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].