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
Recommended