BAB I

PENDAHULUAN

1. LATAR BELAKANG

Dalam kehidupan sehari-hari banyak kamu jumpai peralatan rumah tangga yang prinsip kerjanya menggunakan konsep perpindahan kalor, misal: panci tekan (pressure cooker), setrika, alat penyulingan, dan alat pendingin.

Semua benda – benda diatas merupakan contoh dari beberapa alah yang menggunakan kalor dan perpindahannya. Salah satu konsep dari perpindahan kalor, kebanyakan menggunakan sebuah alat yang disebut Alat Penukaran Kalor (Heat Exchanger). Dan dari tahun ke tahun maupun dari zaman ke zaman, alat ini terus mengalami perkembangan dari berbagai segi.

2. RUMUSAN MASALAH

Makalah ini saya buat dengan cara pengumpulan data dari berbagai sumber di internet. Lalu saya rangkum agar dapat lebih mudah untuk dipahami dan dicerna oleh pembaca.

Makalah ini terdiri atas beberapa bab dan sub bab seperti Definisi Kalor, Prinsip Dasar Perpindahan Kalor, Pengertian Alat Penukar Kalor, Tipe Aliran Alat Penukar Kalor, dan Contoh – Contoh Alat Penukar Kalor. Makalah ini disertai gambar – gambar yang semoga bisa menambah wawasan kepada pembaca untuk dapat mengetahui bentuk dan ciri – ciri dari alat penukar kalor.

3. TUJUAN PENELITIAN

Tujuan dari penelitian berbagai alat penukar kalor dari berbagai sumber di internet, ini antara lain untuk menambah nilai yang kosong dari mata pelajaran Fisika yang sebelumnya mendapatkan nilai yang kurang baik dari hasil ulangan tengah semester yang lalu.

Tak hanya untuk itu, makalah ini juga bisa di jadikan referensi oleh para pembaca untuk menambah wawasan dan ilmu pengetahuan khususnya tentang kaloryang tidak ada didalam buku mata pelajaran biasa.

4. MANFAAT PENELITIAN

Manfaat dari penelitian dan pembuatan makalah tentang kalor ini untuk penulis dan pembaca antara lain :

· Pembaca tahu dari Definisi Kalor

· Pembaca mengerti tentang Prinsip Dasar Perpindahan Kalor

· Pembaca tahu Pengertian dari Alat Penukar Kalor

· Pembaca mengerti Tipe – Tipe Aliran dari Alat Penukar Kalor

· Pembaca mengetahui Contoh dan Bentuk - Bentuk dari Alat Penukar kalor

BAB II

PEMBAHASAN

1. DEFINISI KALOR

Peristiwa yang melibatkan kalor sering kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari. Misalnya, pada waktu memasak air dengan menggunakan kompor. Air yang semula dingin lama kelamaan menjadi panas. Mengapa air menjadi panas? Air menjadi panas karena mendapat kalor, kalor yang diberikan pada air mengakibatkan suhu air naik. Dari manakah kalor itu? Kalor berasal dari bahan bakar, dalam hal ini terjadi perubahan energi kimia yang terkandung dalam gas menjadi energi panas atau kalor yang dapat memanaskan air.

Sebelum abad ke-17, orang berpendapat bahwa kalor merupakan zat yang mengalir dari suatu benda yang suhunya lebih tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah jika kedua benda tersebut bersentuhan atau bercampur. Jika kalor merupakan suatu zat tentunya akan memiliki massa dan ternyata benda yang dipanaskan massanya tidak bertambah. Kalor bukan zat tetapi kalor adalah suatu bentuk energi dan merupakan suatu besaran yang dilambangkan Q dengan satuan joule (J), sedang satuan lainnya adalah kalori (kal). Hubungan satuan joule dan kalori adalah 1 kalori = 4,2 joule , dan 1 joule = 0,24 kalori

2. PRINSIP DASAR PERPINDAHAN KALOR

Kalor adalah salah satu bentuk energi yang dapat dipindahkan dari suatu tempat ke tempat lain, tetapi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan sama sekali. Dalam suatu proses, kalor dapat mengakibatkan terjadinya kenaikan suhu suatu zat dan atau perubahan tekanan, reaksi kimia dan kelistrikan.

Proses terjadinya perpindahan kalor dapat dilakukan secara langsung, yaitu fluida yang panas akan bercampur secara langsung dengan fluida dingin tanpa adanya pemisah dan secara tidak langsung, yaitu bila diantara fluida panas dan fluida dingin tidak berhubungan langsung tetapi dipisahkan oleh sekat-sekat pemisah.

2.1. Perpindahan Panas Secara Konduksi

Merupakan perpindahan panas antara molekul-molekul yang saling berdekatan antar yang satu dengan yang lainnya dan tidak diikuti oleh perpindahan molekul-molekul tersebut secara fisik. Molekul-molekul benda yang panas bergetar lebih cepat dibandingkan molekul-molekul benda yang berada dalam keadaan dingin.

Getaran-getaran yang cepat ini, tenaganya dilimpahkan kepada molekul di sekelilingnya sehingga menyebabkan getaran yang lebih cepat maka akan memberikan panas.

2.2.Perpindahan Panas Secara Konveksi

Perpindahan panas dari suatu zat ke zat yang lain disertai dengan gerakan partikel atau zat tersebut secara fisik.

2.3.Perpindahan Panas Secara Radiasi

Perpindahan panas tanpa melalui media (tanpa melalui molekul). Suatu energi dapat dihantarkan dari suatu tempat ke tempat lainnya (dari benda panas ke benda yang dingin) dengan pancaran gelombang elektromagnetik dimana tenaga elektromagnetik ini akan berubah menjadi panas jika terserap oleh benda yang lain.

3. PENGERTIAN ALAT PENUKAR KALOR

Alat penukar kalor atau Heat Exchanger (HE) adalah alat yang digunakan untuk memindahkan kalor dari 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 kalor dirancang sebisa mungkin agar perpindahan panas antar fluida dapat berlangsung secara efisien. Pertukaran kalor terjadi karena adanya kontak, baik antara fluida yang terdapat dinding pemisahnya, 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.

Klasifikasi Alat Penukar Kalor

Melihat begitu banyaknya jenis alat penukar kalor (heat exchanger), maka dapat

diklasifikasikan berdasarkan bermacam-macam pertimbangan yaitu :

1. Klasifikasi berdasarkan proses perpindahan panas

a. Tipe kontak tidak langsung

· Tipe dari satu fase

· Tipe dari banyak fase

· Tipe yang ditimbun (storage type)

· Tipe fluidized bed

b. Tipe kontak langsung

1) Immiscible fluids

2) Gas liquid

3) Liquid vapor

2. Klasifikasi berdasarkan jumlah fluida yang mengalir

a. Dua jenis fluida

b. Tiga jenis fluida

c. N – Jenis fluida (N lebih dari tiga)

3. Klasifikasi berdasarkan kompaknya permukaan

a. Tipe penukar kalor yang kompak, Density luas permukaan > 700 m2/m3

b. Tipe penukar kalor yang tidak kompak, Density luas permukaan < 700 m2/m3

4. Klasifikasi berdasarkan mekanisme perpindahan panas

a. Dengan cara konveksi, satu fase pada kedua sisi alirannya

b. Dengan cara konveksi pada satu sisi aliran dan pada sisi yang lainnya terdapat cara

konveksi 2 aliran

c. Dengan cara konveksi pada kedua sisi alirannya serta terdapat 2 pass aliran

d. Kombinasi cara konveksi dan radiasi

5. Klasifikasi berdasarkan konstruksi

a. Konstruksi tubular (shell and tube)

1) Tube ganda (double tube)

2) Konstruksi shell and tube

· Sekat plat (plate baffle)

· Sekat batang (rod baffle)

· Konstruksi tube spiral

b. Konstruksi tipe pelat

1) Tipe pelat

2) Tipe lamella

3) Tipe spiral

4) Tipe pelat koil

c. Konstruksi dengan luas permukaan diperluas (extended surface)

1) Sirip pelat (plate fin)

2) Sirip tube (tube fin)

· Heat pipe wall

· Ordinary separating wall

d. Regenerative

1) Tipe rotary

2) Tipe disk (piringan)

3) Tipe drum

4) Tipe matrik tetap

6. Klasifikasi berdasarkan pengaturan aliran

a. Aliran dengan satu pass

1) Aliran berlawanan

2) Aliran parallel

3) Aliran melintang

4) Aliran split

5) Aliran yang dibagi (divided)

b. Aliran multipass

1) Permukaan yang diperbesar (extended surface)

· Aliran counter menyilang

· Aliran paralel menyilang

· Aliran compound

2) Shell and tube

· Aliran paralel yang berlawanan (M pass pada shell dan N pass pada tube)

· Aliran split

· Aliran dibagi (devided)

3) Multipass plat

· N – paralel plat multipass

4. ALIRAN ALAT PENUKAR KALOR

Tipe – tipe aliran pada alat penukar kalor (Heat Exchanger) terbagi menjadi beberapa macam dan jenis, diantaranya :

Proses perpindahan panas tersebut dapat dilakukan secara langsung atau tidak. Maksudnya ialah :

1. Alat penukar kalor yang langsung, ialah dimana fluida yang panas akan bercampur

secara langsung dengan fluida dingin (tanpa adanya pemisah) dalam suatu bejana

atau ruangan tertentu.

2. Alat penukar kalor yang tidak langsung, ialah dimana fluida panas tidak

berhubungan langsung (indirect contact) dengan fluida dingin. Jadi proses

perpindahan panasnya itu mempunyai media perantara, seperti pipa, pelat atau

peralatan jenis lainnya.

4.1.Tipe Aliran pada Alat Penukar Kalor

Tipe aliran di dalam alat penukar kalor ini ada 4 macam aliran yaitu :

1. Counter current flow (aliran berlawanan arah)

2. Paralel flow/co current flow (aliran searah)

3. Cross flow (aliran silang)

4. Cross counter flow (aliran silang berlawanan)

4.2. Jenis-jenis Penukar Kalor

Jenis-jenis penukar kalor antara lain :

1. Tubular Heat Exchanger

2. Plate Heat Exchanger

3. Shell and Tube Heat Exchanger

4. Jacketed Vessel

5. CONTOH ALAT PENUKAR KALOR

Seperti yang telah dikemukakan dalam pendahuluan terdapat contoh - contoh dan jenis-jenis alat penukar kalor. Maka untuk mencegah timbulnya kesalah pahaman, maka alat penukar kalor dikelompokan berdasarkan fungsinya :

1.Chiller, alat penukar kalor ini digunakan untuk mendinginkan fluida sampai pada temperature yang rendah. Temperature fluida hasil pendinginan didalam chiller yang lebih rendah bila dibandingkan dengan fluida pendinginan yang dilakukan dengan pendingin air. Untuk chiller ini media pendingin biasanya digunakan pada amoniak atau Freon.

2. Kondensor, alat penukar kalor ini digunakan untuk mendinginkan uap atau campuran uap, sehingga berubah fasa menjadi cairan. Media pendingin yang dipakai biasanya air atau udara. Uap atau campuran uap akan melepaskan panas atent kepada pendingin, misalnya pada pembangkit listrik tenaga uap yang mempergunakan condensing turbin, maka uap bekas dari turbin akan dimasukkan kedalam kondensor,lalu diembunkan menjadi kondensor

3. Cooler, alat penukar kalor ini digunakan untuk mendinginkan cairan atau gas dengan mempergunakan air sebagai media pendingin. Disini tidak terjadi perubahan fasa, dengan

perkembangan teknologi dewasa ini maka pendingin coler mempergunakan media pendingin berupa udara dengan bantuan fan (kipas).

4. Evaporator, alat penukar kalor ini digunakan untuk penguapan cairan menjadi uap. Dimana pada alat ini menjadi proses evaporasi (penguapan) suatu zat dari fasa cair menjadi uap. Yang dimanfaatkan alat ini adalah panas latent dan zat yang digunakan adalah air atau refrigerant cair.

5. Reboiler, alat penukar kalor ini berfungsi mendidihkan kembali (reboil) serta menguapkan sebagian cairan yang diproses. Adapun media pemanas yang sering digunakan adalah uap atau zat panas yang sedang diproses itu sendiri. Hal ini dapat dilihat pada penyulingan minyak pada gambar yang ada dibawah, diperlihatkan sebuah reboiler dengan mempergunakan minyak (665 0F) sebagai media penguap, minyak tersebut akan keluar dari boiler dan mengalir didalam tube.

6. Heat Exchanger, alat penukar kalor ini bertujuan untuk memanfaatkan panas suatu aliran fluida yang lain. Maka akan terjadi dua fungsi sekaligus, yaitu :

· Memanaskan fluida

· Mendinginkan fluida yang panas

Suhu yang masuk dan keluar kedua jenis fluida diatur sesuai dengan kebutuhannya. Pada gambar diperlihatkan sebuah heat exchanger, dimana fluida yang berada didalam tube adalah air, disebelah luar dari tube fluida yang mengalir adalah kerosene yang semuanya berada didalam shell.

7. Vaporizer, Secara umum vaporizer digunakan untuk menguapkan cairan. Uap yang dihasilkan digunakan untuk proses kimia, bukan sebagai sumber panas seperti halnya steam dan menggunakan elemen pemanas listrik.

Jenis-Jenis Vaporizer :

1). Vaporizer dengan sirkulasi paksa Cairan diumpankan ke dalam vaporizer dengan menggunakan pomp

2). Vaporizer dengan sirkulasi alamiah Cairan umpan dapat mengalir sendiri dalam vaporizer dengan bantuan gaya gravitasi.

Prinsip Kerja Cairan diumpankan ke dalam vaporizer kemudian dipanaskan dengan suatu media pemanas (umpan tidak kontak langsung dengan media pemanas). Biasanya tidak semua umpan dapat teruapkan dengan sempurna. Produk yang dihasilkan (uap dan cairan) dipisahkan dalam suatu tangki pemisah. Uap yang dihasilkan kemudian digunakan untuk proses selanjutnya, cairan yang tidak menguap di recycle kembali.

8.Heater, merupakan salah satu alat penukar kalor yang berfungsi memanaskan fluida proses, dan sebagai bahan pemanas a1at ini menggunakan steam.

BAB III

PENUTUP

3.1 KESIMPULAN

Kalor merupakan sebuah energi yang tidak bisa diciptakan dan dimusnahkan. Dan sangat bermanfaat bagi kelangsungan hidup manusia dalam berbagai jenis kegiatan. Seperti bekerja, belajar, mamasak, bahkan ketika kita sedang tidur pun energi kalor sangat bermanfaat.

Pada perkembangannya pun, energi kalor secara terus – menerus mengalami perkembangan pesat dalam bentuk penggunaan maupun pemanfaatannya. Sehingga dapat dimanfaatkan secara lebih optimal untuk mempermudah berbagai jenis kegiatan manusia.

3.2 KRITIK DAN SARAN

Saya menyadari bahwa Makalah Perpindahan Panas tentang pemanfaatan kalor ini memang masih jauh dari kata sempurna. Oleh karenanya saya memohon kepada ibu/bapak guru untuk memberikan kritik serta saran yang bersifat membangun di dalam kertas kritik dan saran. Agar saya dapat memperbaiki Makalah ini dan dapat membuat Makalah yang lebih baik .

DAFTAR PUSTAKA

Dokter Gaul, R. T.(2012). Aplikasi Kalor pada Bidang Kedokteran [online].Tersedia: http://www.doktergaul.com/tentang/aplikasi-kalor-pada-bidang-kedokteran.html [4 April 2013]

Shvoong, R. T.(2012). Aplikasi Alat Penukar Kalor. [online]. Tersedia: http://id.shvoong.com/exact-sciences/engineering/2019029-aplikasi-alat-penukar-kalor/ [4 April 2013]

Muchlis, A. (2011). Alat Penukar Kalor. [online]. Tersedia:http://muchlis88. blogspot.com/2011/01/8-alat-penukar-kalor.html [4 April 2013]

Pelatihan Guru, R. T. (2011). Alat penukar Kalor. [online].Tersedia:http://pelatih anguru.net/category/alat-penukar-kalor [4 April 2013]

Rofi Moch, A. (2013). Prinsip dan Teori Dasar Perpindahan Kalor. [online]. Tersedia: http://rofimoch.blogspot.com/2013/04/prinsip-dan-teori-dasar-perpindahan.html [4 April 2013]

Rofi Moch, A. (2013). Jenis – jenis Alat Penukar Panas dan Tipe Aliran Alat Penukar Panas. [online].