LABORATORIUM TEKNIK KIMIA

SEMESTER GENAP TAHUN AJARAN 2014/2015

MODUL : Plate Heat Exchanger

PEMBIMBING : Rispiandi ST, MT.

Praktikum : 22 April 2015

Penyerahan Laporan : 22 April 2015

Oleh:

Kelompok : 5 (lima)

Nama : 1. Deni Natono NIM.131411034

2. Risma Regiyanti NIM.131411047

3. Tasya Diah Rachmadiani NIM.131411053

Kelas : 2B

PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNNIK KIMIA

JURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2015

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Landasan Teori

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 Praktikum

Memahami konsep perpindaha panas yang terjadi didalam 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 energy dan empiris

Menghitung efisiensi kalor yang dilepas fluida panas terhadap kalor yang diterima

fluida dingin.

BAB II

LANDASAN TEORI

Plate heat exchanger terdiri dari lempeng standar sebagai permukaan berlangsungnya

perpindahan kalor dan rangka penyangga tempat susunan lempeng tersebut. Penurunan tekanan

(pressure drop) yang terjadi antar plate heat exchanger relatif kecil. Permukaan plate heat

exchanger berlubang untuk memberikan efek turbulensi terhadap aliran. Kelebihan plate heat

exchanger adalah mudah untuk melakukan perawatan dan pembersihan serta dapat digunakan

untuk berbagai macam fluida (tergantung dari bahan konstruksi yang digunakan) dan mudah

untuk dilakukan modifikasi (penambahan luas permukaan perpindahan kalor atau mengubah

posisi keluar masuk fluida)

Alat penukar panas pelat dan bingkai terdiri dari paket pelat – pelat tegak lurus,

bergelombang, atau profil lain. Pemisah antara pelat tegak lurus dipasang penyekat

lunak( biasanya terbuat dari karet). Pelat – pelat dan sekat disatukan oleh suatu perangkat

penekan yang pada setiap sudut pelat 10 ( kebanyakan segi empat ) terdapat lubang pengalir

fluida. Melalui dua dari lubang ini, fluida dialirkan masuk dan keluar pada sisi yang lain,

sedangkan fluida yang lain mengalir melalui lubang dan ruang pada sisi sebelahnya karena ada

sekat.

Penukar panas jenis pelat and Frame

Gambar 2. Penukar panas jenis pelat and Frame

Dalam 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 berpindah. Perpindahan 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.

bc

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

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 :

Q = Laju Alir Kalor (Watt)

A = Luas Permukaan (m2)

U = Koefisien Pindah panas Keseluruhan (W/m2.K)△Tlm = Perbedaan Suhu logaritmik (K)

△T1 = Thi – Tco△T2 = Tho – Tci

b. Menghitung (U) Menggunakan Persamaan Empiris

Untuk satu (1) lempeng

U =

△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 ≤ 400 ( Laminar )

NNu = 0.664NRe0.5.NPr

1/3

Untuk Nre ≥ 800 ( Turbulen )

NNu = 0.0366 NRe0.8.NPr

1/3

Dimana, NRe = , NNu = , NPr =

Harga v diperoleh dari percobaan,

De = =

Kemudian masukkan harga sifat fisik air yang diperoleh dari buku referensi, sehingga hi dan ho

bisa dihitung.

c b

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

3.1 Alat dan Bahan

a. Alat yang digunakan : b. Bahan yang digunakan

- Seperangkat alat PHE - Air

- Gelas ukur 1000 ml - Es

- Termometer

- Stopwatch

- Ember

3.2 Diagram Alir Percobaan

a. Kalibrasi alat pengukur laju alir cairan panas dan cairan dingin

Melakukan hal yang sama untuk kalibrasi laju alir cairan dingin

Menyalakan kompor pemanas sehingga suhu air mencapai lebih kurang 60oC

Menghidupkan pompa air panas (P1) dan mengaturlah keran air panas (V1) hingga laju alir air panas

Mengukur laju alir sebenarnya dengan volume konstan (1000 ml) per waktu untuk setiap laju alir (100-600) L/jam yang terbaca dirotameter

Membuat grafik hubungan antara laju alir yang terbaca dirotameter terhadap laju alir sebenarnya yang diukur

b. Pengamatan suhu dan laju alir cairan

Menyalakan kompor panas sehingga suhu air panas mencapai ± 60oC

Menghidupkan pompa air panas dan mengatur laju alir air panas yang terbaca dirotameter (mulai dari 200 L/h). Laju alir panas dibiarkan tetap.

Menghidupkan pompa air dingin dan mengatur laju alir air dingin yang terbaca dirotameter (mulai dari

100-600 L/h). Sementara laju alir air panas dibiarkan konstan pada 200 L/h

Mencatat suhu air panas masuk (Thi) suhu air panas keluar (Tho), suhu air dingin masuk (Tci), dan suhu air dingin keluar (Tco)

Menjaga suhu air dingin tetap pada suhu kamar (27oC) atau pada suhu dimana masih bisa terjadi

transfer panas. Dengan cara menambahkan lagi air dingin atau menambahkan es.

Mengulangi langkah diatas untuk laju alir air panas tetap (400 dan 600 L/h) dan laju alir air dingin

berubah (100-600 L/h)

Mengulangi langkah diatas untuk laju alir dingin tetap (200, 400, dan 600 L/h) dan laju alir panas berubah

(100-600 L/h)

BAB IV

DATA PERCOBAAN

4.1 Kalibrasi Laju Alir

4.1.1 Kalibrasi Laju Alir Air Panas

NoLaju Alir Pada Alat (L/jam)

Volume (L)

Waktu (s)

Laju Alir Nyata (L/s)

Laju Alir Nyata Dalam

m3/s

Laju Alir Nyata

Dalam L/h

1 100

1

40 0.025 0.000025 902 200 20 0.05 0.00005 1803 300 13 0.0769231 7.69231E-05 276.92314 400 9 0.1111111 0.000111111 4005 500 7 0.1428571 0.000142857 514.28576 600 6 0.1666667 0.000166667 600

4.1.2 Kalibrasi Laju Alir Air Dingin

NoLaju Alir Pada Alat (L/jam)

Volume (L)

Waktu (s)

Laju Alir Nyata (L/s)

Laju Alir Nyata Dalam

m3/s

Laju Alir Nyata

Dalam L/h

1 100 1 46 0.0217391 2.17391E-05 78.26087

2 200 1 20 0.05 0.00005 180

3 300 1 13 0.0769231 7.69231E-05 276.9231

4 400 1 9 0.1111111 0.000111111 400

5 500 1 7 0.1428571 0.000142857 514.2857

6 600 1 6 0.1666667 0.000166667 600

4.2 Data Percobaan4.2.1 Laju Alir Air Panas Tetap dan Laju Alir Air Dingin Berubah

No

Fluida Panas Fluida Dingin

Laju Alir (L/h)

Thi (oC) Tho (oC)Laju Alir

(L/h)Tci (oC) Tco (oC)

1

400

59.5 53 78.26087 20 392 59.5 51.5 180 19 423 59.5 48 276.9231 17 394 59 44 400 19 365 58.5 43 514.2857 21 306 58 42 600 23 35

4.2.2 Laju Alir Air Dingin Tetap dan Laju Alir Air Panas Berubah

NoFluida Dingin Fluida Panas

Laju Alir (L/h)

Tci (oC) Tco (oC)Laju Alir

(L/h)Thi (oC) Tho (oC)

1

400

902 1803 276.92314 4005 514.28576 600

4.3 Hasil Pengolahan Data4.3.1 Menghitung kalor (Q) dan efisiensi (ɳ)

Q = m x Cp x ΔT

M =

Anggap

Dengan Cp = 4,2 kJ/kg oC

ɳ = (Qdingin / Qpanas ) * 100%

a. Laju alir air panas tetap, air dingin berubahQ dingin

Laju Alir (m3/jam)

(kg/m3) m (kg/jam) Cp (kJ/kg.oC)

996.8 4.18996.8 4.18996.8 4.18996.8 4.18996.8 4.18996.8 4.18

Laju air

panas (m3/h)

Laju air

dingin (m3/h)

△T (panas)

△T (dingin)

Mpanas

(kg/h)Mdingin

(kg/h)Qpanas

(Watt)Qdingin

(Watt)Efisiensi

(%)

b. Laju alir air dingin tetap, laju alir air panas berubah

Laju air panas (L/h) (kg/L) M (kg/h)

0.998

0.998

0.998

0.998

0.998

0.998

Laju air panas (L/h)

Laju air dingin (L/h)

△Tpanas △TdinginMdingin

(kg/h)Mpanas

(kg/h)Qpanas

(Watt)Qdingin

(Watt)Efisiensi

(%)

400

4.3.1 Menghitung nilai U

Diketahui : P = 0,4 m L = 0,1 m Jumlah Plate = 25 buah

A = 0,4 x 0,1 x 25 = 1 m2

a) Laju alir air panas tetap, air dingin berubahMenggunakan Persamaan Neraca Energi

Qpanas (Watt) ∆T1 ∆T2 ∆Ttm U (W/m2.K)

Menggunakan Perhitungan Empiris

ρ air panas = 0.998 kg/L ρ air dingin = 0.9968 kg/Lk = 77.83 W/m.K

cp air = 4.184 kJ/kg.K A = 0.0625 m2

X= 0.2 cm = 0.002m

Laju Alir Air (m3/s)

V (m/s)Densita

s (kg/m3)

Viskositas (kg/m.s)

K (W/m.K) NPr NRe NNu Ho(W/m2.K)

2.533E-05 0.000405 996.8 0.00071 3.377743189 0.878634 10.15781318 2.026924 383.55355.333E-05 0.000853 996.8 0.00071 7.111038293 0.41735115 21.38486986 2.294679 914.14848.300E-05 0.001328 996.8 0.00071 11.06655334 0.26817744 33.28020372 2.470217 1531.4731.140E-04 0.001824 996.8 0.00071 15.19984435 0.195252 45.71015932 2.604392 2217.7221.240E-04 0.001984 996.8 0.00071 16.53316403 0.17950587 49.71982242 2.641146 2446.3031.700E-04 0.00272 996.8 0.00071 22.66643456 0.13093369 68.16427268 2.78375 3534.8852.533E-05 0.000405 996.8 0.00071 3.377743189 0.878634 10.15781318 2.026924 383.55355.333E-05 0.000853 996.8 0.00071 7.111038293 0.41735115 21.38486986 2.294679 914.14848.300E-05 0.001328 996.8 0.00071 11.06655334 0.26817744 33.28020372 2.470217 1531.4731.140E-04 0.001824 996.8 0.00071 15.19984435 0.195252 45.71015932 2.604392 2217.722

1.240E-04 0.001984 996.8 0.00071 16.53316403 0.17950587 49.71982242 2.641146 2446.303

1.700E-04 0.00272 996.8 0.00071 22.66643456 0.13093369 68.16427268 2.78375 3534.885

2.533E-05 0.000405 996.8 0.00071 3.377743189 0.878634 10.15781318 2.026924 383.5535

5.333E-05 0.000853 996.8 0.00071 7.111038293 0.41735115 21.38486986 2.294679 914.14848.300E-05 0.001328 996.8 0.00071 11.06655334 0.26817744 33.28020372 2.470217 1531.473

1.140E-04 0.001824 996.8 0.00071 15.19984435 0.195252 45.71015932 2.604392 2217.722

1.240E-04 0.001984 996.8 0.00071 16.53316403 0.17950587 49.71982242 2.641146 2446.303

1.700E-04 0.00272 996.8 0.00071 22.66643456 0.13093369 68.16427268 2.78375 3534.885

Mencari Ho

Laju Alir (m3/s)

v (m/s)Densitas (kg/m3)

Viskositas (kg/m.s)

K (W/m.K) NPr NRe NNu Hi(W/m2.K)

0.00000952 0.000152 998 0.000467 1.27084841 1.536028991 5.810437208 1.846739434 131.48040.00000952 0.000152 998 0.000467 1.27084841 1.536028991 5.810437208 1.846739434 131.48040.00000952 0.000152 998 0.000467 1.27084841 1.536028991 5.810437208 1.846739434 131.48040.00000952 0.000152 998 0.000467 1.27084841 1.536028991 5.810437208 1.846739434 131.48040.00000952 0.000152 998 0.000467 1.27084841 1.536028991 5.810437208 1.846739434 131.48040.00000952 0.000152 998 0.000467 1.27084841 1.536028991 5.810437208 1.846739434 131.48040.00011111 0.001778 998 0.000467 14.8323494 0.13160828 67.81488216 2.781367162 2311.160.00011111 0.001778 998 0.000467 14.8323494 0.13160828 67.81488216 2.781367162 2311.160.00011111 0.001778 998 0.000467 14.8323494 0.13160828 67.81488216 2.781367162 2311.160.00011111 0.001778 998 0.000467 14.8323494 0.13160828 67.81488216 2.781367162 2311.160.00011111 0.001778 998 0.000467 14.8323494 0.13160828 67.81488216 2.781367162 2311.160.00011111 0.001778 998 0.000467 14.8323494 0.13160828 67.81488216 2.781367162 2311.160.00016667 0.002667 998 0.000467 22.2491916 0.087736221 101.7253749 2.975836303 3709.2410.00016667 0.002667 998 0.000467 22.2491916 0.087736221 101.7253749 2.975836303 3709.2410.00016667 0.002667 998 0.000467 22.2491916 0.087736221 101.7253749 2.975836303 3709.2410.00016667 0.002667 998 0.000467 22.2491916 0.087736221 101.7253749 2.975836303 3709.2410.00016667 0.002667 998 0.000467 22.2491916 0.087736221 101.7253749 2.975836303 3709.2410.00016667 0.002667 998 0.000467 22.2491916 0.087736221 101.7253749 2.975836303 3709.241

Mencari Hi

Menghitung U

U = ,

dengan X = 2 mm = 2x 10△ -3 m dan K =77,83 W/m K

Ho(W/m2.K) Hi(W/m2.K) U( W/m2.K)383.5535 131.4804 97.6696833

914.1484 131.4804 114.609139

1531.473 131.4804 120.709392

2217.722 131.4804 123.727057

2446.303 131.4804 124.375425

3534.885 131.4804 126.353754

383.5535 2311.16 326.202716

914.1484 2311.16 644.207664

1531.473 2311.16 899.809523

2217.722 2311.16 1099.75512

2446.303 2311.16 1153.18933

3534.885 2311.16 1349.02734

383.5535 3709.241 344.531505

914.1484 3709.241 719.834477

1531.473 3709.241 1054.56299

2217.722 3709.241 1340.11052

2446.303 3709.241 1420.30511

3534.885 3709.241 1729.53946

b) Laju alir air panas berubah, air dingin tetap

a. Menggunakan Persamaan Neraca Energi

RUN Qpanas (Watt) ∆T1 ∆T2 ∆Ttm U (W/m2.K)

1

1761.36 28 17 22.0445 79.90028

3277.73 25.5 20 22.6388 144.783996

3850.74 24 25 24.4966 157.194887

4635.15 24 29 26.4212 175.433011

4171.64 23 31 26.8013 155.650661

5214.55 22.5 32 26.9717 193.333884

2

2224.87 28 10 17.4822 127.264964

4668.27 27.5 10.5 17.6566 264.391796

6578.35 26.5 14.5 19.9006 330.559941

7416.25 24 18 20.8564 355.587028

6257.46 21 20 20.4959 305.302501

6952.73 20 21.5 20.741 335.217356

3

2224.87 26 5 12.7376 174.669101

4568.95 25 6.5 13.7335 332.687143

6417.90 24 10.5 16.3304 393.002994

7416.25 22 14 17.6997 419.004334

6778.92 19.5 15 17.1517 395.232524

7648 18 16.5 17.2391 443.642007

b. Menggunakan Persamaan Empiris

ρ air panas = 0.998 kg/L Cp air = 4.2 kJ/kg K

ρ air dingin = 0.9968 kg/L A = 0.0625 m2

k = 77.83 W/m.K △X = 2 mm

Nre = , dengan De = = = m = 0.01785 m

Npr =

Nnu = = 0.664 NRe0.5Npr

1/3 untuk aliran laminar

Nnu = = 0.0366 NRe0.8Npr

1/3 untuk aliran turbulen

II. Laju alir air dingin tetap

- Mencari Ho

Laju alir (m3/s)

V(m/s)

Viskositas (kg/m s)

K(W/m.K)

Npr Nre NnuHo

(K/m2.K)

2.220E-06 3.55E-05 0.000467 0.296353 6.586935 1.354955 1.448855 24.054519.520E-06 0.000152 0.000467 1.270848 1.536029 5.810437 1.846739 131.48042.308E-05 0.000369 0.000467 3.081006 0.633579 14.08665 2.140452 369.45351.111E-04 0.001778 0.000467 14.83235 0.131608 67.81488 2.781367 2311.161.250E-04 0.002 0.000467 16.68656 0.116984 76.29251 2.836511 2651.6311.667E-04 0.002667 0.000467 22.24919 0.087736 101.7254 2.975836 3709.2412.220E-06 3.55E-05 0.000467 0.296353 6.586935 1.354955 1.448855 24.054519.520E-06 0.000152 0.000467 1.270848 1.536029 5.810437 1.846739 131.48042.308E-05 0.000369 0.000467 3.081006 0.633579 14.08665 2.140452 369.45351.111E-04 0.001778 0.000467 14.83235 0.131608 67.81488 2.781367 2311.161.250E-04 0.002 0.000467 16.68656 0.116984 76.29251 2.836511 2651.6311.667E-04 0.002667 0.000467 22.24919 0.087736 101.7254 2.975836 3709.2412.220E-06 3.55E-05 0.000467 0.296353 6.586935 1.354955 1.448855 24.054519.520E-06 0.000152 0.000467 1.270848 1.536029 5.810437 1.846739 131.4804

2.308E-05 0.000369 0.000467 3.081006 0.633579 14.08665 2.140452 369.45351.111E-04 0.001778 0.000467 14.83235 0.131608 67.81488 2.781367 2311.161.250E-04 0.002 0.000467 16.68656 0.116984 76.29251 2.836511 2651.6311.667E-04 0.002667 0.000467 22.24919 0.087736 101.7254 2.975836 3709.241

- Mencari Hi

Laju alir (m3/s)

v(m/s)

Viskositas (kg/m s)

K(W/m.K)

Npr Nre NnuHi

(K/m2.K)

5.333E-05 0.00085328 0.00071 7.110594 0.417377 21.38353 2.294655 914.08185.333E-05 0.00085328 0.00071 7.110594 0.417377 21.38353 2.294655 914.08185.333E-05 0.00085328 0.00071 7.110594 0.417377 21.38353 2.294655 914.08185.333E-05 0.00085328 0.00071 7.110594 0.417377 21.38353 2.294655 914.08185.333E-05 0.00085328 0.00071 7.110594 0.417377 21.38353 2.294655 914.08185.333E-05 0.00085328 0.00071 7.110594 0.417377 21.38353 2.294655 914.08181.140E-04 0.001824 0.00071 15.19984 0.195252 45.71016 2.604392 2217.7221.140E-04 0.001824 0.00071 15.19984 0.195252 45.71016 2.604392 2217.7221.140E-04 0.001824 0.00071 15.19984 0.195252 45.71016 2.604392 2217.7221.140E-04 0.001824 0.00071 15.19984 0.195252 45.71016 2.604392 2217.7221.140E-04 0.001824 0.00071 15.19984 0.195252 45.71016 2.604392 2217.7221.140E-04 0.001824 0.00071 15.19984 0.195252 45.71016 2.604392 2217.7221.700E-04 0.00272 0.00071 22.66643 0.130934 68.16427 2.78375 3534.8851.700E-04 0.00272 0.00071 22.66643 0.130934 68.16427 2.78375 3534.8851.700E-04 0.00272 0.00071 22.66643 0.130934 68.16427 2.78375 3534.8851.700E-04 0.00272 0.00071 22.66643 0.130934 68.16427 2.78375 3534.8851.700E-04 0.00272 0.00071 22.66643 0.130934 68.16427 2.78375 3534.8851.700E-04 0.00272 0.00071 22.66643 0.130934 68.16427 2.78375 3534.885

III. Mencari U menggunakan persamaan empiris

U = ,

dengan X = 2 mm = 2x 10△ -3 m dan K =77,83 W/m K

Ho (W/m2K) Hi (W/m2K) U (W/m2K)24.05451 914.0818 23.423627131.4804 914.0818 114.608092369.4535 914.0818 261.3428282311.16 914.0818 644.174589

2651.631 914.0818 668.084163709.241 914.0818 719.79318124.05451 2217.722 23.7818599131.4804 2217.722 123.727057369.4535 2217.722 314.1383542311.16 2217.722 1099.75512

2651.631 2217.722 1171.321523709.241 2217.722 1340.1105224.05451 3534.885 23.8772685131.4804 3534.885 126.353754369.4535 3534.885 331.6428132311.16 3534.885 1349.02734

2651.631 3534.885 1458.325343709.241 3534.885 1729.53946

4.3.2 Kurva Kalibrasi Laju Alir Kalibrasi Laju Alir Panas

Kalibrasi Laju Alir Dingin

4.3.3 Kurva U vs Laju Alir Perhitungan Secara Neraca Energi

Laju alir air panas tetap, air dingin berubah

Laju alir air panas berubah, air dingin tetap

Perhitungan Secara Empiris Laju alir air panas tetap, air dingin berubah

Laju alir air panas berubah, air dingin tetap

4.3.4 Kurva Efisiensi vs Laju AlirLaju alir air panas tetap, air dingin berubah

Laju Alir air panas berubah, air dingin tetap

BAB V

PENUTUP

5.1 Pembahasan

5.1.1 Pembahasan Oleh Deni Natono

5.1.2 Pembahasan Oleh Risma Regiyanti

Praktikum yang berjudul Plate Heat Exchanger (PHE) ini bertujuan untuk memahami konsep perpindahan panas yang terjadi di dalam PHE khususnya konduksi dan konveksi, mengetahui pengaruh laju alir fluida terhadap koefisien pindah panas keseluruhan (U) baik melalui perhitungan neraca energi maupun empiris, serta mengetahui efisiensi kalor yang dilepas fluida panas terhadap kalor yang diterima fluida.

Alat yang kami gunakan, (Plate Heat Exchanger) tersusun oleh lempengan-lempengan logam tipis yang permukaannya bergelombang. Tujuan dari gelombang ini adalah untuk memperbesar luas permukaan kontak agar perpindahan panas lebih efektif. Pada PHE terjadi mekanisme perpindahan panas secara konduksi dan konveksi. Fluida yang digunakan adalah fluida cair yaitu air dimana air panas dan air dingin dialirkan melalui aliran yang berbeda dan dikontakan secara counter-current pada PHE. Pada plate ini, perpindahan panas secara konveksi-koduksi terjadi karena kalor yang dilepas air panas diserap oleh lempengan kemudian diberikan pada air dingin (konduksi), kemudian panas dari air dingin tersebar di dalam air dingin (konveksi).

Hal pertama yang dilakukan adalah menyalakan kompor untuk memanaskan air sampai

air mencapai suhu 60oC. Sambil menunggu air panas, kami melakukan kalibrasi laju alir untuk

mengetahui laju alir dari air dingin ataupun air panas yang sesungguhnya. Selanjutnya, kami

melakukan percobaan yaitu mengalirkan air panas dan air dingin dengan memvariasikan laju alir

panas tetap dengan laju alir dingin berubah serta laju alir dingin tetap dengan laju alir panas

berubah. Lalu suhu pada aliran masukan dan keluaran pada masing-masing fluida (panas dan

dingin) kami catat untuk mengetahui perpindahan panas.

Pada percobaan ini, perpindahan panas pada PHE terjadi akibat adanya perbedaan suhu

antara air panas dan air dingin. Adanya perbedaan suhu tersebut menyebabkan perpindahan

panas dari air panas ke air dingin sehingga terjadi kenaikan suhu air dingin keluar dan penurunan

suhu air panas keluar. Laju alir air panas maupun air dingin akan berpengaruh pada perpindahan

kalor yang terjadi. Tetapi ada faktor lain yaitu perbedaan antara suhu air panas dan suhu air

dingin yang mempengaruhi besarnya kalor yang diberikan oleh air panas maupun yang diterima

oleh air dingin. Semakin besarnya perbedaan suhu (driving force) maka semakin besar pula kalor

yang diberikan/diterima.

Berdasarkan hasil praktikum, nilai koefisien pindah panas keseluruhan (U) dipengaruhi

oleh laju alir fluida. Dilihat dari perhitungan nilai U menggunakan neraca energi dan secara

empiris, bahwa semakin tinggi laju alir fluida maka nilai koefisien U semakin tinggi. Namun saat

membandingkan nilai U dari perhitungan neraca energi dengan perhitungan secara empiris, hasil

yang diperoleh berbeda jauh. Hal ini bisa disebabkan oleh suhu yang tidak dijaga pada air dingin

dimana air yang keluar setelah melalui PHE masuk ke penampung yang digunakan kembali

sebagai laju alir air dingin masuk yang menyebabkan perpindahan panas terganggu karena suhu

air dingin pada penampung semakin tinggi (tidak dingin).

Pengaruh laju alir fluida terhadap efisiensi tidak dapat ditentukan hubungannya karena

grafik yang dihasilkan tidak linier (fluktuatif). Efisiensi yang fluktuatif ini karena dipengaruhi

oleh kualitas fluida yang sudah tidak bagus yang menyebakan terjadinya kerak dan kehilangan

panas, sehingga menghambat perpindahan panas. Untuk menanggulangi permasalahan-

permasalahan tersebut maka diperlukan ketelitian dalam pembacaan skala temperatur supaya

hasil pengukuran tidak banyak melakukan penyimpangan, perawatan pada PHE dengan

melakukan pemeriksaan dan penggantian gasket, serta pembersihan plate danpembersihan

saluran cairan . Hal tersebut dilakukan supaya efisiensi yang dihasilkan baik dan performa alat

dalam melakukan perpindahan panas berjalan optimal.

5.1.3 Pembahasan Oleh Tasya Diah Rachmadiani

5.2 Simpulan