Tugas Khusus Heat Exchanger

7/25/2019 Tugas Khusus Heat Exchanger

1/9

LAPORAN KERJA PRAKTEK 1JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA

BAB I

PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang

Alat penukar kalor (Heat Exchanger) merupakan suatu peralatan yang digunakan

untuk menukarkan energi dalam bentuk panas antara fluida yang berbeda temperatur yang

dapat terjadi melalui kontak langsung maupun secara kontak tidak langsung. Fluida yang

bertukar energi dapat berupa fluida yang sama fasanya (cair ke cair atau gas ke gas) atau dua

fluida yang berbeda fasanya. Ada berbagai macam alat penukar kalor berdasarkan bentuknya

anatara lain :

1.Heat ExchangerShell dan Tube

2.Heat ExchangerCoil dan Box

3.Heat ExchangerDouble dan Pipe

4.Heat Exchangertipe Plate

Alat penukar kalor sangat berpengaruh dalam industri terhadap keberhasilan

keseluruhan rangkaian proses, karena kegagalan operasi alat ini baik akibat kegagalan

mekanikal maupun opersional dapat menyebabkan berhentinya operasi unit. Maka suatu alat

penukar kalor (Heat Exchanger) dituntut untuk memiliki kinerja yang baik agar dapat

diperoleh hasil yang maksimal serta dapat menunjang penuh terhadap suatu operasional unit.

Salah satu karakteristik unjuk kerja dari penukar panas ini adalah efektivitas penukar panas.

Pada pengujian ini penukar kalor yang digunakan adalah Penukar Kalor tipe Plat (Plate Heat

Exchanger) dengan bahan dasar graphite, Plate heat exchanger ini mempunyai kelebihan

dibandingkan dengan penukar kalor tipe yang lainnya, yaitu tahan terhadap panas dan

konduktor panas yang baik. Untuk mendapatkan efisiensi dari penukar panas dilakukan

dengan cara meningkatkan luas permukaan perpindahan panas dan dengan jarak antar plat

(rongga) yang tidak terlalu jauh. Maka dalam penelitian bertujuan untuk meneliti efektivitas

dari penukar kalor (Heat Exchanger).

I.2. Rumusan Masalah

Rumusan masalah pada tugas khusus ini adalah menghitung effisiensi dari Heat

Exchanger.


2/9




I.3. Tujuan Tugas Khusus

Tugas khusus dari kegiatan Kerja Praktek di PT. Petrokimia Gresik ini memiliki

tujuan adalah menghitung effisiensi dariHeat Exchanger

I.4. Manfaat

Dari hasil analisa terhadap efisiensi pemanfaatan panas di Heat Exchanger,

diharapkan dapat mengetahui kondisi kinerjaHeat Exchangerdan mengetahui faktor apa saja

yang berpengaruh terhadap kinerjaHeat Exchanger. Diharapkan untuk jangka panjang dapat

dilakukan optimalisasi diHeat Exchanger.


3/9




BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Transfer energi dalam bentuk panas banyak terjadi dalam proses kimia. Perpindahan

panas terjadi karena perbedaan temperatur dan aliran panas dari daerah yang tinggi ke daerah

yang rendah. Perpindahan panas mungkin dapat terjadi oleh satu atau lebih dari mekanisme

dasar dari perpindahan panas, yaitu konduksi, konveksi dan radiasi.

1. Konduksi.Panas dapat dikonduksi melalui zat padat, liquid dan gas. Contohnya adalah

perpindahan panas melalui dinding exchangers atau alat pendingin, pengolahan besi dan

lain-lain.

2.Konveksi. Perpindahan panas melalui konveksi melibatkan perpindahan panas dan

pencampuran dari element mikroskopis dari bagian hangat dan bagian dingin dari gas atau

liquid. Contohnya adalah kehilangan panas dari radiator mobil, pendinginan dari

secangkir kopi dan lain-lain.

2.

Radiasi. Radiasi adalah perpindahan energi melalui suatu ruangan karena adanya

gelombang elektromagnet. Contohnya adalah pemindahan panas ke bumi pemanasan

fluida pada koil dari tabungfurnacedan lain-lain.

( Geankoplis, 2003: 236-237)

Pada proses industri perpindahan panas diantara dua fluida secara umum dikerjakan

oleh alat perpindahan panas (heat exchangers). Pemindahan panas terjadi dari fluida panas ke

dinding tabung oleh konveksi, melalui dinding tabung atau plate dengan konduksi lalu

dengan konveksi ke fluida dingin.

( Geankoplis, 2003: 291)

Typedari Heat Exchangers.

1.Double-pipe heat exchanger

Double pipe exchanger ini pada dasarnya terdiri dari dua pipa konsentris, dua buah tee,

sebuah return head, dan sebuah return bend. Di mana satu rangkaian ini disebut sebagai

satu hairpin. Salah satu aliran fluida mengalir melalui pipa dalam , sedangkan aliran fluida

lain akan lewat annulus yang berada di antara pipa dalam dan pipa luar. Arah kedua aliran

fluida ini dapat dibagi menjadi dua yaitu : co-current (searah) dan counter current

(berlawanan arah).


4/9




Gambar II.1 Tipe Heat Exchanger(a) counter curr ent f low(b) co-curr ent f low; (c)

Shel l and tube; one shell pass and one tube pass(d) Cross-flow

Gambar II.2 Gambar perbedaan temperatur diantara proses arus panas dan

dingin

2. Shell-and-tube exchangers

Apabila aliran yang terjadi sangat besar maka digunakan shell-and-tube exchangers.Pada

tipe ini aliran yang terjadi kontinu. Banyak tube diparalel digunakan pada waktu ada fluida

yang mengalir pada tube. Tubedisusun dalam sebuah kotak, aliran fluida mengalir diluar

tubepada bagianshell. Fluida dingin masuk dan mengalir pada bagian tubesecara pararel.

Fluida panas masuk pada bagian luar tubedan mengalir secara counterflow.


5/9




3. Cross-flow Exchangers

Apabila suatu gas seperti udara dipanaskan atau didinginkan, peralatan yang digunakan

biasanya adalah cross-flow exchangers. Salah satu fluida, yaitu liquid mengalir pada

bagian dalam tubedan gas mengalir melalui tube bundle.

( Geankoplis, 2003: 267-268)


6/9




BAB III

HASIL PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

III.1. HASIL PERHITUNGAN

Dari hasil perhitungan didapatkan nilai effisiensiHeat Exchanger13-E-102 sebesar

89,726 %

III.2. PEMBAHASAN

Tugas Khusus dari kegiatan Kerja Praktek di PT Petrokimia Gresik Departemen

Rancang Bangun ini adalah untuk menghitung effisiensi dariHeat Exchanger.

Salah satu unit yang terdapat di PT Petrokimia Gresik Departemen Produksi IIB

adalah Pabrik ZK dengan bahan baku asam sulfat (H2SO4) dan kalium klorida (KCl). Salah

satu alat industri yang digunakan pada pabrik tersebut adalah heat exchangerE- 102 yang

digunakan untuk merubah fase gas asam klorida (HCl) menjadi liquid. Dalam mendesain heat

exchangerkami harus memperhatikan beberapa aspek seperti tekanan operasi, bahan, suhu

dan beberapa hal lain. Tapi dalam tugas khusus ini kami ditugaskan untuk mennghitung

effisiensi dan kondisi operasi yang telah ditentukan.

Dalam menentukan effisiensi yang harus diketahui yaitu suhu dan flowrate yang

masuk pada Heat exchanger graphite cooler. Selain itu, harus mecari nilai koefisien panas

dari asam klorida dan air pada buku Kern. Setelah itu dapat menentukan nilai panas jenis

yaitu dengan mengkalikan nilai flowrate yang masuk dengan koefisien panas jenis yang

sudah diketahui pada buku Kern.

Setelah panas jenis diketahui, maka dapat mencari nilai dari perpindahan laju panas

secara aktual dan maksimal. Laju perpindahan panas aktual dapat dicari dengan cara nilai dari

panas jenis larutan cold dikalikan dengan perbedaan suhu pada air pendingin. Sedangkan

panas maksimal dapat dicari dengan cara nilai panas jenis larutan hotdikalikan dengan suhu

masuk dari asam klorida dikurangkan dengan suhu masuk pada air pendingin.

Data - data untuk mencari effiensi dari heat exchanger sudah diapat, maka dapat

diketahui nilai effisiensi dengan cara nilai perpindahan laju panas aktual dibagi dengan

perpindahan panas maksimal. Dan nilai effisiensi dari heat axchanger 13-E-102 sebesar

89,726 %.


7/9




BAB III

KESIMPULAN

III.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil perhitungan yang telah dilakukan, diperoleh spesifikasi dan dimensi

Heat Exchanger untuk tipe 13-E-102. Maka, didapatkan nilai effisiensi heat exchanger tipe

13-E102 yaitu 89,726%

III.2 Saran

Dari hasil diatas, perbandingan antara effisiensi pada data sheet sebesar 88%

sedangkan pada perhitungan didapatkan nilai sebesar 89,726% sehingga perawatan pada alat

Heat Exchanger sudah baik dan dipertahankan agar alat ini dapat berfungsi lebih lama

daripada data yang sudah diketahui pada data sheet.


8/9




APPENDIKS

Heat Exchanger 13-E-102

Diketahui:

Heat Exchanger Shell and Tube

Fluida:

Shell : HCl vapor

Tube : Air pendingin

Temperatur

T1 : 320oC = 608 oF

T2 : 58oC = 136,4 oF

Tav : 372,2oF

t1 : 28oC = 72,4 oF

t2 : 38oC = 100,4 oF

tav : 91,4 oF

M : 458,446 kg/jam = 1010,7 lb/jam

Asumsi

tipe HE 1-2 Exchanger

HCl vapor

c = 0,21 btu/lb F (Fig 3. KERN)

Cl vapor

: 608 oF

: 37478,2 lb/jam

T2 : 136,4oF

t2 : 100,4 oF

Air pendingint1 : 82,4oF


9/9




Q= m x cp x t

Q = 1010.7 x 0,21 x ( 608 136,4)

Q = 100.096 btu/hr

Air pendingin

c = 1 btu/lb F

m = Q / (c x (t2-t1))

m = 5560,87 lb/hr

Hot Fluid

(oF)

Cold Fluid

(oF) Diff

608 High 100,4 507,6

136,4 Low 82,4 54

471,6 Diff 18 453,6

Effisiensi Heat Exchanger

Menghitung panas jenis dari HCl dan air pendingin

HCl

Ch= W HCl x cp HCl = 1010.7 x 0,21 = 212,247 Btu/ hroF

Air pendingin

Cc= W Air x cp Air = 5560,87 x 1 = 5560,87 Btu/ hroF

Menghitung laju perpindahan panas

q actual= Cc x (t2t1) = 5560,87 x ( 100,4 82,6 ) = 100096 Btu/hr

q maksimal = Chx (T1t1) = 212,247 x ( 608 82,6 )= 111557 Btu/hr

Maka efisiensi dari heat exchangeryaitu

efisiensi = x 100 % = 89,726 %

Tugas Khusus Heat Exchanger

Documents

Transcript of Tugas Khusus Heat Exchanger