PLATE HEAT EXCHANGE (PHE)Oleh : Ir. Agus Djauhari, MT

I. PENDAHULUANI.1. Latar Belakang

Alat perpindahan panas ada berbagai tipe dan model yang banyak ragamnya. Secara garis besar terbagi menjadi tiga macam, yaitu double pipe, shell and tube dan plate heat exchange. Masing masing jenis digunakan berdasarkan keperluan dan pertimbangan teknis dan ekonominya, begitu pula dengan ukuran kapasitasnya.Penukar panas jenis Plate Heat Exchange sangat efektif dalam memindahkan kalor, luas permukaan pindah panas yang besar, juga drop tekanan yang rendah. Kelebihan lain yang menonjol adalah kontruksinya yang tersusun berjajar dan kemudahannya bongkar untuk membersihkan apabila ada kotoran. Satu kelemahan dari PHE 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 industri minuman seperti juice dan susu pada saat sterilisasi.

1.2. Tujuan 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 pelat menggunakan

persamaan neraca energi dan menggunakan empiris Menghitung efisiensi kalor yang dilepas fluida panas terhadap kalor yang

diterima fluida dingin.

II. LANDASAN TEORYDalam 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 kebagian lain secara merambat tanpa ada material yang berpindahPerpindahan 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.

Kelebihan Plate Heat Exchanger (PHE) dibanding penukar panas jenis lain adalah kemudahan dalam perawatan dan pembersihan dengan berbagai macam fluida. Selain itu juga mudah melakukan modifikasi terhadap luas permukaan, baik itu menambah maupun mengurangi.

Menghitung Koefisien Pindah Panas Keseluruhan (U)a. Menggunakan Neraca Energi

Q=U . A .△ T lm

U= QA .△T lm

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

△T1 = Thi – Tco△T2 = Tho – Tci

b. Menghitung (U) Menggunakan Persamaan EmpirisUntuk satu (1) lempeng

U . A= 11hi

+△ XK

+ 1ho

△X = Tebal Lempeng (m); hi,ho = Koefisien pindah panas konveksi insde dan outside (W/m2.K) dan K = Koefisien Konduksi (W/m.K)Harga △X dapat diukur dari alat, harga K bahan SS-204 dapat diperoleh dari buku referensi dan hi dan ho dihitung dari persamaan empiris.Dari buku referensi Christie John Geankoplis :Untuk Nre ≤ 3. 105

( Laminar )

N Nu=0,664N ℜ0,5 .N Pr

1 /3

Untuk Nre ≥ 3. 105 ( Turbulen )

N Nu=0,0366N ℜ0 ,8 .N Pr

1 /3

N ℜ=Lνρμ N Nu=hL/k N pr=

C pμk

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

III. PERCOBAANIII.1. Alat dan Bahan

Seperangkat Alat PHEGelas Beaker Plastik 2000 mlGelas Kimia 1000 mlTermometer

StopwachAir

III.2. Langkah Kerjaa. Memanaskan fluida (air) di drum sampai suhu di kehendakib. Menyiapkan air dinginc. Mempersiapkan PHE, saluran-saluran, alat-alat ukur, termometerd. Menyiapkan listrik untuk aliran pompae. Setelah suhu (poin a) tercapai yalakan pompa dan mengatur laju alirf. Ambil data sesuai dengan data pengamatang. Setelah data terkumpul ambil langkah berikuth. Matikan pemanas kompor pada tangki air panasi. Matikan aliran fluida panas, biarkan air dingin tetap mengalirj. Matikan aliran fluida dingink. Rapikan, bersihkan peralatan seperti semula.

III.3. Tabel Dataa. Laju air panas tetap dan laju alir air dingin berubah

No Fluida Panas (Laju Tetap) Fluida Dingin (Laju Berubah)Laju Alir (L/s) Thi (oC) Tho (oC) Laju Alir (L/s) Tci (oC) Tco (oC)

12345

b. Laju panas berubah dan laju air dingin tetap

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

Laju Alir (L/s) Thi (oC) Tho (oC) Laju Alir (L/s) Tci (oC) Tco (oC)12345

IV. KESELAMATAN KERJAHati-hati pada saat menjalankan operasi, pemanasan kompor menggunakan gas dengan tabung besar, perhatikan apabila ada kebocoran gas.

V. HASIL YANG DISAJIKAN5.1 Aliran Panas Tetap

RunLaju air dingin(L/s) 𝜂

(efisiensi)(h)

Panas(h)

DinginU

(N. Energi)U

(Empiris)

12345

5.2 Aliran Dingin Tetap

RunLaju air Panas(L/s) 𝜂

(efisiensi)(h)

Panas(h)

DinginU

(N. Energi)U

(Empiris)

12345

5.3. Grafik/kurva antara U vs perubahan laju alir fluida dingn dan Grafik/kurva antara U vs perubahan laju alir fluida panas

5.4 Grafik/kurva antara 𝜂 vs perubahan laju alir fluida dingn dan Grafik/kurva antara 𝜂 vs perubahan laju alir fluida panas

VI. PEMBAHASANSetelah melalui pengolahan datadan perhitungan panjang akan diperoleh hasil dari praktikum seperti pada bab (V). Berdasarkan hasil-hasil yang diperoleh6.1 Bahas tentang perbedaan U dari neraca masa dan dari persamaan empiris6.2 Bahas pengaruh laju perubahan laju alir fluida terhadap U6.3 Bahas tentang hasil yang diperoleh dari perhitungan efisiensi (𝜂)