ALAT PENUKAR KALOR 2

ALAT PENUKAR KALOR 2

Proses pertukaran panas antara 2 fluida dengan temperature yang berbeda dan dibatasi oleh plat padat sangat banyak digunakan dalam dunia teknik. Peralatan yang menggunakan teknologi ini dinamakan alat penukar kalor, aplikasinya antara lain pada AC, pembangkit daya, maupun produksi kimia.Jenis penukar kalor :

Jenis ini ditentukan oleh pengaturan aliran dan tipe dari konstruksi.

a. concentric tube

Jenis paling sederhana dari alat ini adalah dengan memasukkan fluida panas dan dingin dalam pasangan pipa yang berbeda diameter (a concentric tube, double-pipe). Kedua fluida tersebut dapat mengalir dalam aliran yang sama ataupun berlawanan,

b. finned and unfinned tubular Dalam jenis ini fluida mengalir pada melewati dinding pemanas atupun pendingin secara tegak lurus.

c. shell and tube

Jenis ini dibedakan dari jumlah shell dan tube yang tersedia. Bentuk paling sederhana adalah tube tunggal dengan shell yang melewati didalamnya. Baffles sering dipasang untuk menambah nilai koefisien konveksi dari sisi shell yang berasal dari turbulenci aliran dan kecepatan aliran yang melewati. Sebagai tambahan, bentuk dari baffles/ sekat ini terpasang pada tube untuk mengurangi getaran pada tube.

d. compact

Jenis khusus dari alat penukar kalor adalah digunakan pada kapasitas yang sangat besar yaitu lebih dari 400 m2/m3 untuk cairan dan lebih dari 700 m2/m3 untuk gas (luas permukaan penukar kalor terhadap volume). Peralatan ini mempunyai kerapatan susunan sirip ataupun plat yang digunakan minimal pada gas dengan nilai konveksi yang kecil. Bentuk tube dapat berbentuk datar atau melingkar.

koefisien panas menyeluruh

kapasitas alat penukar kalor ditentukan dari nilai ini. Nilai koefisien perpindahan kalor ditentukan oleh total hambatan yang dikenakan pada 2 fluida yang terdiri dari proses konduksi dan konveksi.

Pada kondisi lapangan, permukaan pemindah kalor sering terkotori oleh ketidak bersihan fluida, endapan, maupun reaksi kimia antara fluida dan permukaan penukar kalor. Hal ini dinamakan faktor pengotoran (fouling factor),- yang dipengaruhi oleh temperatur operasi, kecepatan fluida dan panjang pengoperasian penukar kalor.

Sebagai tambahan, kita ketahui bahwa sirip sering ditambahkan untuk menambah permukaan singgung pada kedua fluida, dengan penambahan ini, akan merngurangi hambatan terhadap konveksi. Sehingga koefisien panas menyeluruh dapat dirumuskan sebagai :

dimana c dan h menerangkan fluida dingin dan panas, sedangkan Ac dan Ah menerangkan permukaan dingin dan panas. Sedangkan ..merupakan koefisirn perpindahan kalor menyeluruh, jika tanpa pengotoran maka :

Tb adalah temperator permukaan

dimana :

LOG MEAN TEMPERATURE DIFFERENCEuntuk mendisain kinerja dari penukar kalor, sangat penting untuk memperhitungkan total perpindahan kalor yaitu pada saat fluida masuk dan keluar, koefisien perpindahan panas keseluruhan, dam luasan total pemindah panas. Jika q merupakan total aliran panas antara fluida panas dan dingin, dan pemindahan panas antara penukar kalor dan lingkungan diabaikan (DIISOLASI), juga perubahan energi potencial dan kinetik, serta pada situasi steady maka :

dan

dimana : i adalah enthalpy, h dan c adalah fluida panas dan dingin, i dan o adalah inlet dan outlet. Jika fluida tidak terjadi perubahan fase maka dan panas spesifiknya constant :

jika perubahan temperatur berubah-ubah, maka digunakan temperatur rata-rata

a. aliran paralel

dimana aliran fluida panas dan yang dipanaskan searah. Dengan asumsi :1. penukar kalor terisolasi dari lingkungan, transfer kalor hanya pada fluida panas dan dingin.

2. konduksi aksial sepanjang tube diabaikan

3. energi potencial dan kinetik diabaikan

4. kalor spesifik constan

5. koefisien panas menyeluruh constan

kalor spesifik sebenarnya berubah terhadap variasi temperatur, sedangkan koefisien panas menyeluruh berubah terhadap sifat fluida dan kondisi aliran. Tetapi, dalam banyak kasus variasi ini tidak significan dengan alasan ini digunakan nilai rata-rata dari cp.c; cp.h dan U untuk penukar kalor.

dalam keseimbangan energi :

Ch dan Cc adalah capacitas panas

ingat

uraian lengkap penurunan satuan baca heat transfer (incropera)b. arus berlawanan

arah aliran dari fluida panas dan yang dipanaskan saling berlawanan.

c. kondisi khusus

Sangat bermanfaat untuk mengetahui kondisi khusus pada aliran penukar kalor.

meskipun demikian untuk menghitung MLTD masih dapat digunakan rumus yang sama.Contoh :

EFFECTIVENESS-NTU (NUMBER OF TRANSFER UNITS) METHOD -Untuk menentukannya diperlukan maximum heat rate, q max dari penukar kalor,

PAGE 21