Laporan Kel 1

LABORATORIUM TEKNIK KIMIA 2

SEMESTER GENAP TAHUN AJARAN 2014/2015

MODUL

: Plate Heat ExchangerPEMBIMBING: Ir. Umar Khayam

Tanggal Praktikum: 1 Juni 2015

Tanggal Penyerahan: 20 Juni 2015

Oleh :

Kelompok: I

Nama: Rima Agustin M (131411061) Kelas: 2A

PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA

JURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2015PENDAHULUAN

Latar Belakang

Alat perpindahan panas ada berbagai tipe dan model yang banyak ragamnya. Secara garis besar terbagi menjadi tiga macam, yaitu double pipe, shell & tube dan plate heat exchanger. Masing-masing jenis digunakan berdasarkan keperluan dan pertimbangan teknis dan ekonominya, begitu pula dengan ukuran kapasitasnya.

Penukar panas jenis Plate Heat Exchanger sangat efektif dalam meindahkan kalor, luas permukaan pindah panas yang besar, juga drop tekanan yang rendah. Kelebihan yang menonjol lainnya adalah konstruksi yang tersusun berjajar dan kemudahnnya bongkar untuk membersihkan apabila ada kotoran. Satu kelemahan Plate heat Exchanger adalah operasinya tidak dapat digunakan untuk tekanan tinggi dikarenakan strukturnya yang mengandalkan sekat (seal karet) tidak mampu menahan tekanan tinggi dari kebocoran.

Penggunaan paling populer adalah untuk industry minuman seperti juice dan susu pada saat sterilisasi.

Tujuan Percobaan

Dari praktikum ini, mahasiswa diharapkan mampu:

Memahami konsep perpindahan panas yang terjadi di dalam PHE khususnya konduksi dan konveksi.

Mengetahui pengaruh laju alir fluida terhadap koefisien pindah panas keseluruhan (U).

Menghitung koefisien pindah panas keseluruhan (U) pada plat menggunakan persamaan neraca energi dan menggunakan empiris.

Menghitung efisiensi kalor yang dilepas fluida panas terhadap kalor yang diterima fluida dingin.

LANDASAN TEORI

Plate Heat Exchanger

Dalam peralatan PHE, panas dipindahkan dengan semua cara, namun yang dominan terjadi dengan dua cara secara simultan, yaitu dengan konduksi dan konveksi.

Perpindahan kalor secara konduksi, perpindahan ini biasanya terjadi pada benda padat, panas merambat dari satu bagian ke bagian lain secara merambat tanpa ada material yang berpindah.

Perpindahan kalor secara konveksi, perpindahan ini terjadi karena adanya aliran massa yang berpindah. Aliran massa tersebut bisa terjadi secara difusi maupun adanya tenaga dari luar. Tenaga dari luar tersebut bisa berupa pengadukan maupun fluida mengalir.

Penukar panas pada PHE terdiri dari susunan lempeng sesuai dengan luas permukaan yang diperlukan. Adapun syarat terjadinya perpindahan panas yaitu adanya perbedaan temperatur.

Manfaat dari Plate heat Exchanger (PHE) yaitu sebagai system pemanas atau pendingin dari suatu system produksi. Meskipun terdapat beberapa system lain, PHE memiliki kinerja yang baik dan sulit ditandingi system lain. Salah satu contohnya pada industri susu, jus dan permen. Pada industri permen system PHE digunakan sebagai pemanas permen yang akan dicetak, dengan digunakannya system PHE, maka permen yang dihasilkan jauh lebih bening dibandingkan dengan menggunakan system pemanas lainnya.

Bilangan tak berdimensi yang berkaitan dengan perpindahan panas ada 3, yaitu:

Bilangan Reynolds

Bilangan Reynold merupakan salah satu bilangan yang tidak berdimensi yang sangat penting dalam mekanika fluida dan dapat digunakan seperti halnya dengan bilangan yang tidak berdimensi lainnya. Untuk memberikan kriteria dalam menentukan dynamic similitude. Jika dua pola aliran yang mirip secara geometris, mungkin pada fluida yang berbeda dan laju alir yang berbeda pula, memiliki nilai bilangan tidak berdimensi yang relevan dan keduanya disebut mempunyai kemiripan dinamis

Rumus bilangan Reynolds umumnya diberikan sebagai berikut: dengan:

vs - kecepatan fluida,

L - panjang karakteristik,

- viskositas absolut fluida dinamis,

- viskositas kinematik fluida: = / ,

- kerapatan (densitas) fluida.

Bilangan Nusselt

Bilangan Nusselt adalah rasio pindah panas konveksi dan konduksi normal terhadap batas dalam kasus pindah panas pada permukaan fluida; bilangan Nusselt adalah satuan tak berdimensi yang dinamai menggunakan nama Wilhelm Nusselt. Komponen konduktif diukur di bawah kondisi yang sama dengan konveksi dengan kondisi fluida stagnan atau tidak bergerak.

Aliran panas konduksi dan konveksi sifatnya sejajar satu sama lainnya dan terhadap permukaan normal terhadap bidang batas, sehingga

di mana:

L = panjang karakteristik

kf = konduktivitas termal fluida

h = koefisien pindah panas konvektif

Pemilihan panjang karakteristik harus searah dengan ketebalan dari lapisan batas. Contoh dari panjang karakteristik misalnya diameter terluar dari silinder pada aliran yang mengalir di luar silinder, tegak lurus terhadap aksis silinder. Selain itu, panjang papan vertikal terhadap konveksi alami yang bergerak ke atas dan diameter bola yang berada di dalam aliran konveksi juga merupakan panjang karakteristik. Untuk bangun yang lebih rumit, panjang karakteristik bisa dihitung dengan membagi volume terhadap luas permukaannya.Untuk konveksi bebas, rataan bilangan Nusselt dinyatakan sebagai fungsi

dari bilangan Rayleigh dan bilangan Prandtl. Dan untuk konveksi paksa, rataan bilangan Nusselt adalah fungsi daribilangan Reynolds dan bilangan Prandtl. Hubungan empiris untuk berbagai geometri terkait konveksi menggunakan bialangan Nusselt didapatkan melalui eksperimen.

Pindah massa terkait dengan bilangan Nusselt adalah bilangan Sherwood.

Bilangan Prandtl

Bilangan yang tak berdimensi yang merupakan fungsi dari sifat-sifat fluida. Bilangan prandtl didefinisikan sebagai perbandingan viskositas kinematik terhadap difusitas termal fluida yaitu:

Npr = v/ = cp / k

Dimana v adalah viskositas kinematis termal dan alfa adalah termal difusi rate.

Koefisien Pindah Panas Keseluruhan (U)

Koefisien perpindahan panas total didefinisikan sebagai koefisien hambatan termal total menuju perpindahan panas diantara dua fluida. Koefisien perpindahan panas total juga didefinisikan sebagai hasil gabungan proses konduksi dan konveksi dengan memperhitungkan hambatan diantara fluida yang dipisahkan oleh lapisan komposit dan dinding silinder.

Dalam melakukan analisis untuk menentukan seberapa tinggi koefisien perpindahan panas total saat proses maka dapat diperoleh melalui persamaan.

U:Koefisien perpindahan panas total (W/m2.K)

ho:Koefisien konveksi di luar pipa (kJ/kg)

ro:Jari-jari luar (m)

Rf,o:Representative Cooling factors luar pipa (m2.K/W)

hi:Koefisien konveksi di dalam pipa (kJ/kg)

ri:Jari-jari dalam (m)

Rf,i:Representative Cooling factors dalam pipa (m2.K/W)

K:Koefisien konveksi (W/m.K)

Persamaan dalam hitungan neraca energi, nilai koefisien pindah panas keseluruhan bergantung pada perbedaan temperatur logaritmik (K). tetapi jika menggunakan persamaan empiris, nilai koefisien pindah panas keseluruhan tidak bergantung pada temperatur (K), melainkan bergantung pada panas masuk, panas keluar serta koefisien konduksi (W/mK).

Menghitung koefisien Pindah Panas Keseluruhan (U) a) Menggunakan Neraca EnergiQ = U.A.Tim

U = .

Harga Q dapat dihitung dari :

= (M.Cp.T)1 .. Kalor yang diberikan fluida panas = (M.CP. T)2 .. Kalor yang diterima fluida panas

Efisiensi Kalor yang dipertukarkan

=

. . 2100%

. . 1

Q= Laju alir Kalor (Watt)

A= Luas Permukaan (m2)

U= Koefisien Pindah Panas Keseluruhan (W/m2.K)

Tim= Perbedaan Suhu Logaritmik (K)

FThi

l

u

Tho

i

d

Tco

Tci

T

Heat Transfered

= 1 2 1 2

T1 = Thi Tco

T2 = Tho Tci

b) Menggunakan Persamaan Empiris untuk satu lempeng

X h1,h2 K . =

1

1++1

Tebal lempeng (m)

koefisien pindah panas konveksi inside & outside (W/m2.K)

Koefisien Konduksi (W/m.K)

Harga X dapat diukur pada alat, harga K bahan SS-204 dapat diperoleh dari buku referensi dan hi dan ho dihitung dari persamaan empiris.

Dari buku referensi Christe John Geankoplis :

Untuk Nre 3.105 (Laminar)NNu = 0.6640.5. 1/3

Untuk Nre 3.105 (Turbulen)NNu = 0.03660.81/3NRe =, NNu = , Npr =

Harga v,L diperoleh dari percobaan, kemudian memasukkan harga sifat fisik air yang diperoleh dari buku referensi, dapat dihitung hi dan ho.

PERCOBAAN

Alat dan Bahan

Seperangkat alat PHE

Gelas beaker Plastik 2000 mL

Gelas kimia 1000 mL

Thermometer

Stopwatch

Air

Prosedur Kerja

Memanaskan fluida (air) di drum sampai suhu yang dikehendaki

Menyiapkan air dingin

Mempersiapkan PHE, saluran-saluran, alat ukur dan termometer

Menyiapkan listrik untuk aliran pompa

Menyalakan pompa dan mengatur laju alir

Mengambil data sesuai dengan data pengamatan

Melakukan prosedur diatas hingga mendapatkan data yang diperlukan

Mematikan pemanas kompor pada tangki air panas

Mematikan aliran fluida panas

Mematikan aliran fluida dingin

Merapihkan, membersihkan peralatan seperti semula44. PENGOLAHAN DATA4.1 Kalibrasi Laju Alir Fluida Panas dan Fluida DinginTabel 1. Kalibrasi laju alir volume fluida panas (berdasarkan data kelompok lain)NoLaju Alir (L/s)Waktu (s)Fluida Panas

V1 (L)V2 (L)V rata-rata (L)Laju Alir (L/s)10,021100,220,20,210,02120,049100,490,480,4850,048530,075100,760,740,750,07540,10250,520,50,510,10250,13250,650,670,660,13260,16250,820,80,810,162

Tabel 2. Kalibrasi laju alir volume fluida dinginNoLaju Alir (L/s)Waktu (s)Fluida Dingin

Volume (L)Laju Alir (L/s)1.0,028100,230,0232.0,056100,520,0523.0,083100,770,0774.0,111101,140,1145.0,139101,510,1516.0,167101,640,164

4.2 Laju Alir Fluida Panas Tetap dan Laju Alir Fluida Dingin Berubah (Run-1)Tabel 3. Laju alir fluida panas tetap dan laju alir fluida dingin berubah

No

Fluida Panas (Laju Tetap)Fluida dingin (Laju Berubah)

Laju Alir (L/s)Thi (K)Tho(K)Laju Alir(L/s)Tci(K)Tco(K)10,0563443260,05629832220,0563433210,08329831730,0563423160,11129831340,0563413140,13929831150,0563403110,167298308

Tabel 4. Data literatur sifat fisik fluida air pada laju alir fluida panas tetap dan laju alir fluida dingin berubahNoLaju alir (L/s)Thi(k)(kg/m.s)(kg/m3)Tho(K)(kg/m.s)(kg/m3)

PanasDingin

10,0560,0563440,0004015977,303260,0005243986,693520,0560,0833430,0004069977,893210,0005698988,968730,0560,1113420,0004126978,433160,0006226991,058740,0560,1393410,0004183978,983140,0006458991,894750,0560,1673400,0004242979,523110,0006834992,9875

Tabel 5. Kalor yang diberikan fluida panasNoLaju Alir Kalibrasi (L/s)Laju Alir Massa (kg/s)Cp (kJ/kg.K)T1 (K)Q1 (watt)10,0560,0564,2225174,4020,0560,0564,2266115,2030,0560,0564,2296820,8040,0560,0564,2307056,0050,0560,0564,2327526,40

Tabel 6. Kalor yang diterima fluida dinginNoLaju Alir Kalibrasi (L/s)Laju Alir Massa (kg/s)Cp (kJ/kg.K)T2 (K)Q2 (watt)10,0530,0534,2286229,6220,0820,0824,2237936,8630,1120,1124,2188499,8940,1430,1434,2169589,6250,1730,1734,2139444,32

Tabel 7. Efisiensi kalor pada laju alir fluida panas tetap dan fluida dingin berubahNoLaju Alir (L/s)Laju Alir Kalor (Watt)Efisiensi(%)

PanasDinginQ1Q2

10,0560,0565174,406229,6283,0620,0560,0836115,207936,8677,0530,0560,1116820,808499,8980,2540,0560,1397056,009589,6273,5850,0560,1677526,409444,3279,69

Tabel 8. Perbedaan suhu logaritmik pada laju alir fluida panas tetap dan fluida dingin berubahNoLaju alir (L/s)Perubahan Suhu (K)Tlm (K)

PanasDinginT1T2

10,0560,056222824,8820,0560,083262324,4730,0560,111291823,0640,0560,139301622,2750,0560,167321321,09

Tabel 9. Koefisien pindah panas keseluruhan pada laju alir fluida panas tetap dan fluida dingin berubahNoLaju alir (L/s)Q(watt)A(m2) Tlm(K)U(W/m2 .K)

PanasDingin

10,0560,0566229,62124,88250,3920,0560,0837936,86124,47324,3530,0560,1118499,89123,06368,6040,0560,1399589,62122,27430,6150,0560,1679444,32121,09447,81

Tabel 10. Koefisien pindah konveksi inside pada laju alir fluida panas tetap dan fluida dingin berubahNoLaju Alir (L/s)Bilangan Tak Berdimensih inside (W/m2K)

PanasDinginNre insideNu insideNpr inside

10,0560,05612,6780,65910,0217551,5820,0560,08312,5150,65780,0220550,5030,0560,11112,3500,65650,0223549,3940,0560,13912,1890,65520,0226548,2950,0560,16712,0250,65380,0229547,15

Tabel 11. Koefisien pindah konveksi outside pada laju alir fluida panas tetap dan fluida dingin berubahNoLaju Alir (L/s)Bilangan Tak Berdimensih outside (W/m2K)

PanasDinginNre outsideNu outsideNpr outside

10,0560,0569,8010,28490,0283238,4620,0560,0839,0390,28940,0307242,2130,0560,1118,2900,29430,0336246,2540,0560,1397,9990,29630,0349247,9550,0560,1677,5670,29940,0369250,57

Tabel 12. Koefisien pindah panas keseluruhan secara empiris (untuk satu lempeng) pada laju alir fluida panas tetap dan fluida dingin berubahNoLaju Alir (L/s)A (m2)X (m)K (W/m.K)h inside(W/m2.K)h outside(W/m2.K)U empiris

PanasDingin

10,0560,0560,040,00377,83551,58238,464135,5820,0560,0830,040,00377,83550,5242,214178,0030,0560,1110,040,00377,83549,39246,254223,2240,0560,1390,040,00377,83548,29247,954240,5450,0560,1670,040,00377,83547,15250,574268,32

4.3 Laju Alir Fluida Panas Berubah dan Laju Alir Fluida Dingin Tetap (Run-1)Tabel 13. Laju alir fluida panas berubah dan laju alir fluida dingin tetap

No

Fluida Panas (Laju Berubah)Fluida Dingin (Laju Tetap)

Laju Alir (L/s)Thi (K)Tho (K)Laju Alir (L/s)Tci (K)Tco (K)10,0563343200,05629831620,0833413300,05629832130,1113423310,05629832240,1393423320,05629832250,1673423340,056298323

Tabel 14. Data literatur sifat fisik fluida air pada laju alir fluida panas berubah dan laju alir fluida dingin tetapNoLaju alir (L/s)Thi(k)(kg/m.s)(kg/m3)Tho(K)(kg/m.s)(kg/m3)

PanasDingin

10,0560,0563340,0004659982,783200,0005798989,3920,0830,0563410,0004183978,983300,0004920984,7630,1110,0563420,0004126978,433310,0004843984,2840,1390,0563420,0004126978,433320,0004771983,8050,1670,0563420,0004126978,433340,0004629982,78

Tabel 15. Kalor yang diberikan fluida panasNoLaju Alir Kalibrasi (L/s)Laju Alir Massa (kg/s)Cp (kJ/kg.K)T1 (K)Q1 (Watt)10,0560,0564,2184233,620,0830,0834,220697230,1110,1114,220932440,1390,1394,2201167650,1670,1674,21913326,6

Tabel 16. Kalor yang diterima fluida dinginNoLaju Alir Kalibrasi (L/s)Laju Alir Massa (kg/s)Cp (kJ/kg.K)T2 (K)Q2 (Watt)10,0530,0534,2224897,220,0530,0534,2327123,230,0530,0534,2337345,840,0530,0534,2347568,450,0530,0534,2368013,6

Tabel 17. Efisiensi kalor pada laju alir fluida panas berubah dan laju air fluida dingin tetapNoLaju Alir (L/s)Laju Alir Kalor (Watt)Efisiensi(%)

PanasDinginQ1Q2

10,0560,0564233,604897,2086,4520,0830,0564233,607123,2059,4330,1110,0566972,007345,8094,9140,1390,0569324,007568,40123,2050,1670,05611676,008013,60145,70

Tabel 18. Perbedaan suhu logaritmik pada laju alir fluida panas berubah dan laju alir fluida dingin tetapNoLaju Alir (L/s)Perubahan Suhu (K)Tlm (K)

PanasDinginT1T2

10,0560,056182219,9320,0830,056203225,5330,1110,056203325,9640,1390,056203426,3850,1670,056193626,60

Tabel 19. Koefisien pindah panas keseluruhan pada laju alir panas berubah dan laju alir dingin tetapNoLaju Alir (L/s)Q (Watt)A (m2) Tlm (K)U (W/m2.K)

PanasDingin

10,0560,0564233,6119,93212,4220,0830,0564233,6125,53165,8330,1110,0566972125,96268,5740,1390,0569324126,38353,4550,1670,05611676126,6438,95

Tabel 20. Koefisien pindah konveksi inside pada laju alir fluida panas berubah dan fluidadingin tetapNoLaju Alir (L/s)Bilangan Tak Berdimensih inside (W/m2K)


10,0560,05610,9860,6450,025539,5720,0830,05618,0660,7980,023667,5030,1110,05624,4800,9240,022773,4840,1390,05630,6551,0340,022865,5550,1670,05636,8301,1340,022948,73

Tabel 21. Koefisien pindah konveksi outside pada laju alir fluida panas berubah dan fluidadingin tetapNoLaju Alir (L/s)Bilangan Tak Berdimensih outside (W/m2.K)


10,0560,0568,8870,2900,031243,0020,0830,05615,4500,2990,027249,9530,1110,05620,9780,3110,026260,3340,1390,05626,6570,3210,026268,4950,1670,05632,9710,3280,025274,43

Tabel 22. Koefisien pindah panas keseluruhan secara empiris (untuk satu lempeng) pada laju alir fluida panas berubah dan fluida dingin tetapNoLaju Alir (L/s)A (m2)X (m)K (W/mK)h inside(W/m2K)h outside(W/m2K)U empiris

PanasDingin

10,0560,0560,040,00377,83539,572434161,7420,0830,0560,040,00377,83667,5249,954514,6930,1110,0560,040,00377,83773,48260,334833,0840,1390,0560,040,00377,83865,55268,495082,9450,1670,0560,040,00377,83948,73274,435278,16


No


Laju Alir (L/s)Thi (K)Tho(K)Laju Alir(L/s)Tci(K)Tco(K)10,0833363270,05629831920,0833413250,08329831830,0833393200,11129831440,0833383180,13929831350,0833383160,167298310


PanasDingin

10,0830,0563360,000449981,693270,000516986,2120,0830,0833410,000418978,983250,000533987,1830,0830,1113390,000430980,063200,000580989,3940,0830,1393380,000436980,613180,000601990,2250,0830,1673380,000436980,613160,000623991,06




PanasDinginQ1Q2

10,0830,0565841,076673,3687,5320,0830,0837880,779328,8284,4830,0830,1118575,5610157,7084,4240,0830,1398580,3111552,6074,2750,0830,1679609,9412487,3476,96


PanasDinginT1T2

10,0830,056172922,46820,0830,083232724,94730,0830,111252223,46840,0830,139252022,40750,0830,167281822,633


PanasDingin

10,0830,0565841,07122,468259,96820,0830,0837880,768124,947315,90630,0830,1118575,555123,468365,41440,0830,1398580,306122,407382,92850,0830,1679609,943122,633424,599



10,0830,05616,9300,79080,024661,81120,0830,08318,1380,79920,023668,84230,0830,11117,6540,79590,023666,08040,0830,13917,4110,79420,024664,66550,0830,16717,4110,79420,024664,665



10,0830,05614,8160,77460,028648,25420,0830,08314,3570,77080,029645,07430,0830,11113,2250,76090,031636,77740,0830,13912,7770,75680,032633,31350,0830,16712,3370,75260,034629,797


PanasDingin

10,0830,0560,040,00377,83661,811648,2548084,9820,0830,0830,040,00377,83668,842645,0748106,6830,0830,1110,040,00377,83666,080636,7778037,8740,0830,1390,040,00377,83664,665633,3138007,5350,0830,1670,040,00377,83664,665629,7977984,99


No




PanasDingin

10,0560,0833350,000456982,243160,000623991,0620,0830,0833370,000443981,153200,000580989,3930,1110,0833370,000443981,153240,000542987,6640,1390,0833370,000443981,153260,000524986,6950,1670,0833360,000449981,693260,000524986,69

Tabel 35. Kalor yang diberikan fluida panasNoLaju Alir Kalibrasi (L/s)Laju Alir Massa (kg/s)Cp (kJ/kg.K)T1 (K)Q1 (Watt)10,0550,0554,2245500,5220,0820,0824,2248241,6630,1090,1094,22210073,1440,1360,1364,22112019,0950,1640,1644,21913056,51



PanasDinginQ1Q2

10,0560,0835500,526243,67113,5120,0830,0838241,667618,2892,4430,1110,08310073,148987,7089,2240,1390,08312019,099669,6080,4550,1670,08313056,519669,5674,06


PanasDinginT1T2

10,0560,083241820,85620,0830,083242222,98530,1110,083222623,94440,1390,083212824,33250,1670,083192823,210


PanasDingin

10,0560,0835500,52120,856263,73320,0830,0838241,66122,985358,55930,1110,08310073,14123,944420,69040,1390,08312019,09124,332493,95450,1670,08313056,51123,210562,540



10,0560,08311,1280,64430,025539,19520,0830,08317,1730,79250,024663,26230,1110,08322,8860,91510,024765,80940,1390,08328,6081,02310,024856,20050,1670,08333,8601,11840,024935,943



10,0560,0838,2250,61450,034514,22720,0830,08313,2250,76090,031636,77730,1110,08318,8270,88770,029742,92740,1390,08324,3070,99760,028834,83450,1670,08329,1861,09290,028914,606


PanasDingin

10,0560,0830,040,00377,83539,195514,2276514,1120,0830,0830,040,00377,83663,262636,7778021,4230,1110,0830,040,00377,83765,809742,9279292,3640,1390,0830,040,00377,83856,200834,83410397,8750,1670,0830,040,00377,83935,943914,60611361,81


No




PanasDingin

10,1110,0563360,000449981,693280,000508985,7320,1110,0833360,000449981,863230,000551988,1330,1110,1113350,000456982,243220,000560988,5540,1110,1393330,000470983,313180,000601990,2250,1110,1673320,000477983,803160,000623991,06




PanasDinginQ1Q2

10,1110,0567788,096900,09112,8720,1110,0839164,068646,16105,9930,1110,1119167,5311071,7782,8040,1110,13910095,3411552,6087,3950,1110,16710559,4012487,3484,56


PanasDinginT1T2

10,1110,056173022,88820,1110,083202522,40730,1110,111202421,93940,1110,139222020,98450,1110,167231820,398


PanasDingin

10,1110,0567788,09122,888340,27020,1110,0839164,06122,407408,98030,1110,1119167,53121,939417,86040,1110,13910095,34120,984481,09450,1110,16710559,40120,398517,669



10,1110,05622,5730,91310,024764,19420,1110,08322,5970,91340,024764,37130,1110,11122,2570,91120,025762,53840,1110,13921,6240,90710,025759,16250,1110,16721,3090,90510,026757,426



10,1110,05620,0600,89660,027750,33620,1110,08318,5310,88550,030741,08630,1110,11118,2300,88320,030739,16740,1110,13917,0370,87380,032731,28750,1110,16716,4490,86900,034727,228


PanasDingin

10,1110,0560,040,00377,83764,194750,3369328,8820,1110,0830,040,00377,83764,371741,0869272,3730,1110,1110,040,00377,83762,538739,1679249,5640,1110,1390,040,00377,83759,162731,2879180,2450,1110,1670,040,00377,83757,426727,2289144,47


No




PanasDingin

10,0560,1113310,000484984,283100,000697993,3320,0830,1113310,000484984,283140,000646991,8930,1110,1113300,000492984,763170,000611990,6440,1390,1113290,000500985,243180,000601990,2250,1670,1113290,000500985,243200,000580989,39

Tabel 55. Kalor yang diberikan fluida panasNoLaju Alir Kalibrasi (L/s)Laju Alir Massa (kg/s)Cp (kJ/kg.K)T1 (K)Q1 (Watt)10,0550,0554,2255741,6220,0820,0824,2237923,4530,1090,1094,2219650,6640,1370,1374,21810345,0750,1640,1644,21711724,36



PanasDinginQ1Q2

10,0560,1115741,625562,6596,8820,0830,1117923,457406,1593,4730,1110,1119650,668783,6891,0240,1390,11110345,079242,0889,3450,1670,11111724,3610157,7086,64


PanasDinginT1T2

10,0560,111251217,71220,0830,111231619,28930,1110,111211919,98340,1390,111182018,98250,1670,111172219,393


PanasDingin

10,0560,1115741,62117,712324,16720,0830,1117923,45119,289410,78130,1110,1119650,66119,983482,93640,1390,11110345,07118,982544,98150,1670,11111724,36119,393604,576



10,0560,11110,5000,63850,026534,36520,0830,11115,7610,78210,026654,53930,1110,11120,6830,90090,027753,91940,1390,11125,4671,00480,027840,93250,1670,11130,5421,10060,027921,103



10,0560,1117,3630,60370,038505,22120,0830,11111,9030,74830,035626,22330,1110,11116,7430,87140,033729,27740,1390,11121,2960,97700,032817,60450,1670,11126,4501,07610,031900,538


PanasDingin

10,0560,1110,040,00377,83534,365505,2216427,9620,0830,1110,040,00377,83654,539626,2237903,3530,1110,1110,040,00377,83753,919729,2779136,8740,1390,1110,040,00377,83840,932817,60410200,8050,1670,1110,040,00377,83921,103900,53811187,45

4.8 Grafik Hasil Pengolahan Data4.8.1 Kalibrasi Laju Alir Fluida Panas dan Fluida DinginChart1

0.028

0.056

0.083

0.111

0.139

0.167

Y-Values

Laju Alir Terukur (L/s)

Laju Alir Flowmeter (L/s)

Kurva Kalibrasi Fluida Panas

Sheet1

X-ValuesY-Values

0.0230.028

0.0520.056

0.0770.083

0.1140.111

0.1510.139

0.1640.167

Gambar 4.1 Kurva Kalibrasi Laju Alir Fluida Panas

Chart1

0.028

0.056

0.083

0.111

0.139

0.167

Y-Values



Kurva Kalibrasi Fluida Dingin

Sheet1

X-ValuesY-Values

0.0230.028

0.0520.056

0.0770.083

0.1140.111

0.1510.139

0.1640.167

Chart1

0.028

0.056

0.083

0.111

0.139

0.167

Y-Values



Kurva Kalibrasi Fluida Dingin

Sheet1

X-ValuesY-Values

0.0230.028

0.0520.056

0.0770.083

0.1140.111

0.1510.139

0.1640.167

Gambar 4.2 Kurva Kalibrasi Laju Alir Fluida Dingin

Kurva U dan pada Laju Alir Fluida Panas Tetap dan Fluida Dingin Berubah

Gambar 4.3 Hubungan antara U terhadap perubahan laju alir fluida dingin

Gambar 4.4 Hubungan antara efisiensi kalor terhadap perubahan laju alir fluida dingin

Kurva U dan pada Laju Alir Fluida Panas Tetap dan Fluida Dingin Berubah

Gambar 4.5 Hubungan antara U terhadap perubahan laju alir fluida panas

Gambar 4.6 Hubungan antara efisiensi kalor terhadap perubahan laju alir fluida panas

PEMBAHASAN

Pada paktikum kali ini dilakukan percobaan perpindahan panas menggunakan alat penukar panas. Alat penukar panas yang digunakan adalah Plate Heat Exchanger (PHE). Praktikum ini bertujuan agar dapat memahami konsep perpindahan panas yang terjadi di dalam PHE khususnya konduksi dan konveksi, mengetahui pengaruh laju alir fluida terhadap koefisien pindah panas keseluruhan, menghitung koefisien pindah panas keseluruhan pada pelat menggunakan persamaan neraca energi dan menggunakan empiris, serta menghitung efisiensi kalor yang dilepas fluida panas terhadap kalor yang diterima fluida dingin.

Prinsip kerja Plate Heat Exchanger terdiri dari sejumlah pelat tipis yang dipasang pada suatu rangka dan ditekan rapat satu sama lain. Antara pelat satu dan pelat yang lain terdapat celah-celah sempit dimana fluida yang akan bertukar panas mengalir secara berselang-seling atau disebut juga aliran counter flow tanpa berkontak secara langsung. Arah aliran tersebut bertujuan supaya perpindahan panas berlangsung cepat. Pada sudut-sudut pelat terdapat lubang yang apabila pelat-pelat tersusun rapat akan membentuk saluran masuk dan keluar fluida. Dalam praktikum digunakan PHE dengan jumlah pelat 25 buah dan permukaan pelat yang bergelombang. Hal ini bertujuan untuk mengefisienkan panas dengan menambah luas permukaan pelat atau medium yang dilalui. Fluida panas mengalir melalui lubang bawah dalam urutan pelat ganjil kemudian mengalir menempati luas permukaan pelat dan keluar menuju urutan pelat ganjil berikutnya melalui lubang atas sedangkan fluida dingin mengalir dari lubang atas dalam urutan pelat genap kemudian mengalir menempati luas permukaan pelat dan keluar menuju urutan pelat genap berikutnya melalui lubang bawah. Perpindahan panas dalam Plate Heat Exchanger terjadi dengan dua cara yaitu konduksi dimana terjadi perpindahan panas melalui medium berupa pelat sehingga fluida dingin menerima panas dari fluida panas. Kemudian dengan cara konveksi dimana terjadi perpindahan panas karena adanya fluida yang bergerak. Pada praktikum ini dilakukan variasi laju alir fluida dimana ketika laju alir fluida panas tetap maka laju alir fluida dingin berubah dan begitu pula sebaliknya. Berdasarkan grafik hasil percobaan diperoleh harga koefisien pindah panas keseluruhan (U) berbanding lurus dengan meningkatnya laju alir fluida. Berdasarkan literatur, hal ini sesuai dengan persamaan neraca energi koefisien pindah panas keseluruhan (U). Namun, harga U pada variasi laju alir fluida panas tetap lebih kecil daripada laju alir fluida panas berubah. Selain itu, harga U dengan menggunakan persamaan neraca energi berbeda dengan harga U menggunakan persamaan empiris. Perbedaan ini disebabkan karena adanya panas yang hilang ke lingkungan serta pada saat melakukan praktikum, fluida panas yang keluar sebagian tertampung kembali ke tangki umpan fluida panas sehingga menyebabkan perubahan suhu pada tangki umpan fluida panas. Nilai U atau koefisien pindah panas keseluruhan bergantung kepada semua variabel yang mempengaruhi proses perpindahan panas seperti luas permukaan, sifat aliran fluida, properti fluida, dan kecepatan fluida.Efisiensi kalor yang dipertukarkan untuk laju alir fluida panas tetap dan fluida dingin berubah pada umumnya semakin besar dengan meningkatnya laju alir sedangkan pada laju alir fluida panas berubah dan fluida dingin tetap nilai efisiensi menurun dengan meningkatnya laju alir. Menurut literatur, hal ini disebabkan karena semakin tinggi kecepatan fluida, semakin rendah kemungkinan terjadinya fouling pada heat exchanger namun pada temperatur fluida yang semakin tinggi akan mempercepat terbentuknya fouling. Fouling merupakan padatan yang terakumulasi didalam sistem. Akibat adanya fouling ini menyebabkan efisiensi menurun sehingga mempengaruhi performa dari Plate Heat Exchanger.

6. Kesimpulan

Semakin besar laju alir fluida maka koefisien pindah panas (U) akan mengalami kenaikan (laju alir berbanding lurus dengan U).Perhitungan koefisien pindah panas dihitung berdasarkan neraca energi dan rumus empiris. Efisiensi kalor yang dipertukarkan merupakan perbandingan antara kalor yang diterima fluida dingin terhadap kalor yang diberikan fluida panas. Efisiensi kalor yang dipertukarkan untuk laju alir fluida panas tetap dan fluida dingin berubah pada umumnya semakin besar dengan meningkatnya laju alir sedangkan pada laju alir fluida panas berubah dan fluida dingin tetap nilai efisiensi menurun dengan meningkatnya laju alir.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim.2015.Plate heat Exchanger PHE Gasket. http://www.sumantry.com/produk/produk-static-item/51-plate-heat-exchanger- gasket-phe.[diunduh pada tanggal 9 April 2015].

Anonim.2013.koefisien perpindahan panas total. https://ilmupembangkit.wordpress.com/2013/05/12/koefisien-perpindahan-panas- total/.[diunduh pada tanggal 9 April 2015].

Authors.2005.Dimensionless numbers in heat transfer. http://www.coolingzone.com/library.php?read=481.[diunduh pada tanggal 10 April 2015].

Ersa, Dio.2013.bilangan Reynolds bilangan nusselt. http://dioersaputra.blogspot.com/2013/11/bilangan-reynolds-bilangan-nusselt.html. [diunduh pada tangga 10 April 2015].

Laporan Kel 1

Documents

Transcript of Laporan Kel 1