I. JUDULKoefisien Transfer Panas pada Shell and Tube Heat Exchanger

II. TUJUAN Tujuan dalam percobaan ini adalah mencari koefisien transfer panas pada shell and tube heat exchanger.

III. LATAR BELAKANGHeat Exchanger adalah alat penukar kalor yang berfungsi untuk mengubah temperatur

dan fasa suatu jenis fluida. Proses tersebut terjadi dengan memanfaatkan proses perpindahan kalor dari fluida bersuhu tinggi menuju fluida bersuhu rendah. Di dalam dunia industri peran dari heat exchanger sangat penting. Misal dalam industri pembangkit tenaga listrik, heat exchanger berperan dalam peningkatan efisiensi sistem. Contohnya adalah ekonomizer, yaitu alat penukar kalor yang berfungsi memanaskan feed water sebelum masuk ke boiler menggunakan panas dari exhaust gas (gas buang). Selain itu heat exchanger juga merupakan komponen utama dalam sistem mesin pendingin, yaitu berupa evaporator dan condenser.

Dalam perkembangannya heat exchanger mengalami transformasi bentuk yang bertujuan meningkatkan efisiensi sesuai dengan fungsi kerjanya. Bentuk heat exchanger yang sering digunakan ialah shell and tube.

Dalam perancangan heat exchanger, kita perlu mengetahui berapa luas permukaan transfer panas yang dibutuhkan untuk menjalankan fungsinya sebagai alat penukar panas pada sistem tertentu. Untuk mengetahui berapa luas permukaan yang dibutuhkan, kita harus mencari koefisien transfer panas yang bekerja pada sistem, oleh karena itu sangat penting untuk melakukan percobaan berkaitan dengan koefisien transfer panas pada heat exchanger.

IV. TINJAUAN PUSTAKAPanas 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, panas dapat mengakibatkan terjadinya kenaikan  suhu suatu zat dan atau perubahan tekanan, reaksi kimia dan kelistrikan.

Perpindahan Panas terjadi bila dua benda atau lebih terjadi kontak termal maka akan terjadi aliran kalor dari benda yang bertemperatur lebih tinggi ke benda yang bertemperatur lebih rendah, hingga tercapainya kesetimbangan termal. Proses perpindahan panas ini berlangsung dalam 3 mekanisme, yaitu : konduksi, konveksi dan radiasi.1. Konduksi

Proses perpindahan kalor secara konduksi bila dilihat secara atomik merupakan pertukaran energi kinetik antar molekul (atom), dimana partikel yang energinya rendah dapat meningkat dengan menumbuk partikel dengan energi yang lebih tinggi. Sebelum dipanaskan atom dan elektron dari logam bergetar pada posisi setimbang. Pada ujung logam mulai dipanaskan, pada bagian ini atom dan elektron bergetar dengan amplitudo yang makin membesar. Selanjutnya bertumbukan dengan atom dan elektron disekitarnya dan memindahkan sebagian energinya. Kejadian ini berlanjut hingga pada atom dan elektron di ujung logam yang satunya. Konduksi terjadi melalui getaran dan gerakan elektron bebas.

Fourier telah memberikan sebuah model matematika untuk proses ini. Dalam hal satu dimensi, model matematikanya yaitu :

Q=−kA∆ tL

Pers. (2.4)

Dimana : Q = laju aliran energi (W) A = luas penampang (m2) Δt = beda suhu (K) L = panjang (m) k = daya hantar (konduktivitas) termal (W/m K) Persamaan untuk laju perpindahan kalor konduksi secara umum dinyatakan dengan bentuk persamaan diferensial di bawah ini :

Q=−kAdTdx

Pers. (2.5)

Dimana : dT/dx = Laju perubahan suhu T terhadap jarak dalam arah aliran panas x

2. Konveksi Apabila kalor berpindah dengan cara gerakan partikel yang telah dipanaskan dikatakan perpindahan kalor secara konveksi. Bila perpindahannya dikarenakan perbedaan kerapatan disebut konveksi alami (natural convection) dan bila didorong, misal dengan fan atau pompa disebut konveksi paksa (forced convection). Besarnya konveksi tergantung pada : a. Luas permukaan benda yang bersinggungan dengan fluida (A).

b. Perbedaan suhu antara permukaan benda dengan fluida (ΔT).

c. koefisien konveksi (h)

Persamaan laju perpindahan kalor secara konveksi telah diajukan oleh Newton pada tahun 1701 yang berasal dari pengamatan fisika.

Q=−kA (t s−t f ) Pers.(2.6)

Dimana : hc = koefisien konveksi (W/m2 oC) ts = suhu permukaan (0C) tf = suhu fluida (0C)

Beberapa parameter yang telah diuji dan mengenal bentuk korelasi yang banyak digunakan untuk menentukan koefisien konveksi (hc) yaitu :

a. Bilangan Reynold (Re)

Bilangan Reynold digunakan sebagai kriteria untuk menunjukkan aliran fluida itu laminer dan turbulen. Untuk bilangan Re<2300 dikatakan aliran laminar; Re>2300 dikatakan aliran turbulen. :

ℜ= ρ. v . Dμ

Pers. (2.7)

Dimana :

ρ= rapat massa (kg/m3) v = kecepatan aliran fluida (m/s) D = diameter aliran fluida (m) μ = viskositas fluida (Pa.det)

b. Bilangan Prandtl (Pr)

Bilangan Prandtl adalah bilangan tanpa dimensi yang merupakan fungsi dari sifat-sifat fluida. Bilangan Prandtl didefinisikan sebagai perbandingan viskositas kinematik terhadap difusitas thermal fluida yaitu :

Pr=Cp. μk

Pers.(2.8)

Dimana : Cp = panas spesifik fluida (J/kg.K) μ = viskositas fluida (Pa.det)k = konduktivitas thermal (W/m2K)

c. Bilangan Nusselt (Nu)

Nu=hc . D

kPers.(2.9)

Dimana : hc = koefisien konveksi (W/m2 K) D = diameter efektif aliran fluida (m) k = konduktifitas thermal fluida (W/mK) Banyak rumusan yang telah dikembangkan untuk

susunan aliran tertentu sehingga hubungan antara bilangan Nusselt, Reynolds dan Prandtl dapat dirumuskan :

Nu = C (Ren) (Prm) Pers.(2.10)

Perpindahan panas secara radiasi adalah 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.

Gambar 1. Perpindahan Kalor pada Heat Exchanger

Pada Dasarnya prinsip kerja dari alat penukar kalor yaitu memindahkan panas dari dua fluida padatemperatur berbeda di mana transfer panas dapat dilakukan secara langsung ataupun tidak langsung.a. Secara kontak langsung

Panas yang dipindahkan antara fluida panas dan dinginmelalui permukaan kontak langsung berarti tidak ada dinding antara kedua fluida.Transfer panas yang terjadi yaitu melalui interfase / penghubung antara kedua fluida.Contoh : aliran steam pada kontak langsung yaitu 2 zat cair yang immiscible (tidak dapat bercampur), gas-liquid, dan partikel padat-kombinasi fluida.

b. Secara kontak tak langsungPerpindahan panas terjadi antara fluida panas dandingin melalui dinding pemisah. Dalam sistem ini, kedua fluida akan mengalir.

Alat penukar panas atau Heat Exchanger (HE) adalah alat yang digunakan untuk memindahkan panas 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 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.

Satu bagian terpenting dari heat exchanger adalah permukaan kontak panas. Pada permukaan inilah terjadi perpindahan panas dari satu zat ke zat yang lain. Semakin luas bidang kontak total yang dimiliki oleh heat exchanger tersebut, maka akan semakin tinggi nilai efisiensi perpindahan panasnya. Pada kondisi tertentu ada satu komponen tambahan yang digunakan untuk meningkatkan luas total bidang kontak perpindahan panas ini. Komonen tersebut adalah sirip.

Macam-macam heat exchanger:

Heat exchanger dapat diklasifikasikan menjadi berbagai jenis berdasarkan beberapa aspek. Secara ringkas macam-macam heat exchanger dapat digamabarkan menjadi bagian di atas. Untuk lebih jelasnya akan kita bahas satu per satu macam-macam heat exchanger tersebut.

A. Macam-macam heat exchanger berdasarkan proses transfer panas 1. Heat exchanger tipe kontak langsung

Heat exchanger tipe ini melibatkan fluida-fluida yang saling bertukar panas dengan adanya lapisan dinding yang memisahkan fluida-fluida tersebut. Sehingga pada heat exchanger jenis ini tidak akan terjadi kontak secara langsung antara fluida-fluida yang terlibat. Heat exchanger jenis ini masih dibagi menjadi beberapa jenis lagi, yaitu:a. Heat exchanger tipe Direct-Transfer

Pada heat exchanger tipe ini, fluida-fluida kerja mengalir secara terus menerus dan saling bertukar panasdari fluida panas ke fluida yang lebih dingin dengan melewati dinding pemisah. Yang memebedakan heat exchanger tipe ini dengan tipe kontak tak langsung lainnya adalah aliran fluida-fluida kerja yang terus menerus mengalir tanpa terhenti sama sekali. Heat xchanger tipe ini sering disebut juga sebagia dengan heat exchanger recuperator.

b. Storage type heat exchangerHeat exchanger tipe ini memindahkan panas dari fluida panas ke fluida dingin secara intermittent (bertahap) melalui dinding pemisah. Sehingga pada jenis ini, aliran fluida tidak secara terus menerus terjadi, ada proses penyimpanan sesaat sehingga energy panas lebih lama tersimpan di dinding-dinding pemisah antara fluida-fluida tersebut. Tipe ini biasa pula disebut dengan regenerative heat exchanger.

c. Fluidized-Bed Heat ExchangerHeat exchanger tipe ini menggunakan sebuah komponen solid yang berfungsi sebagai penyimpan panas yang berasal dari fluida panas yang melwatinya. Fluida panas yang melewati bagian ini akan sedikit terhalang alirannya sehingga kecepatan aliran fluida panas ini akan menurun, dan panas yang terkandung di dalamnya dapat lebih efisien diserap oleh padatan tersebut. Selanjutnya fluida dingini mengalir melalui saluran pipa –pipa yang dialirkan melewati padatan penyimpan panas tersebut. Selanjutnya fluida dingin mengalir melalui saluran pipa-pipa yang dialirkan melewati padatang penyimpan panas tersebut, dan secara

bertahap panas yang terkandung di dalamnya ditransfer ke fluida dingin.

2. Heat Exchanger tipe kontak langsungSuatu alat yang di dalamnya terjadi perpindahan panas antara satu atau lebih fluida dengan diikuti dengan terjadinya pencampuran sejumlah massa dari fluida-fluida tersebut disebut dengan heat exchanger tipe kontak langsung. Perpindahan panas yang diikuti pencampuran fluida-fluida tersebut, biasanya diikuti dengan terjadinya perubahan fase dari salah satu atau lebih fluida kerja tersebut. Terjadinya perubahan fase tersebut menunjukkan terjadinya perpindahan energy panas yang cukup besar. Perubahan fase tersebut juga meningkatkan kecepatan perpindahan panas yang terjadi. Macam-macam dari heat exchanger tipe ini antara lain adalah:a. Immiscible Fluid Exchanger

Heat exchanger tipe ini melibatkan dua fluida dari jenis berbeda untuk dicampurkan sehingga terjadi perpindahan panas yang diinginkan. Proses yang terjadi kadang tidak akan mempengaruhi fase dari fluida, namun bias juga diikuti dengan proses kondensasi amupun evaporasi. Salah satu penggunaan heat exchanger ini adalah pada sebuah alat pembangkit listrik tenaga surya berikut.

Penggunaan Immiscible Fluid Exchangers pada sebuah pembangkit listrik tenaga surya

b. Gas-Liquid Exchanger pada tipe ini , ada dua fluida kerja dengan fase yang berbeda yakni cair dan gas. Namun umunya kedua fluida tersebut adalah air dan udara. Salah satu aplikasi yang paling umun dari heat exchanger tipe ini adalah pada cooling tower tipe basah. Cooling tower biasa dipergunakan pada pembangkit-pembangkit listrik tenaga uap yang terletak jauh dari sumber air. Udara bekerja sebagai media pendingin, sedangkan air bekerja sebagai media yang didinginkan. Air disemprotkan ke dalam cooling tower sehingga terjadi pencampuran antara keduanya diikuti dengan perpindahan panas. Sebagian air akan terkondensasi lagi sehingga terkumpul pada sisi bawah cooling tower, sedangkan sebagian yang lain akan menguap dan ikut terbawa ke atmosfer.

Wet Cooling Tower termasuk ke dalam heat exchanger tipe direct-contact

c. Liquid Vapour ExchangerPerpindahan panas yang terjadi antara dua fluida berbeda fase yakni uap air dengan air, yang juga diikuti dengan pencampuran sejumlah massa antara keduanya, temasuk ke dalam heat exchanger tipe kontak langsung. Heat exchanger tipe ini dapat berfungsi untuk menurunkan temperature uap dengan jalan menyemprotkan sejumlah air ke dalam aliran uap air tersebut (pada bolier proses ini biasa disebut desuperheater spray) , atau juga berfungsi untuk meningkatkan temperature air dengan mencampurkan uap air ke sebuah aliran air (proses ini terjadi pada bagian deaerator pada siklus pembangkit listrik tenaga uap).

B. Macam-macam Heat Exchanger Berdasarkan Jumlah Fluida KerjanyaSebagian besar proses perpindahan panas antar fluida, melibatkan hanya dua jenis fluida yang berbeda. Semisal air dengan air, uap dengan air, uap dengan air laut, dan lain sebagainya. Namun ada pula heat exchanger yang melibatkan lebih dari dua fluida kerja yang berbeda jenis. Umumnya heat exchanger jenis ini digunakan pada proses-proses kimiawi, seperti pada contoh system di bawah ini yaitu proses penghilangan kandungan nitrogen dari bahan baku gas alam. Pada system ini dihasilkan gas alam dengan kandungan nitrogen yang lebih rendah sehingga penggunaan gas alam tersebut pada kebutuhan proses pembakaran selanjutnya dapat lebih efisien.

Proses pengilahan Gas Alam Melibatkan Multi Fluid Exchanger

C. Macam-macam Heat Exchanger Berdasarkan Bidang Kontak Perpindahan PanasPengklasifikasian heat exchanger selanjutnya adalah berdasarkan luas bidang kontak terjadinya perpindahan panas antar fluida. Parameter yang digunakan dalam pengklasifikasian ini adalah sebuah satuan besar luas permukaan bidang kontak di setiap volume heat exchanger. Semakin luas permukaan bidang kontak perpindahan panas per satuan volume, maka akan semakin besar efisiensi perpindahan panas yang didapatkan. Namun hal tersebut harus juga memperhatikan jenis fluida kerja yang digunakan. semakin besar kandungan partikel di dalam fluida tersebut, maka semakin rendah juga kebutuhan luas permukaan bidang kontak perpindahan panas pada heat exchanger. Pengklasifikasian heat exchanger berdasarkan hal ini antara lain adalah Compact Heat Exchanger dengan luas bidang kontak di atas 700 m2/m3; Laminar Flow Heat Exchanger dengan luas bidang permukaan di atas 3000 m2/m3; serta Micro Heat Exchanger dengan luas bidang kontak di atas 15000 m2/m3. Untuk lebih jelasnya mari kita perhatikan gambar di bawah ini.

Klasifikasi Heat Exchanger Berdasarkan Luas Permukaan Perpindahan Panas

D. Macam-macam Heat Exchanger Berdasarkan Desain KonstruksiPengklasifikasian heat exchanger berdasarkan desain konstruksinya , menjadi pengklasifikasian yang paling utama dan banyak jenisnya. Secara umum heat exchanger dapat dikelompokkan menjadi beberapa kelompok yakni tipe tubular, tipe plat, tipe extended-surface, dan tipe regenerative. Sebenarnya masih ada beberapa jenis heat exchanger dengan desain lain seperti scraped surface exchanger, tank heater, coole

cartridge exchanger, dan lain sebagainya. Namun untuk lebih ringkasnya akan kita bahasempat tipe heat exchangeryang utam tersebut.1. Heat Exchanger Tipe Tubular

Heat Exchanger tipe ini melibatkan penggunaan tube pada desainnya. Bentuk penampang tube yang digunakan bias bundar, elips, kotak, twisted, dan lain sebagainya. Heat Exchanger tipe tubular didesain untuk dapat bekerja pada tekanan tinggi, baik tekanan yang berasal dari lingkungan kerjanya maupun perbedaan tekanan tinggi antarkedua fluida kerjanya. Tipe tubular sangat umum digunakan untuk fluida kerja cair-cair, cair-uap, cair-gas, ataupun juga gas-gas. Namun untuk penggunaan pada fluida kerja gas-cair atau gas-gas, khusus untuk digunakan pada kondisi fluida kerja bertekanan dan bertemperatur tinggi sehingga tidak ada jenis heat exchanger lain yang mampu untuk bekerja pada kondisi tersebut. Berikut adalah beberapa jenih heat exchanger tipe tubular.a. Shell & Tube

Heat exchanger tipe shell & Tube menjadi satu tipe yang paling mudah dikenal. Tipe ini melibatkan tube sebagai komponen utamanya. Salah satu fluida mengalir di dalam tube, sedangakn fluida lainnya mengalir di luar tube. Pipa-pipa tube didesain berada dalam sebuah ruang berbentuk silinder yang disebut degan shell, sedemikian rupa sehingga pipa-pipa tube tersebut berada sejajar dengan sumbu shell.

Heat Exchanger Tipe Shell & Tube (a) Satu jalur shell , satu jalur tube(b) Satu jalur shell, dua jalur tube

Komponen-komponen utama dari heat exchanger tipe shell & tube adalah sebagai berikut.Tube.Pipa tube berpenampang lingkaran menjadi jenis yang paling banyak digunakan pada heat exchanger tipe ini. Desain rangkaian pipa tube dapat bermacam-macam sesuai dengan fluida kerja yang dihadapi.

Macam-macam Rangkaian Pipa Tube pada Heat Exchanger Shell & TubeShell. Bagian ini menjadi tempat fluida kerja yang selain mengalir di dalam tube. Umunya shell didesain berbentuk silinder dengan penampang melingkar. Material untuk membuat shell ini adalah pipa silindris jika diameter dari shell kurang dari 0,6 meter. Sedangkan jika lebih dari 0.6 meter, maka digunaka bahan plat metal yang dibentuk silindris dan disambung dengan proses pengelasan.

Tipe-tipe desain Front-End Head, Shell, dan Rear-End HeadTipe-tipe desain dari shell ditunjukkan pada gambar di atas. Tipe E adalah yang paling banyak digunakan karena desainnya yang sederhana serta harga yang relatiif murah. Shell tipe memiliki nilai efisiensi yang lebih tinggi dari tipe E, karena shell tipe didesain untuk memiliki dua aliran (aliran U). Aliran sisi shell yang dipecah seperti pada tipe G, H, dan J, digunakan pada kondisi-kondis khusus seperti pada condenser dan boiler thermospion. Shell tipe K digunakan pada pemanas kolam aor. Sedangkan shell tipe X biasa digunakan untuk proses penurunan tekanan uap.

Nozzle. Titik masuk fluida ke dalam heat exchanger, entah itu sisi shell ataupun sisi tube, dibutuhkan sebuah komponen agar fluida kerja dapat didistribusikan merata di semua titik. Komponen tersebut adalah nozzle. Nozzle ini berbeda dengan nozzle-nozzle pada umunya yang digunakan pada mesin turbin gas atau pada berabagai alat ukur. Nozzle pada inlet heat exchanger akan membuat aliran fluida yang masuk menjadi lebih merata, sehingga didapatkan efisiensi perpindahan panas yang tinggi.Front-End dan Rear-End Head. Bagian ini berfungsi sebagai tempat masuk dan keluar dari fluida isis pipa tubing. Selain itu bagian ini juga berfungsi untuk menghadapi adanya efek pemuaian. Berbagai tipe front-en dan rear-end head ditunjukkan pada gambar di atas.

Buffle. Ada dua jenis buffle yang ada pada heat exchanger tipe shell & tube, yakni tipe longitudinal dan transversal. Keduanya berfungsi sebagai pengatur arah aliran fluida sisi shell. Beberapa contoh desain baffle ditunjukkan pada gambar di atas.Tubesheet. Pipa-pipa tubing yang melintang longitudinal membutuhkan penyangga agar posisinya stabil. Jka sebuah heat exchanger menggunakan buffle transeversal, maka ia juga berfungsi sebagai penyangga pipa tubing. Namun jika tidak menggunakan buffle, maka diperlukan penyangga khusus.

b. Double-PipeHeat Exchanger ini menggunakan dua pipa dengan diameter yang berbeda. Pipa dengan diameter lebih kecil dipasang parallel di dalam pipa berdiameter lebih besar. Perpindahan panas terjadi pada saat fluida kerja yang satu mengalir di

dalam pipa berdiameter kecil, dan fluifa kerja lainnya mengalir di luar pipa tersebut. Arah aliran fluida dapat didesain agar berlawanan arah untuk mendapatkan perubahan temperature yang tinggi, atau jika diinginkan temperature yang merata pada semua sisi dinding heat exchanger amaka arah aliran fluifa dapat didesain searah.

Heat Exchanger Tipe Double-Pipec. Spiral Tube

Heat Exchanger tipe ini menggunakan pipa tube yang didesain membentuk spiral di dalam sisi shell. Perpindahan panas pada tipe ini sangat efisien, namun di sisi hamper tidak mungkin untuk melakukan pembersihan sisi dalam tube apabila kotor.

Heat Exchanger Tipe Spiral

2. Heat Exchanger Tipe Plate (Plat)Heat exchanger tipe ini menggunakan plat tipis sebagai komponen utamanya. Plat yang digunakan dapat berbentuk polos ataupun bergelombang sesuai dengan desain yang dikembangkan. Heat exchanger jenis ini tidak cocok untuk digunakan pada tekana fluida kerja yang tinggi, dan juga pada diferensial temperature fluida yang tinggi pula. Berikut adalah bebera jenis heat exchanger tipe plat. a. Heat exchanger tipe plat gasket. Heat exchange tipe ini termasuk tipe yang

banyak dipergunakan pada dunia industry, bias digunakan sebagai pendingin air, pendingin oli, dan sebagainya. Prinsip kerjanya adalah aliran dua atau lebih fluida kerja diatur oleh adanya gasket-gasket yang didesain sedemikain rupa sehingga masing-masing fluida dapat mengalir di plat-plat yang berbeda.

Heat Exchanger Plat Tipe GasketGasket berfungsi utama sebagai pembagi aliran fluida agar dapat mengalir ke plat-plat secara selang-seling. Gambar di bawah ini menunjukkan desain gasket sehingga di satu sisi plat fluida 1 masuk ke area plat yang (a), sedangkan gasket yang lain mengarahkan fluida 2 agar masuk ke sisi palt (b)

Desain Gasket Untuk Pendistribusian Fluida KerjaHeat Exchanger tipe ini termasuk tipe yang cukup murah dengan koefisien perpindahan panas yang baik. Selain itu tipe ini juga mudah dalam hal perawatannya , karena proses bongkar-pasang yang lebih mudah jika dibandingkan tipe lain seperti shell & tube. Namun di ssi lain, yipe ini tidak cocok jika digunakan pada aliran fluida dengan debit tinggi. Dan seperti yang telah saya singgung di atas bahwa

Heat exchanger tipe ini tidak cocok digunakan pada tekanan dan temeperatur fluida kerja yang tinggi, hal ini berkaitan dengan kekuatan dari material gasket yang digunakan.

b. Welded Plate Heat Exchanger (WPHE). Satu kelemahan yang paling mendasar dari heat exchanger plat dengan gasket, adalah adanya penggunaan gasket tersebut. Hal tersebut membatasi kemampuan heat exchanger sehingga hanya fluida-fluida jenis tertentu yang dapat menggunakan heat exchanger tipe ini. Untuk mengatasi hal tersebut, digunakanlah heat exchanger tipe plat yang menggunakan system pengelasan sebagai pengganti system gasket. Sehingga heat exchanger tipe ini lebih aman jika digunakan pada fluida kerja dengan temperature maupun tekanan kerja tinggi. Hanya saja tentu heat exchanger tipe ini menjadi kehilangan kemampuan fleksibilitasnya dalam hal bongkar-pasang dan perawatan.

Elemen Plat pada WPHE

Salah satu desain Welded Plate Heat Exchanger

c. Spiral Plate Heat Exchanger. Heat Exchanger tipe ini menggunakan desain spiral pada sususan platnya, dengan menggunakan system sealing las. Aliran dua fluida di dalam heat exchanger tipe ini dapat berbentuk tiga macam yakni (1) dua aliran fluida spiral mengalir berlawanan arah (counterflow), (2) satu fluida mengalir spiral dan yang lainnya bersilangan dengan fluida pertama (crossflow), (3) satu fluida mengalir secara spiral dengan crossflow.

Desain Heat Exchanger Plat Tipe SpiralHeat exchanger tipe ini sangat cocok digunakan untuk fluida dengan viskositas tinggi atau juga fluida yang menggunakan material-material pengotor yang dapat menimbulkan tumpukan kotorandi dalam elemen heat exchanger. Hal ini disebabkan karena desainnya yang satu lintasan, sehingga apabila terjadi penumpukan kotoran di satu titik, maka secara alami kecepatan aliran fluida pada titik tersebut akan meningkat, sehingga kotoran tadi akan terkikis sendiri oleh fluida kerja tersebut. Karena kelebihan inilah sehingga heat exchanger tipe ini sangat cocok untuk digunakan untuk digunakan pada fluida kerja dengan viskositas sangat tinggi, fluida slurries (semacam lumpur), air limbah industry, dan sejenisnya.

d. Lamella heat Exchanger. Lamella heat exchanger tersusun atas sebuah shell berbentuk silindiris dengan elemen berdesain khusus berada di dalamnya. Elemen dengan desain khusus ini disebut dengan Lamella. Di antara elemen lamella dengan sisi shell dibatasi dengan system sealing berupa gasket. Untuk lebih memahami desain heat exchanger tipe perhatikan gambar berikut.

Lamella Heat Exchanger Beserta Desain emailnya

e. Printed-Circuit Heat Exchanger. Heat Exchanger tipe selanjutnya ini berdesain khusus seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah. Proses pembuatannya menggunakan berbagai jenis plat dari material stainless steel, titanium, tembaga, aluminium, atau yang lainnya, dengan jalan mirip proses kimia pada pembuatan sirkuit PCB rangkaian elektronika. Heat exchanger tipe ini cocok digunakan pada pemrosesan kimia, pemrosesan bahan bakar, mesin pendingin, industry separasi udara, komponen pendingin kompresor, dan sebagainya.

Printed-Circuit Heat Exchanger

f. Panelcoil heat exchanger. Heat exchanger tipe ini menggunakan semacam pipa yang dipasangkan ke sebidang plat dengan proses pengelasan, stamping, atau proses roll-bond sehingga didapatkan sebuah desain heat exchanger yang diberi istilah panelcoil. Material yang digunakan untuk panelcoli umunya adalah baja karbon, stainless steel, titanium, nikel, dan monel. Penggunaan heat exchanger tipe ini ada pada industry farmasi, industry fiber, industry kimia, industry makanan, dan juga pada penyerapa panas tenaga matahari.

Dalam percobaan ini di gunakan air kran sebaga ifluida panas maupun fluida dingin. Air kran memiliki berat jenis 18,02 g/mol, pH 7 (sekitar netral) dan memiliki titik 1000C. Pada suhu270C, air kran memiliki densitas sebesar0.996513 gram/cm3dan viskositas sebesar 0.0099195 g/cm.s (Perry, 1984). Air kran di pilih sebagai fluida karena air kran murah, mudah di dapatkan, dan tidak berbahaya. Air kran memiliki kapasitas panas 4,2 joule/gram atau setara dengan 1 cal/gram.

V. METODOLOGI PEROBAANA. Bahan

Bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah:

1. Air kran yang diperoleh dari Laboratorium Proses Pemisahan, Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada.

B. Rangkaian AlatRangkaian alat yang digunakan dalam percobaan ini adalah:

C. Cara Kerja

Mengukur suhu air pendingin dan air panas masuk-keluar pada heat exchanger

1. Masukkan air kran kedalam bak pendingin dan bak pemanas.2. Nyalakan heater pada bak pemanas pada skala … dan tunggu air hingga suhu …

dengan mengukurnya menggunakan thermometer alkohol 110oC.3. Buka kran pada air pendingin sehingga beda ketinggian pada manometer raksa yang

terbaca sebesar 2cm.4. Buka kran pada bak air panas5. Nyalakan pompa untuk mengalirkan air pendingin dan air pemanas.6. Ukur suhu air panas masuk dan air panas keluar pada heat exchanger, catat hasilnya7. Ukur suhu air pendingin masuk dan air pendingin keluar pada heat exchanger, catat

hasilnya.8. Ulangi langkah 3-7 untuk beda ketinggian pada manometer raksa sebesar 2.5 ; 3.0 ;

3.5 ; 4.0 ; dan 4.5

Mengukur debit aliran air pendingin1. Masukkan air kran kedalam bak pendingin2. Buka kran pada air pendingin sehingga beda ketinggian pada manometer raksa yang

terbaca sebesar 2 cm3. Nyalakan pompa untuk mengalirkan air pendingin4. Tampung air yang keluar dari heat exchanger dengan menggunakan gelas ukur

selama 5 detik dan ulangi sebanyak 3 kali, catat hasilnya5. Ulangi langkah 2-4 untuk beda ketinggian pada manometer raksa sebesar 2.5 ; 3.0 ;

3.5 ;4.0 ; dan 4.5

VI. DAFTAR PUSTAKA

VII. LAMPIRANA. Laporan Sementara

Data percobaan:Diameter tube : cmPanjang tube : cmMengukur debit aliran

No Beda ketinggian, cm Volume, ml t, detik

.

Mengukur suhu cairan masuk dan cairan keluar

No.

Beda ketinggian, cm

Suhu panas masuk, oC

Suhu panas keluar, oC

Suhu dingin masuk, oC

Suhu dingin keluar, oC

B. Analisis Data