proses, maka bahan kimia yang akan direaksikan harus dipanaskan atau diinginkan. Untuk itu diperlukan suatu alat penukar panas yang biasa dipakai dalam industri adalah heat exchanger. Pada heat exchanger akan terjadi peristiwa perpindahan panas. Dimana fluida yang akan didinginkan dikontakkan dengan fluida pendingin (biasanya air). Kontak antar fluida tersebut akan menyebabkan terjadinya peristiwa perpindahan panas. Perpindahan panas akan terjadi apabila ada perbedaan temperatur antara dua bagian benda. Panas akan berpindah dari temperatur tinggi ke temperatur yang lebih rendah. Panas dapat berpindah dengan tiga cara, yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi. Di dalam industri kimia masalah perpindahan energi atau panas adalah hal yang banyak dilakukan. Heat Exchanger bertujuan untuk memanfaatkan panas suatu aliran fluida untuk pemanasan fluida lain. Maka disini terjadi dua fungsi sekaligus, yaitu memanaskan fluida yang dingin dan mendinginkan fluida yang panas. Perpindahan panas dapat berlangsung secara: 1. Molekuler, yang disebut dengan konduksi. 2. Aliran yang disebut dengan perpindahan konveksi. 3. Gelombang elektromagnetik yang disebut dengan radiasi. 1
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Proses kimia sangatlah penting dalam dunia industri, terutama industri
kimia.dalam proses kimia diperlukan berbagai macam kondisi operasi proses. Kondisi
operasi yang tepatlah yang dapat dapat menghasilkan produk yang sesuai yang
diinginkan dari suatu proses kimia. Kondisi operasi antara lain berkaitan dengan
tempertur dan tekanan proses. Kondisi operasi yang sering menjadi perhatian adalah
masalah temperatur.
Untuk memperoleh temperatur yang diinginkan untuk proses, maka bahan
kimia yang akan direaksikan harus dipanaskan atau diinginkan. Untuk itu diperlukan
suatu alat penukar panas yang biasa dipakai dalam industri adalah heat exchanger.
Pada heat exchanger akan terjadi peristiwa perpindahan panas. Dimana fluida yang
akan didinginkan dikontakkan dengan fluida pendingin (biasanya air). Kontak antar
fluida tersebut akan menyebabkan terjadinya peristiwa perpindahan panas.
Perpindahan panas akan terjadi apabila ada perbedaan temperatur antara dua bagian
benda. Panas akan berpindah dari temperatur tinggi ke temperatur yang lebih rendah.
Panas dapat berpindah dengan tiga cara, yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi.
Di dalam industri kimia masalah perpindahan energi atau panas adalah hal
yang banyak dilakukan. Heat Exchanger bertujuan untuk memanfaatkan panas suatu
aliran fluida untuk pemanasan fluida lain. Maka disini terjadi dua fungsi sekaligus,
yaitu memanaskan fluida yang dingin dan mendinginkan fluida yang panas.
Perpindahan panas dapat berlangsung secara:
1. Molekuler, yang disebut dengan konduksi.
2. Aliran yang disebut dengan perpindahan konveksi.
3. Gelombang elektromagnetik yang disebut dengan radiasi.
1
Proses perpindahan panas yang terjadi di dalam heat exchanger dapat
dilaksanakan secara langsung maupun tidak langsung. Heat exchanger yang
langsung, adalah dimana fluida yang panas akan bercampur secara langsung dengan
fluida dingin (tanpa adanya pemisah) dalam suatu ruang tertentu. Misalnya jet
condersor, water injection desuperheater, dan lain-lain. Heat exchanger yang tidak
langsung adalah dimana fluida panas tidak berhubungan langsung (indirect contact)
dengan fluida dingin, jadi melalui perantara seperti pipa, tube, plate atau peralatan
jenis lain. Misalnya condesor pada turbin uap, pemanas uap lanjut dan pemanas air
pendahuluan pada ketel.
Ada beberapa heat exchanger yang umum digunakan pada industri. Alat-alat
penukar panas tersebut antara lain: double pipe, shell and tube, plate-frame, spiral,
dan lamella. Alat penukar panas yang sering digunakan adalah jenis shell and
tubeheat exchanger. Lalu bagaimana dengan alat penukar panas jenis terutama jenis
plate heat exchanger. Bagaimana prinsip dan cara kerja, jenis-jenisnya, dan dasar
hukum yang sering dipakai dalam pemecahan masalah perpindahan panas dalam
proses kimia.
1.2 Permasalahan
1. Bagaimanakah prinsip dan cara kerja dari plate heat exchanger ?
2. Apa sajakah jenis-jenis plate heat exchanger yang sering dipakai dalam
industri kimia ?
3. Apa dasar hukum yang diterapkan dalam proses pertukaran panas dengan
menggunakan plate heat exchanger ?
1.3 Tujuan
1. Mengetahui prinsip dan cara kerja plate heat exchanger.
2. Mengetahui jenis-jenis plate heat exchanger yang sering dipakai dalam
industri kimia
2
3. Mengetahui dasar hukum yang diterapkan dalam proses pertukaran panas
dengan menggunakan plate heat exchanger
1.4 Manfaat
1. Penerapan plate heat exchanger dalam proses pertukaran panas dalam proses yang
berlangsung pada suatu industri kimia
2. Penggunaan secara luas plate heat exchanger dalam dunia industri
1.5 Pembatasan Masalah
Dalam penulisan ini titik fokus pembahasan adalah mengenai prinsip, cara
kerja, jenis, dan dasar hukum yang dipakai pada proses yang terjadi pada plate heat
exchanger.
3
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Heat Exchanger
Penukar panas adalah alat yang digunakan untuk mempertukarkan panas
secara kontinue dari suatu medium ke medium lainnya dengan membawa energi
panas. Secara umum ada 2 tipe penukar panas, yaitu:
a. Direct heat exchanger, dimana kedua medium penukar panas saling kontak satu
sama lain. Yang tergolong Direct heat exchanger adalah cooling tower dimana
operasi perpindahan panasnya terjadi akibat adanaya pengontakan langsung
antara air dan udara.
b. Indirect heat exchanger, dimana kedua media penukar panas dipisahkan oleh
sekat/ dinding dan panas yang berpindah juga melewatinya. Yang tergolong
Indirect heat exchanger adalah penukar panas jenis shell and tube, pelat, dan
spiral.
2.2 Prinsip Kerja
Heat exchanger bekerja berdasarkan prinsip perpindahan panas (heat transfer),
dimana terjadi perpindahan panas dari fluida yang temperaturnya lebih tinggi ke
fluida yang temperaturnya lebih rendah. Biasanya, ada suatu dinding metal yang
menyekat antara kedua cairan yang berlaku sebagai konduktor . Suatu solusi panas
yang mengalir pada satu sisi yang mana memindahkan panasnya melalui fluida lebih
dingin yang mengalir di sisi lainnya. Energi panas hanya mengalir dari yang lebih
panas kepada yang lebih dingin dalam percobaan untuk menjangkau keseimbangan.
Permukaan area heat exchanger mempengaruhi efisiensi dan kecepatan perpindahan
panas yang lebih besar area permukaan panas exchanger, lebih efisien dan yang lebih
cepat pemindahan panasnya.
4
2.3 Kegunaan Heat Exchanger
Contoh penggunaan komersial yang lain untuk heat exchanger meliputi
pemanasan sumber air mineral dan pemanasan kolam renang , radiator rumah, air
panas pada radiator, lemari es dan alat pendingin.
Heat exchanger penting dalam pengaturan seperti memproses makanan,
proses industri, berkenaan dengan farmasi, pulp dan kertas dan industri baja. Semua
industri yang membangkitkan tenaga memerlukan alat heat exchanger tersebut.
Industri lain yang menggunakan heat exchanger meliputi industri bahan kimia,
angkatan laut, semi penghantar, petrokimia, elektronik, permobilan, tekstil dan
fasilitas perawatan air.
2.4 Jenis-jenis Heat Exchanger
Ketiga jenis utama heat exchanger ini yaitu :
a. Plate heat exchanger
Plate heat exchanger adalah salah satu tipe heat exchanger yang
menggunakan plat logam untuk memindahkan panas antara dua liquid.
Penggunaan heat exchanger ini menguntungkan dari heat exchanger konvensional
karena permukaan kontak fluida lebih luas. Plate heat exchanger merupakan suatu
kemajuan desain dasar yang membuat perpindahan panas yang cepat. Plate heat
exchanger terbagi dua ruangan, yang tipis berada di dalam, membagi dua fluida
dengan luas permukaan yang paling luas oleh plat logam. Plat tersebut
memungkinkan perpindahan panas yang paling cepat. Membuat setiap ruangan
tipis memastikan sebagian besar volume dari liquid akan mengalami kontak
dengan plat.
5
Gambar 2.1 Plate Heat Exchanger
b. Shell and Tube Heat Exchanger
Shell merupakan bagian bagian heat exchanger yang berbentuk tube yang
besar. Tube berada di dalam shell. Dua fluida yang berbeda temperatur mengalir
melalui exchanger dan terjadi pertukaran panas di dalamnya. Satu fluida mengalir
melalui tube dan yang lainnya mengalir melalui shell. Dengan menggunakan
exchanger ini maka panas tidak akan terbuang dengan sia – sia sehingga dapat