UJIAN PRAKTIKUM LABORATORIUM TEKNIK KIMIA 2

SEMESTER GENAP TAHUN AJARAN 2014/2015

MODUL : Plate Heat Exchanger

PEMBIMBING : Ir. Umar Khayam

Oleh :

Kelompok : IV

Nama : Nenden K. Anggraeni NIM.131411017

Kelas : 2A

PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA

JURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2015

Tanggal Praktikum : 20 April 2015

Tanggal Penyerahan : 20 April 2015

1. DATA PENGAMATAN

Tabel 1.1 Kalibrasi laju alir volume fluida panas

No Laju Alir

(L/s)

Waktu

(s)

Fluida Panas

V1 (L) V2 (L) Vrata-rata

(L)

Laju Alir

(L/s)

1 0.021 10 0.220 0.200 0.210 0.021

2 0.049 10 0.490 0.480 0.485 0.049

3 0.075 10 0.760 0.740 0.750 0.075

4 0.102 5 0.520 0.500 0.510 0.102

5 0.132 5 0.650 0.670 0.660 0.132

6 0.162 5 0.820 0.800 0.810 0.162

Tabel 1.2 Kalibrasi laju alir volume fluida dingin

No Laju Alir

(L/s)

Waktu

(s)

Fluida Dingin

V1 (L) V2 (L) Vrata-rata

(L) Laju Alir (L/s)

1 0.021 10 0.2600 0.2600 0.2600 0.0260

2 0.049 10 0.4900 0.4700 0.4800 0.0480

3 0.075 10 0.8300 0.8100 0.8200 0.0820

4 0.102 5 0.5500 0.5400 0.5450 0.1090

5 0.132 5 0.7300 0.7200 0.7250 0.1450

6 0.162 5 0.8700 0.8900 0.8800 0.1760

Tabel 1.3 Laju alir fluida panas dan dingin percobaan

No

Fluida Panas Fluida dingin

Laju Alir (L/s) Thi

(K)

Tho

(K) Laju Alir (L/s)

Tci

(K)

Tco

(K)

1 0.056 328 308 0.083 298 305

2. TABEL PENGOLAHAN DATA

Tabel 2.1 Kalor yang diberikan fluida panas

Run

Laju

alir

kalibrasi

(L/s)

Laju

alir

massa

(kg/s)

Cp

(kJ/kg.K)

T1

(K)

Q1

(Watt)

1 0.049 0.048 4,2 23 4636.8

Tabel 2.2 Kalor yang diterima fluida dingin

Run

Laju

alir

kalibrasi

(L/s)

Laju

alir

massa

(kg/s)

Cp

(kJ/kg.K)

T2

(K)

Q2

(Watt)

1 0.083 0.083 4,2 10 3486

Tabel 2.3 Efisiensi kalor yang dipertukarkan

Run Laju Alir (L/s)

Laju Alir Kalor

(Watt) Efisiensi

(%) Panas Dingin Q1 Q2

1 0.049 0.083 4636.8 3486 75.18

Tabel 2.4 Perbedaan suhu logaritmik

Run

Laju Alir (L/s) Perubahan Suhu (K) Tlm

(K) Panas Dingin T1 T2

1 0.049 0.083 23 10 15.60

Tabel 2.5 Koefisien pindah panas keseluruhan

Run Laju Alir (L/s) Q

(Watt) A (m

2)

Tlm

(K)

U

(W/m2K) Panas Dingin

1 0.049 0.083 4636.8 0.875 15.6 339.7

Tabel 2.6 Koefisien pindah konveksi inside

Run

Laju Alir (L/s) Bilangan Tak Berdimensi h inside

(W/m2.K) Panas Dingin

Nre

inside

Nu

inside

Npr

inside

1 0.049 0.083 7.54 0.062 3.95x10-5 1206.365

Tabel 2.7 Koefisien pindah konveksi outside

Run

Laju Alir (L/s) Bilangan Tak Berdimensi h outside

(W/m2.K)

Panas Dingin Nre

outside

Nu

outside

Npr

outside

1 0.049 0.083 7.75 0.063 3.88x10-5

1225.823

Tabel 2.8 Koefisien pindah panas keseluruhan secara empiris (untuk satu lempeng)

Run Laju Alir (L/s)

A (m2) X (m)

K

(W/m.K)

h inside

(W/m2.K)

h outside

(W/m2.K)

U empiris

Panas Dingin

1 0.049 0.083 0.035 0.0008 77.83 1206.365 1225.823 16355.633

3. GRAFIK PENGOLAHAN DATA

Gambar 3.1 Kurva kalibrasi laju alir fluida panas

y = 0.992x + 0.007R = 0.999

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

0.18

0 0.05 0.1 0.15 0.2

Laju

alir

flo

wm

ete

r (L

/s)

Laju alir terukur (L/s)

Kurva Kalibrasi Fluida Panas

Y-Values

(Y-Values)

Gambar 3.2 Kurva laju alir pada laju alir fluida dingin

4. PEMBAHASAN

Oleh Nenden Kurniasih Anggraeni (131411017)

Perpindahan panas dapat didefinisikan sebagai berpindahnya energi dari satu

tempat ke tempatnya sebagai akibat dari perbedaan temperatur antara tempat-tempat

tersebut. Syarat terjadi perpindahan panas adalah perbedaan temperatur dari fluida panas

dan dingin serta alat penukar panas yang digunakan.

Pada ujian praktikum kali ini jenis alat penukar panas yang digunakan Plate Heat

Exchanger. 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. 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

y = 0.908x + 0.008R = 0.995

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

0.18

0 0.05 0.1 0.15 0.2

Laju

alir

flo

wm

ete

r (L

/s)

Laju alir terukur (L/s)

Kurva Kalibrasi Fluida Dingin

Y-Values

(Y-Values)

permukaan pelat dan keluar menuju urutan pelat genap berikutnya melalui lubang bawah.

Tipe aliran yang digunakan adalah counter current tanpa berkontak secara langsung.

Berdasarkan literatur, secara umum ada dua pilihan arah aliran dalam HE yaitu co-

current (pararel) dan counter current. Masing-masing punya kelebihan dan kekurangan.

Secara umum, kelebihan counter current yang utama adalah transfer panas yang

diperoleh lebih besar dibandingkan co-current. Hal ini dikarenakan arus counter current

dapat menjaga penurunan panas yang perlahan dan perbedaan panas antara dua fluida

yang kecil. Jika dibandingkan dengan co current, arus yang paling panas langsung

bertemu dengan arus yang paling dingin, hal ini menyebabkan adanya potensi

perpindahan panas yang hilang dan pada akhirnya transfer panasnya kurang efisien.

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.

Ujian praktikum Plate Heat Exchanger dilakukan terhadap laju alir fluida panas

dan dingin yang berbeda. Nilai representatif dari perpindahan panas total berdasarkan

literatur untuk dua kombinasi fluida berupa air-air berkisar antara 850-1700 W/m2K dan

hasil percobaan yang dilakukan harganya masih dalam kisaran tersebut untuk harga U

secara empiris. Namun, untuk harga U berdasarkan neraca energi berbeda dengan kisaran

pada literatur. Harga U neraca energi lebih kecil dibandingnkan harga U empiris. Hal ini

dapat disebabkan adanya perpindahan panas yang hilang selama proses. Dari hubungan

yang berkaitan dengan harga U dapat disimpulkan bahwa U atau koefisien pindah panas

keseluruhan nilainya bergantung kepada semua variabel yang mempengaruhi proses

perpindahan panas seperti luas permukaan, sifat aliran fluida, properti fluida yang terdiri

dari massa jenis dan viskositas berdasarkan perbedaan temperatur, dan kecepatan fluida.

Dari hasil percobaan, diperoleh nilai efisien kalor yang dipertukarkan sebesar

75.18%. Efisiensi kalor yang dipertukarkan merupakan perbandingan kalor yang diterima

fluida dingin terhadap kalor yang diberikan fluida panas. Secara teoritis jika rentang

perbedaan suhu fluida panas masuk dan fluida dingin masuk jauh, perpindahan panas

yang diterima fluida dingin akan lebih besar. Namun, hasil percobaan diperoleh nilai

efisiensi kurang dari 100%. Hal ini menunjukkan kalor yang diterima fluida dingin lebih

kecil dibanding kalor yang diberikan fluida panas.

PUSTAKA

Anonim.2015.Plate heat Exchanger PHE Gasket.

http://www.sumantry.com/produk/produk-static-item/51-plate-heat-exchanger-gasket-

phe. [9 April 2015].

_____. http://en.wikipedia.org/wiki/Countercurrent_exchange. [20 April 2015].