Upload
zandhika-alfi-pratama
View
40
Download
7
Tags:
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Alat penukar kalor adalah suatu alat yang dapat memberikan fasilitasperpindahan panas dari satu fluida ke fluida lain yang berbeda temperaturnya, sertamenjaga agar kedua fluida tersebut tidak bercampur. Proses perpindahan panas yangpaling sederhana adalah proses yang terjadi dimana fluida yang panas dan fluidayang dingin secara langsung. Dengan sistem demikian kedua fluida akan mencapaitemperatur yang sama, dan jumlah panas yang berpindah dapat diperkirakan denganmempersamakan kerugian energi dari fluida yang lebih panas dengan perolehanenergi yang lebih dingin.
Citation preview
LABORATORIUM PROSES PEMISAHAN DENGAN
PERPINDAHAN MASSA
Percobaan : .....................................
PROGRAM STUDI D3 TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA
2015
Kelompok : ...............
Nama :
1. ........................................... NRP. ........................................
2. ........................................... NRP. ........................................
3. ........................................... NRP. ........................................
4. ........................................... NRP. ........................................
Tanggal Percobaan : .................................................................
Tanggal Penyerahan : .................................................................
Asisten : .................................................................
Dosen Pembimbing : .................................................................
Heat Exchanger
III α
Zandhika Alfi P.
May Saktianie N.
28 April 2015
Gita Ema R.
2313 030 035
2313 030 029
Saidah Altway S.T.,M.T.,M.Sc.
Nurul Qiftiyah 2313 030 067
Rizka Amalia K. P. 2313 030 073
21 April 2015
i
ABSTRAK
Tujuan dari percobaan Heat Exchanger adalah Menentukan nilai ∆TLMTD, hi/ho, Q, UD, Rd,
dan Efisiensi, Mengetahui pengaruh flow Rate terhadap ∆TLMTD, hi/ho, Q, UD, Rd, dan Efisiensi.
Mendemonstrasikan penggunaan salah satu jenis exchanger yang beroperasi dengan aliran
Co-Curent maupun aliran Counter-Curent serta perbandingan nilai ∆TLMTD, UD, Q, dan
Efisiensi antara kedua aliran tersebut. Prosedur Percobaan adalah Tahap Persiapan, yaitu
pertama mengisi tangki minimal ¾ bagian dari volume. Menghidupkan pompa, sampai pompa
mati dengan sendirinya. Mengecek volume boiler, dengan cara melihat pada gelas penduga
pada unit control. Volume control air tidak boleh penuh, jika penuh akan menyebabkan bahaya
karena tidak ada ruang penguapan ketika boiler dipanaskan. Membuangnya atau mengurangi
air jika penuh melalui kran drain atau pembuangan hingga pada batas aman. Membuka katup
kompor lalu menyulutkan api ke kompor. Jika bau gas menyengat, maka tutup kembali
regulator tabung LPG dengan segera. Menunggu sampai air mendidih pada temperatur130oC
dengan melihat pada termometer. Menyeting tekanan uap pada tekanan 1.2 bar dengan jalan
mengatur katup pengaman SV (Safety Valve). Tekanan dapat dilihat pada manometer.
Menjaga isi bak atau tangki minimal ¾ volumenya. Menggunakan boiler apabila tekanan telah
stabil. Tahap Percobaan dibagi dua yaitu arah aliran co-current, membuka valve V2, V6, V9.
Menutup valve V4, dan V7. Mengalirkan air dengan membuka valve V5 sebagai variabel setelah
keadaan steady state. Mengukur Rate steam dan juga Rate air. Mengamati suhu steam yang
masuk (T1) dan suhu steam yang keluar (T2). Mengukur suhu air yang masuk (t1) dan suhu air
yang keluar (t2). Mencatat suhu yang telah di dapat. Tahap yang kedua adalah Arah Aliran
Counter-Current, yaitu membuka valve V2, V7, dan V8. Menutup valve V4, V6, V9, dan V5.
Mengalirkan air dengan membuka valve V9 sebagai variabel setelah keadaan steady state.
Membuka valve V1 sebagai variabel setelah keadaan steady state. Mengukur Rate steam dan
juga Rate air. Mengamati suhu steam yang masuk (T1) dan suhu steam yang keluar (T2).
Mengukur suhu air yang masuk (t1) dan suhu air yang keluar (t2). Mencatat suhu yang telah
didapat. Dari hasil percobaan Heat Exchanger yang telah dilakukan, maka dapat diperoleh
kesimpulan untuk Hubungan flow rate dengan ∆TLMTD, hi/ho, Q, Ud, dan efisiensi adalah
berbanding lurus, maksudnya nilai ∆TLMTD, hi/ho, Q, Ud, dan efisiensi akan semakin bertambah
seiring bertambahnya flow rate, sedangkan untuk nilai Rd mengalami penurunan seiring
bertambahnya flow rate. Namun dari hasil praktikum untuk nilai-nilai ho, Q, Ud, Rd dan
efisiensi ada yang mengalami penyimpangan dari literatur. Perbandingan nilai ∆TLMTD, Q, dan
efisiensi antara aliran Counter-Curent lebih besar yang aliran Co-Curent. Sedangkan untuk
nilai Ud berlawanan dengan nilai ∆TLMTD, Q, dan efisiensi, yaitu nilai Ud lebih besar pada
aliran Co-Curent. Namun dari hasil praktikum terjadi penyimpangan dengan literatur pada
nilai ∆TLMTD, Ud dan efisiensi.
ii
DAFTAR ISI
ABSTRAK ............................................................................................................... i
DAFTAR ISI ........................................................................................................... ii
DAFTAR GAMBAR .............................................................................................. iii
DAFTAR TABEL ................................................................................................... iv
DAFTAR GRAFIK.................................................................................................. v
BAB I PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang ............................................................................................ I-1
I.2 Rumusan Masalah ....................................................................................... I-2
I.3 Tujuan Percobaan ....................................................................................... I-2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
II.1. Dasar Teori ............................................................................................. II-1
II.2. Aplikasi Industri ..................................................................................... II-13
BAB III METODOLOGI PERCOBAAN
III.1. Variabel percobaan ................................................................................ III-1
III.2. Bahan yang digunakan .......................................................................... III-1
III.3. Alat yang digunakan .............................................................................. III-1
III.4. Prosedur percobaan ............................................................................... III-1
III.5. Diagram alir ........................................................................................... III-3
III.6 Gambar alat ........................................................................................... III-6
BAB IV HASIL PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
IV.1 Hasil Percobaan ..................................................................................... IV-1
IV.2 Hasil Perhitungan .................................................................................... IV-3
IV.3 Pembahasan ............................................................................................ IV-10
BAB V KESIMPULAN .......................................................................................... V-1
DAFTAR NOTASI .................................................................................................. vi
DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................. viii
APPENDIKS ............................................................................................................ ix
Lampiran
- Laporan Sementara
- Lembar Revisi
iii
DAFTAR GAMBAR
Gambar II.1 Proses Perpindahan Panas ..................................................................... II-1
Gambar II.2 Double Pipe Heat Exchanger ............................................................... II-4
Gambar II.3 Shell and Tube Heat Exchanger............................................................ II-5
Gambar II.4 Cross flow Heat Exchanger .................................................................. II-6
Gambar II.5 Pola Aliran dan Distribusi Temperatur dalam Co-current Flow .......... II-7
Gambar II.6 Pola Aliran dan Distribusi Temperatur dalam Counter-Current Flow . II-8
Gambar III.6 Seperangkat Peralatan Heat Exchanger ................................................ III-6
iv
DAFTAR TABEL
Tabel IV.1 Hasil Percobaan dan Perhitungan ∆TLMTD dengan Rate Aliran
Dingin Konstan Co-Curent ..................................................................... IV-1
Tabel IV.2 Hasil Percobaan dan Perhitungan ∆TLMTD dengan Rate Aliran
Dingin Konstan Counter-Curent ............................................................. IV-1
Tabel IV.3 Hasil Perhitungan Properti Fisik untuk Rate Dingin Konstan pada
Aliran Co-Current ................................................................................... IV-2
Tabel IV.4 Hasil Perhitungan Properti Fisik untuk Rate Dingin Konstan pada
Aliran Counter-Current .......................................................................... IV-2
Tabel IV.5 Hasil Perhitungan Rate Massa (W), Kecepatan (v) dan Rate Massa
per satuan Luas (G) untuk Rate Dingin Konstan pada Aliran Co-
Current .................................................................................................... IV-3
Tabel IV.6 Hasil Perhitungan Rate Massa (W), Kecepatan (v) dan Rate Massa
per satuan Luas (G) untuk Rate Dingin Konstan pada Aliran
Counter-Current ..................................................................................... IV-3
Tabel IV.7 Hasil Perhitungan UD, Uc, dan Rd untuk Rate Dingin Konstan pada
Aliran Co-Current ................................................................................... IV-4
Tabel IV.8 Hasil Perhitungan UD, Uc, dan Rd untuk Rate Dingin Konstan pada
Aliran Counter-Current .......................................................................... IV-4
Tabel IV.9 Hasil Perhitungan Efisiensi Heat Exchanger .......................................... IV-4
Tabel IV.10 Hasil Perhitungan NRe, JH, hi, ho, hio untuk Rate Dingin Konstan
pada Aliran Co-Current .......................................................................... IV-5
Tabel IV.11 Hasil Perhitungan NRe, JH, hi, ho, hio untuk Rate Dingin Konstan
pada Aliran Counter-Current .................................................................. IV-5
v
DAFTAR GRAFIK
Grafik IV.1 Grafik Hubungan antara Vh (ft3/hr) vs ∆TLMTD (oF) pada Aliran Co-
Current dan Counter-Curent dengan Rate Dingin Konstan............... IV-6
Grafik IV.2 Grafik Hubungan antara Vh (ft3/hr) vs hi (BTU/hr.ft2ᵒF) pada
Aliran Co-Current dan Counter-Curent dengan Rate Dingin
Konstan............................................................................................... IV-7
Grafik IV.3 Grafik Hubungan antara Vh (ft3/hr) vs ho (BTU/hr.ft2ᵒF) pada
Aliran Co-Curent dan Counter-Current dengan Rate Dingin
Konstan............................................................................................... IV-8
Grafik IV.4 Grafik Hubungan antara Vh (ft3/hr) vs Qavg (BTU/hr) pada Aliran
Co-Current dan Counter-Curent dengan Rate Dingin Konstan......... IV-9
Grafik IV.5 Grafik Hubungan antara Vh (ft3/hr) vs Ud (BTU/hr.ft2ᵒF) pada
Aliran Co-Curent dan Counter-Current dengan Rate Dingin
Konstan.............................................................................................. IV-10
Grafik IV.6 Grafik Hubungan antara Vh (ft3/hr) vs Rd (BTU/hr.ft2ᵒF) pada
Aliran Co-Curent dan Counter-Current dengan Rate Dingin
Konstan............................................................................................... IV-11
Grafik IV.7 Grafik Hubungan antara Vh (ft3/hr) vs Efisiensi % pada Aliran Co-
Curent dan Counter-Current dengan Rate Dingin Konstan............... IV-12
vi
DAFTAR NOTASI
No. Simbol Keterangan Satuan
1 A Luas Heat Exchanger ft2
2 Ap Luas penampang pipa ft2
3 Aa Luas penampang annulus ft2
4 Cpc Kapasits panas aliran air dingin (BTU/(lb)(°F))
5 Cph Kapasits panas aliran air panas (BTU/(lb)(°F))
6 D Diameter inside pipa Ft
7 D1 Diameter inside annulus Ft
8 D2 Diameter outside annulus Ft
9 De Diameter ekivalen Ft
10 Gc Kecepatan massa aliran air dingin (lb/hr.ft2)
11 Gh Kecepatan massa aliran air panas (lb/hr.ft2)
12 hi Koefisien perpindahan panas inside fluida (BTU/hr.ft2ᵒF)
13 ho Koefisien perpindahan panas outside fluida (BTU/hr.ft2ᵒF)
14 hio Nilai hi dibanding diameter pipa outside (BTU/hr.ft2ᵒF)
15 kc Konduktivitas termal aliran air dingin (BTU/[hr.ft2.°F/ft])
16 kh Konduktivitas termal aliran air panas (BTU/[hr.ft2.°F/ft])
17 L Panjang pipa Ft
18 LMTD Log mean temperature difference oF
19 NRe,c Bilangan Reynold aliran air dingin -
20 NRe,h Bilangan Reynold aliran air panas -
21 JH,c Bilangan Prandtl aliran air dingin -
22 JH,h Bilangan Prandtl aliran air panas -
23 P Tekanan udara mmHg
24 Qc Kalor aliran air dingin (BTU/hr)
25 Qh Kalor aliran air panas (BTU/hr)
26 Qav Kalor rata-rata (BTU/hr)
27 T1 Suhu aliran air panas masuk oF
28 T2 Suhu aliran air panas keluar oF
vii
29 t1 Suhu aliran air dingin masuk oF
30 t2 Suhu aliran air dingin keluar oF
31 Tavg Suhu rata-rata aliran air panas oF
32 tavg Suhu rata-rata aliran air dingin oF
33 UD Over all Heat transfer Dirt Coeffition (BTU/hr.ft2ᵒF)
34 Uc Over all Heat transfer Clean Coefficient (BTU/hr.ft2ᵒF)
35 Rd Dirt Factor (BTU/hr.ft2ᵒF)
36 Vc Debit aliran air dingin ft3/hr
37 Vh Debit aliran air panas ft3/hr
38 Wc Berat aliran air dingin lb/hr
39 Wh Berat aliran air panas lb/hr
40 μc Viskositas a;iran air dingin (lb/ft.hr)
41 μh Viskositas aliran air panas (lb/ft.hr)
42 ρc Densitas aliran air dingin (lb/ft3)
43 ρh Densitas aliran air panas (lb/ft3)
44 Η Efisiensi %
viii
DAFTAR PUSTAKA
Geankoplis Christie John Transport Processes and Separation Process Principles [Book]. -
New Jersey : Pearson Education.Inc, 2003. - Vol. IV.
Barun, A. (2007). ANALISIS PERFORMANSI PADA HEAT EXCHANGER JENIS
SHEELAND TUBE TIPE BEM DENGAN MENGGUNAKAN PERUBAHAN LAJU
ALIRAN MASSA FLUIDA PANAS (Mh). Jakarta: Universitas Muhammadiya
Jakarta.
Dewi, L. (2010). Shell and Tube Heat Exchanger. Surabaya: Institut Teknologi Sepuluh
Nopember.
Dwi, I. W. (2012). Heat Exchanger. Lampung: Universitas Lampung.
Kern Donald Q. Process Heat Transfer [Book]. - Japan : McGraw Hill Boook Company,
1965. - Vol. 21.
Murugesan. (2012). The Effect of Mass Flow Rate on the Enhanced Heat Transfer
Charactristics in A Corrugated Plate Type Heat Exchanger. Research Journal of
Engineering Sciences, 25.
Sadiawan, S. S. (2013). PENGARUH SIRIP CINCIN INNER TUBE TERHADAP
KINERJA PERPINDAHAN PANAS PADA HEAT EXCHANGER. 5(1).
Sutowo Cahya Analisa Heat Exchanger Jenis Sheel and Tube dengan Sistem Single Pass
[Journal]. - Jakarta : Universitas Muhammadiyah, 2010. - 1 : Vol. II.
I-1
BAB I
PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang
Pada dunia industri saat ini, proses perpindahan kalor merupakan salah satu
proses kunci dalam kerja mesin. Mesin-mesin industri bekerja menghasilkan berbagai
macam perubahan energi, dari energi termis maupun energi mekanis yang dapat
meningkatkan peningkatan suhu kerja dalam sistem. Untuk dapat mencegah maupun
terjadinya peningkatan panas yang semakin tinggi maka di perlukan proses
pendinginan (Sutowo, 2010).
Alat penukar kalor adalah suatu alat yang dapat memberikan fasilitas
perpindahan panas dari satu fluida ke fluida lain yang berbeda temperaturnya, serta
menjaga agar kedua fluida tersebut tidak bercampur. Proses perpindahan panas yang
paling sederhana adalah proses yang terjadi dimana fluida yang panas dan fluida
yang dingin secara langsung. Dengan sistem demikian kedua fluida akan mencapai
temperatur yang sama, dan jumlah panas yang berpindah dapat diperkirakan dengan
mempersamakan kerugian energi dari fluida yang lebih panas dengan perolehan
energi yang lebih dingin (Sutowo, 2010).
Sehingga alat penukar kalor memiliki peran penting dalam dunia penindustrian
terhadap keberhasilan keseluruhan rangkaian proses, karena kegagalan operasi alat
ini baik akibat kegagalan mekanikal maupun operasional dapat menyebabkan
berhentinya operasi unit yang ada dalam proses industri tersebut. 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.
I.2 Rumusan Masalah
1. Bagaimana cara menentukan nilai ∆TLMTD, hi/ho, Q, UD, Rd, dan Efisiensi?
2. Bagaimana pengaruh flow rate terhadap ∆TLMTD, hi/ho, Q, UD, Rd, dan Efisiensi?
3. Bagaimana cara mendemonstrasikan penggunaan salah satu jenis exchanger yang
beroperasi dengan aliran Co-Curent maupun aliran Counter-Curent serta
perbandingan nilai ∆TLMTD, UD, Q, dan Efisiensi antara kedua aliran tersebut?
BAB I PENDAHULUAN
I-2
II Laboratorium Proses Pemisahan dan Perpindahan Massa
Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI - ITS
I.3 Tujuan Percobaan
1. Menentukan nilai ∆TLMTD, hi/ho, Q, UD, Rd, dan Efisiensi.
2. Mengetahui pengaruh flow rate terhadap ∆TLMTD, hi/ho, Q, UD, Rd, dan Efisiensi.
3. Mendemonstrasikan penggunaan salah satu jenis exchanger yang beroperasi
dengan aliran Co-Curent maupun aliran Counter-Curent serta perbandingan nilai
∆TLMTD, UD, Q, dan Efisiensi antara kedua aliran tersebut.
II-1
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
II.1 Dasar Teori
II.1.1 Perpindahan Panas
Perpindahan panas adalah laju perpindahan panas antara medium panas dan dingin
yang kemudian disebut sebagai medium source dan receiver. Besarnya laju
perpindahan panas pada setiap medium (zat padat, cair dan gas) berbeda-beda (Kern,
1965).
Perpindahan energi dalam bentuk panas terjadi dalam proses kimia atau proses
lainnya. Perpindahan panas sering terjadi dalam proses pemisahan, seperti proses
pengeringan makanan, distilasi alkohol, pembakaran dan evaporasi. Perpindahan panas
terjadi karena adanya perbedaan temperatur dan aliran panas mengalir dari daerah
bersuhu tinggi menuju daerah yang bersuhu rendah (Geankoplis, 2003).
Gambar II.1 Proses Perpindahan Panas
Terdapat tiga jenis mekanisme dasar dari perpindahan panas yaitu secara konduksi,
konveksi dan radiasi. Dan dalam proses perpindahan panas dapat terjadi antara salah
satu jenis mekanisme tersebut atau lebih. Dan jenis perpindahan panas tersebut yaitu :
1. Konduksi
Panas dikonduksikan oleh adanya transfer energi dari gerakan molekul yang
saling berdekatan. Dalam konduksi, perpindahan energi juga bisa dilakukan oleh
elektron bebas, dimana terdapat pada zat padatan seperti logam. Contoh konduksi
adalah perpindahan panas melalui dinding exchangers atau alat pendingin,
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
II-2
Laboratorium Proses Pemisahan dengan Perpindahan Massa
Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
pengolahan besi, dll. Proses perpindahan panas yang mengikuti aliran ini dapat
dituliskan persamaannya sebagai berikut :
dx
dTk
A
qxatau
ceresis
cedrivingfor
kx
Tqx
tan
Dimana : qx = rate perpindahan panas dalam arah x (watt)
A = luas penampang searah aliran panas (m2)
k = Thermal conductivity bahan (W/m.K)
x = jarak perpindahan panas (m)
T = suhu (oK)
2. Konveksi
Konveksi adalah perpindahan panas akibat adanya gerakan/pencampuran dari
daerah panas ke dingin. Contohnya adalah kehilangan panas dari radiator mobil,
pendinginan secangkir kopi dengan cara meniup bagian atas, dll.
Perpindahan panas secara konveksi dapat digolongkan menjadi dua bagian
yaitu:
a. Forced convection, disebabkan oleh adanya bantuan tenaga atau gaya dari
luar sehingga terjadi gerakan dimana fluida secara paksa dialirkan melalui
permukaan zat padat dengan menggunakan pompa, kipas atau alat lainnya.
b. Natural atau free convection, dimana pergerakan perpindahan panas
disebabkan oleh adanya perbedaan densitas yang diakibatkan adanya
perbedaan temperatur dari fluida tersebut.
Perpindahan panas secara konveksi dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:
)( fw TThAq
dimana : h = koefisien perpindahan panas konveksi (W/m2.K)
Tw = suhu dinding yang berkontak dengan fluida (oK)
T = suhu fluida / rata-rata (oK)
A = luas area / dinding (m2)
3. Radiasi
Berbeda halnya dengan proses perpindahan panas secara konduksi dan
konveksi dimana proses tersebut membutuhkan media fisik untuk mengalirkan
panas, radiasi tidak membutuhkan hal tersebut. Sehingga radiasi merupakan
perpindahan energi panas melalui suatu ruangan karena adanya gelombang
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
II-3
Laboratorium Proses Pemisahan dengan Perpindahan Massa
Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
elektromagnetik. Contohnya adalah pemindahan panas ke bumi akibat sinar
matahari, pemanasan fluida pada koil dari tabung furnace, dll.
Perpindahan panas secara radiasi dapat dinyatakan dalam persamaan berikut :
4ATQ
Dimana : = konstanta Boltzman = 5,676 x 10-8 W/m2..oK4
ε = emissivity (=1 untuk benda hitam)
A = luas permukaan benda
(Geankoplis, 2003)
II.1.2 Heat Exchanger
Peralatan perpindahan panas sangat dibutuhkan dalam berbagai proses industri.
Heat Exchanger (HE) memanfaatkan panas antara dua aliran proses. Heater digunakan
terutama untuk memanaskan fluida proses. Cooler untuk mendinginkan fluida proses
dimana air digunakan sebagai medium pendingin utama. Condenser adalah cooler yang
tujuan utamanya untuk memanfaatkan panas laten menggantikan panas sensibel.
Reboiler adalah penyuplai panas yang diperlukan pada proses distilasi sebagai panas
laten. Evaporator berfungsi untuk memekatkan larutan dengan menguapkan airnya.Dan
jika yang diuapkan bukan air, maka alatnya disebut vaporizer (Kern, 1965).
Dalam proses industri perpindahan panas antara dua fluida dilakukan dengan
menggungakan Heat Exchanger. Umumnya fluida panas dan dingin tidak dikontakkan
secara langsung, melainkan dipisahkan dengan adanya tube wall atau flat atau curved
surface. Perpindahan panas fluida panas ke tube wall atau permukaan tube merupakan
proses perpindahan panas secara konduksi kemudian secara konveksi menuju fluida
dingin. Sehingga Heat Exchanger adalah alat perpindahan panas yang digunakan
sebagai media perpindahan panas yang terjadi karena perbedaan temperatur dari dua
fluida yang mengalir dan tidak saling bercampur.
Terdapat berbagi jenis Heat Exchanger yaitu :
a. Double pipe Heat Exchanger
Double pipe Heat Exchanger (DPHE) merupakan jenis alat Heat
Exchanger yang sederhana. Dimana salah satu fluida mengalir di dalam pipa
dan fluida lainnya mengalir di dalam annular (ruang diantara dua pipa). Aliran
dalam fluida bisa secara co-current dan counter current. Alat ini dapat dibuat
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
II-4
Laboratorium Proses Pemisahan dengan Perpindahan Massa
Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
dengan sepasang pipa tunggal panjang dengan fitting pada bagian akhir atau
dari beberapa pasang yang dihubungkan secara seri. Heat Exchanger tipe ini
biasa digunakan untuk aliran rate yang kecil.
Gambar II.2 Double Pipe Heat Exchanger
b. Shell and tube exchanger
Apabila diperlukan aliran fluida yang lebih besar maka Shell and tube
exchanger dapat digunakan. Alat ini merupakan exchanger yang diperlukan
dalam proses industri. Aliran fluida dalam exchanger ini merupakan aliran
secara kontinyu (berlangsung terus menerus). Terdapat beberapa tube yang
diperlukan dalam alat ini, dimana fluida mengalir di dalam tube. Tube yang
disusun dalam bundle, yang dimasukkan dalam satu shell dan fluida lain
dialirkan di luar tube namun berada di dalam shell. Shell and tube exchanger
yang paling sederhana ditunjukkan dalam gambar II.3 (a) untuk 1 shell pass
dan 1 tube pass atau 1-1 counter-flow exchanger.
Fluida dingin masuk dan mengalir di bagian dalam melalui tube dalam
paralel pada satu pass. Fluida panas masuk pada bagian akhir yang lain dan
mengalir counterflow across di luar tube-tube. Cross baffle digunakan agar
memaksa fluida mengalir across tube dari susunan parallel. Dibutuhkan aliran
fluida yang turbulen dalam cross flow agar dapat meningkatkan koefisien
perpindahan panas.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
II-5
Laboratorium Proses Pemisahan dengan Perpindahan Massa
Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
(a) 1 shell pass and 1 tube pass
(b) 1 shell pass and 2 tube passes
Gambar II.3 Shell and Tube Heat Exchanger
1-2 paralel counter flow exchanger, fluida pada tube side mengalir
dalam 2 passes dan shel-side liquid mengalir dalam satu pass. Pada pass
pertama dari tube side fluida dingin mengalir counter flow menuju fluida panas
shell-side, dan pada pass kedua dari tube side fluida dingin mengalir dalam
paralel (co-current) dengan fluida panas. Tipe lainnya, yaitu exchanger dengan
2 shell-side passes dan 4 tube passes.
c. Cross-flow Exchanger
Apabila suatu gas seperti udara dipanaskan atau didinginkan, peralatan
yang digunakan biasanya adalah cross-flow exchanger. Salah satu fluida, yaitu
liquid mengalir pada bagian dalam tube dan gas mengalir melalui tube bundle
disebabkan oleh konveksi paksa atau konveksi bebas.
Cold fluidout
Hot fluid in Cold fluid in
Hot fluid out
Hot fluid out Cold fluid in
Cold fluid out Hot fluid in
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
II-6
Laboratorium Proses Pemisahan dengan Perpindahan Massa
Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
Gambar II.4 Cross flow Heat Exchanger
Neraca panas
Berdasarkan Kern (1965), menyatakan persamaan neraca panas sebagai berikut :
Qh= Q
c
𝑊ℎ𝐶𝑝ℎ (𝑇1 − 𝑇2) = 𝑊𝑐𝐶𝑝𝑐 (𝑡1 − 𝑡2)
Dimana :
Qh = Panas yang dilepas oleh fluida panas, kJ/s
Qc = Panas yang dilepas oleh fluida dingin, kJ/s
Wh = Laju alir fluida panas, kg/s
Wc = Laju alir fluida dingin, kg/s
CP,h = Kapasitas panas untuk fluida panas, kJ/kgoK
CP,c = Kapasitas panas fluida dingin, kJ/kgoK
II.1.3 Logarithmic Mean Temperature Difference (LMTD)
Pada umumnya kedua fluida yang mengalir bervariasi tidak linear dengan temperatur.
Pada setiap titik T-t antara kedua aliran berbeda sehingga LMTD diperlukan untuk
mempelajari T-t vs Q, sehingga persamaan perpindahan panas di dalam double pipe
exchanger menurut Geankoplis (2003), dapat ditulis sebagai berikut :
Q=A UDLMTD
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
II-7
Laboratorium Proses Pemisahan dengan Perpindahan Massa
Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
Dimana :
A = Luas perpindahan panas, m2
UD = Overall heat transfer coefficient, kJ/sm2 oK
LMTD = Logarithmic Mean Temperature Difference, oK
Ketika fluida panas dan dingin dalam Heat Exchanger mengalir secara counter-
current atau co-current, Log Mean Temperature Difference (LMTD) akan digunakan :
LMTD= (∆T2- ∆T1)
ln∆T2
∆T1
Dimana ∆T2 adalah perbedaan suhu pada ujungexchanger dan∆T1adalah ujung yang
lain.LMTDinidigunakan untuk douple pipe Heat Exchanger dan 1-1exchanger
dengan 1 shell pass dan 1 tube pass dalam aliran counter maupun co-current (Geankoplis, C.J.,
1997).
LMTD untuk co-current :
Berdasarkan Kern (1965), meyatakan bahwa jika dua fluida memasuki exchanger pada
dua ujung yang sama dan mengalir dengan arah yang sama, alirannya disebut parallel atau co-
current flow.
t1 T1
T1 T2
t2 t1
Gambar II.5 Pola Aliran dan Distribusi Temperatur dalam Co-current Flow
Berdasarkan Kern (1965), Log Mean Temperature Difference (LMTD) untuk aliran
co-current dinyatakan dalam persamaan berikut ini :
LMTD=(T1-t1)-(T2-t2)
ln(T1-t1)
(T2-t2)
t2
T2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
II-8
Laboratorium Proses Pemisahan dengan Perpindahan Massa
Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
LMTD untuk Counter Current :
Berdasarkan Kern (1965), meyatakan bahwa ketika dua fluida memasuki exchanger
pada ujung yang berbeda dan melewati exchanger unit dengan arah yang berlawanan, aliran
tipe ini disebut counter flow atau counter current flow.
Gambar II.6 Pola Aliran dan Distribusi Temperatur dalam Counter-Current Flow
Berdasarkan Kern (1965), Log Mean Temperature Difference (LMTD) untuk aliran co-
current dinyatakan dalam persamaan berikut ini :
LMTD=(T1-t2)-(T2-t1)
ln(T1-t2)
(T2-t1)
Berdasarkan Kern (1965), meyatakan bahwa penurunan dari perbedaan temperatur
antara kedua fluida pada aliran berlawanan berlaku asumsi-asumsi dibawah ini :
1. Koefisien perpindahan panas total (U) adalah konstan pada keseluruhan proses.
2. Laju alir massa adalah konstan karena aliran dianggap steady state.
3. Panas spesifik dalah konstan pada keseluruhan proses.
4. Tidak ada perubahan fase dalam temperature, yaitu penguapan dan kondensasi.
Penurunan itu dapat dipakai pada perubahan panas temperatur dan pada saat
penguapan atau kondensasi adalah isothermal pada keseluruhan proses.
5. Kehilangan panas diabaikan.
II.1.4 Individual Heat Transfer Koefisien
Menurut Geankoplis (2003), individual heat transfer koefisien adalah koefisien
perpindahan panas untuk menyatakan besarnya perpindahan panas antara fluida yang
mengalir dalam suatu permukaan dengan permukaan tersebut. Untuk mecari besarnya
individual heat transfer biasanya dipergunakan analisa dimensional dari bilangan-bilangan tak
berdimensi, antara lain :
t1
t1
t2
T1
T2
T1
t2
T2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
II-9
Laboratorium Proses Pemisahan dengan Perpindahan Massa
Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
1. Reynold Number (Nre)
Nre= D G
µ
2. Nusel Number (Nnu)
Nnu= h D
k
3. Pradtl Number (Npr)
Npr= 𝐶𝑝 µ
k
Karena untuk perhitungan OHTC harus dipergunakan satu harga luas perpindahan
panas yang biasanya adalah permukaan luar pipa,maka berdasarkan Kern (1965), menyatakan
bahwa individual heat transfer coefficient aliran dalam pipa harus diubah dengan
menggunakan persamaan :
hio=hi
D1
De
II.1.6 Fouling Factors
Dalam realitanya permukaan dari alat heat-transfer tidak bersih, kotoran, scale, dan
deposit lain terbentuk pada salah satu atau kedua sisi tube exchanger serta pada heat-transfer
surface lainnya. Deposit-deposit ini akan resistansi pada aliran dan mereduksi koefisien heat-
transfer overall U.
Untuk mencegah atau mengurangi permasalah fouling yaitu dengan menggunakan
inhibitor kimia ditambahkan untuk meminimalkan korosi, deposisi garam, dan pertumbuhan
alga. Kecepatan air yang digunakan adalah di atas 1 m/s untuk membantu mereduksi fouling.
Perbedaan temperatur yang tinggi bisa memungkinkan untuk mencegah deposisi solid pada
permukaan (Geankoplis, 2003).
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
II-10
Laboratorium Proses Pemisahan dengan Perpindahan Massa
Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
Berdasarkan Kern (1965), koefisien overall dari perpindahan panas diperlukan
untuk memperoleh kondisi proses dapat diperoleh dari persamaan Fourier bila luas
permukaan A diketahui dan Q dan Δt dihitung dari proses. Lalu U = Q/A Δt. Abaikan
resistensi dinding pipa :
1
U= Rio+Ro=
1
hio
+ 1
ho
U= hioho
hio + ho
Berdasarkan Kern (1965), menyatakan bahwa timbulnya kerak atau kotoran yang
menempel pada pipa sehingga perpindahan panas tidak lagi efektif adalah sebagai masalah
dalam pengoperasian pada double pipe Heat Exchanger. Makin tebal kerak tersebut, maka
tahanan terhadap proses perpindahan panas makin besar sehingga koefisien perpindahan
panas menjadi kecil. Untuk menyatakan hal tersebut maka secara matematis dapat ditulis :
1
Uc
= 1
hio
+ 1
ho
Uc = hioho
hio + ho
Gambar II.6 Lokasi fouling factor dan koefisien perpindahan panas
Berdasarkan Kern (1965), koefisien perpindahan panas dan faktor kekotoran untuk
fluida dalam inner pipe dan annulus ditunjukkan dalam Gambar II.6.
Berdasarkan Kern (1965), persamaan Fourier yang menyatakan hubungan antara dua
koefisien overall UC dan UD adalah sebagai berikut :
1
UD
= 1
Uc
+Rd
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
II-11
Laboratorium Proses Pemisahan dengan Perpindahan Massa
Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
Rd= Rdi+Rd0
Dimana :
UC = Overall heat transfer coefficient dalam keadaan bersih, kJ/sm2 oK
UD = Overall heat transfer coefficient dalam keadaan kotor, kJ/sm2 oK
Rd = Faktor kekotoran gabungan, sm2 oK/kJ
Geankoplis (2003), menyatakan bahwa efek dari deposit dan fouling biasanya
diperhatikan dalam design dengan menambahkan resistance dari fouling pada inside dan
outside tube ke dalam persamaan :
Ui= 1
1
hi+
1
hdt+
(ri-ro)Ai
kiAAim+
Ai
hiho+
Ai
hihdo
Dimana : hdi = fouling factor untuk inside tube (W/m2oK)
hdo = fouling factor untuk outside tube (W/m2oK)
Uo= 1
Ao
Aihi+
(ro-ri)Ao
kAAAim +
1
hi
II.1.7 Harga efisiensi
Menurut Dodge, efisiensi dapat didefinisikan sebagai perbandingan antara panas yang
diberikan dengan panas yang seharusnya dapat diberikan secara maksimum, atau dapat
didefinisikan sebagai berikut :
ƞ= jumlah perpindahan panas aktual
jumlah perpindahan panas ideal
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
II-12
Laboratorium Proses Pemisahan dengan Perpindahan Massa
Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
Efisiensi Heat Exchanger, sebagai berikut :
Untuk counter current
Bila Qid panas < Qid dingin
ƞ= T1-T2
t1-t2 x 100%
Bila Qid panas > Qid dingin
ƞ= t1-t2
T1-T2
x 100%
Untuk co-current
Bila Qid panas < Qid dingin
ƞ= T1-T2
T1-t1 x 100%
Bila Qid panas > Qid dingin
ƞ= t1-t2
T1-t1 x 100%
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
II-13
Laboratorium Proses Pemisahan dengan Perpindahan Massa
Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
II.2 Aplikasi Industri
ANALISA HEAT EXCHANGER JENIS SHEEL AND TUBE DENGAN SISTEM
SINGLE PASS
Cahya Sutowo
Proses perpindahan kalor pada dunia industri pada saat ini, merupakan proses kunci
kerja dalam suatu mesin, karena semua mesin bekerja dalam temperatur yang cukup tinggi.
Berbicara mengenai alat penukar kalor, defenisi dari alat penukar kalor ialah suatu alat yang
memfasilitasi perpindahan panas dari satu fluida ke fluida lain yang berbeda tamperatur , dan
menjaga agar kedua fluida tersebut tidak saling bercampur. Fungsi dari alat penukar kalor ini
tidak hanya terbatas untuk proses pendinginan saja, tetapi juga di fungsikan untuk proses
pemanasan. Salah satu alat penukar kalor (Heat Exchanger), yang digunakan pada untuk
mempertukarkan kalor antara fluida kerja yang berbeda temperaturnya. Oleh karena itu
penggunaan Heat Exchanger perlu diperhatikan kinerjanya secara teratur karena penggunaan
Heat Exchanger dapat menghemat pemakaian energi pada mesin dengan menjaga agar mesin
tersebut tidak bekerja dengan temperatur yang cukup tinggi. Proses perpindahan panas yang
paling sederhana adalah proses yang terjadi dimana fluida yang panas dan fluida yang dingin
secara langsung. Dengan sistem demikian kedua fluida akan mencapai temperatur yang sama,
dan jumlah panas yang berpindah dapat diperkirakan dengan mempersamakan kerugian
energi dari fluida yang lebih panas dengan perolehan energi yang lebih dingin.
Penelitian ini dilakukan untuk menganalisa unjuk kerja alat penukar kalor jenis shell
and tube dengan system satu lintasan sebagai pendingin mesin pada PLTU, PJB Muara karang
Unit 1 seperti kompresor, hydrogen cooler. Dimana alat penukar kalor ini bekerja untuk
mendinginkan kembali air pendingin dari mesin selama mesin itu bekerja, dengan
menggunakan air laut sebagai fluida pendinginnya.
Dari penelitian dan perhitungan yang dilakukan alat penukar kalor jenis cangkang dan
pipa satu lintas sebagai pendingin tambahan maka dapat diambil kesimpulan, dengan bilangan
Reynold. Pada cangkang maupun pada pipa semua hasil bilangan tersebut (Re>10.000), maka
didapat aliran yang mengalir pada pipa maupun pada cangkang adalah aliran Turbulen, hal
tersebut diakibatkan dengan besarnya nilai kecepatan aliran massa pada cangkang dan pada
pipa sehingga aliran yang timbul adalah aliran turbulen. Keuntungan timbulnya aliran
turbulen dari pada aliran laminar adalah dengan tingginya kecepatan aliran massa maka akan
mempercepat proses perpindahan panas dari air panas ke air dingin melalui pipa.
III-1
BAB III
METODOLOGI PERCOBAAN
III.1 Variabel Percobaan
Dengan rate dingin konstan aliran co-current dan aliran counter-current: 38,14 ft3/hr,
rate dingin 7,97 ft3/hr, 10,41 ft3/hr, dan 11,37 ft3/hr.
III.2 Bahan yang Digunakan
1. Air
III.3 Alat yang Digunakan
1. Beaker Glass
2. Gelas Ukur
3. Serangkaian alat Double Pipe Heat Exchager
4. Stopwatch
5. Termometer
III.4 Prosedur Percobaan
III.4.1 Tahap Persiapan
1. Mengisi air minimal ¾ bagian dari volume.
2. Mengecek volume boiler dengan cara melihat pada gelas penduga pada unit
control.
3. Membuangnya atau mengurangi air jika penuh melalui kran drain atau pembuangan
hingga pada batas aman.
4. Membuka katup kompor lalu menyulutkan api ke kompor.
5. Menunggu sampai manometer menunjukan tekanan 2.2 bar dengan suhu sekitar
1340C.
6. Menyeting tekanan uap pada tekanan 2.2 bar dengan jalan mengatur katup
pengaman SV.
7. Menjaga volume bak atau tangki maksimal ¾ volumenya.
8. Menjaga agar volume boiler berada pada maksimal ¾ unit control.
BAB III METODOLOGI PERCOBAAN
Laboratorium Proses Pemisahan dengan Perpindahan Massa Program Studi D3 Tekinik Kimia
III-2
FTI-ITS
Mulai
III.4.2 Tahap Percobaan
a. Aliran Co- Current
1. Membuka valve V2, V6, dan V9.
2. Menutup valve V4 dan V7.
3. Mengalirkan air dengan membuka valve V5 sebagai variabel setelah keadaan steady
state.
4. Membuka valve V1 sebagai variabel setelah keadaan steady state.
5. Mengukur rate steam dan juga rate air.
6. Mengamati suhu steam yang masuk T1 dan suhu steam yang keluar pada T2.
7. Mengukur suhu air yang masuk t1 dan suhu air yang keluar t2.
8. Mencatat suhu yang telah di dapat.
b. Aliran Counter Current
1. Membuka valve V2, V7, dan V8.
2. Menutup valve V4, V6, V9dan V5.
3. Mengalirkan air dengan membuka valve V9 sebagai variabel setelah keadaan steady
state.
4. Membuka valve V1 sebagai variabel setelah keadaan steady state.
5. Mengukur rate steam dan juga rate air.
6. Mengamati suhu steam yang masuk T1 dan suhu steam yang keluar pada T2.
7. Mengukur suhu air yang masuk t1 dan suhu air yang keluar t2.
8. Mencatat suhu yang telah di dapat.
III.5 Diagram Alir Percobaan
III.5.1 Tahap Persiapan
Mengecek volume boiler dengan cara melihat pada gelas penduga pada unit control
Mengisi air minimal ¾ bagian dari volume
A
BAB III METODOLOGI PERCOBAAN
Laboratorium Proses Pemisahan dengan Perpindahan Massa Program Studi D3 Tekinik Kimia
III-3
FTI-ITS
Selesai
Menunggu sampai manometer menunjukan tekanan 2.2 bar dengan suhu sekitar 1340C
Menjaga agar volume boiler berada pada maksimal ¾ unit control.
Menyeting tekanan uap pada tekanan 2.2 bar dengan jalan mengatur katup pengaman
SV
Menjaga volume bak atau tangki maksimal ¾ volumenya.
Membuangnya atau mengurangi air jika penuh melalui kran drain atau pembuangan
hingga pada batas aman
Membuka katup kompor lalu menyulutkan api ke kompor
A
BAB III METODOLOGI PERCOBAAN
Laboratorium Proses Pemisahan dengan Perpindahan Massa Program Studi D3 Tekinik Kimia
III-4
FTI-ITS
Selesai
Mulai
III.5.2 Tahap Percobaan
a. Aliran Co-Current
Mengalirkan air dengan membuka valve V5 sebagai variabel setelah keadaan
steady state
Mengukur rate steam dan juga rate air
Mencatat suhu yang telah didapat
Mengukur suhu air yang masuk t1 dan suhu air yang keluar t2
Membuka valve V2, V6, dan V9
Menutup valve V4 dan V7
Membuka valve V1 sebagai variabel setelah keadaan steady state
Mengamati suhu steam yang masuk T1 dan mengukur suhu steam yang
keluar T2
BAB III METODOLOGI PERCOBAAN
Laboratorium Proses Pemisahan dengan Perpindahan Massa Program Studi D3 Tekinik Kimia
III-5
FTI-ITS
b. Aliran Counter-Current
Mengalirkan air dengan membuka valve V9 sebagai variabel setelah keadaan
steady state.
Membukavalve V1 sebagai variabel setelah keadaan steady state
Mengamati suhu steam yang masuk T1 dan suhu steam yang keluar T2
Mengukur rate steam dan juga rate air
Membuka valve V2, V7, dan V8
Menutup valve V4,V6,V9 dan V5
Mengukur suhu air yang masuk t1 dan suhu air yang keluar t2
Mencatat suhu yang telah didapat
Mulai
Selesai
BAB III METODOLOGI PERCOBAAN
Laboratorium Proses Pemisahan dengan Perpindahan Massa Program Studi D3 Tekinik Kimia
III-6
FTI-ITS
Gambar III.6 Seperangkat Peralatan Heat Exchanger
IV-1
BAB IV
HASIL PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
Data-data yang diperoleh dari Double Pipe Heat Exchanger (DPHE) :
Panjang pipa = 6,06948 ft
ID inner pipe = 0,068667 ft
OD inner pipe = 0,0875 ft
ID annulus = 0,13417 ft
Flow Area annulus = 0,008120389 ft2
Flow Area inner pipa = 0,003701362 ft2
Diameter ekivalen = 0,118222 ft
IV.1 Hasil Percobaan
Tabel IV.1 Hasil Percobaan dan Perhitungan ∆TLMTD dengan Rate Aliran Dingin Konstan
Co-Curent
Rate Aliran (ft3/hr) Temperatur (°F) LMTD (°F)
Dingin Panas T1 T2 Ht1 Tt2 Tavg tavg
38,14
7,97 276,8 111,2 93,2 95 194 94,1 68,953
10,41 276,8 172,4 93,2 95 224,6 94,1 122,949
11,28 276,8 179,6 93,2 95 228,2 94,1 127,771
Tabel IV.2 Hasil Percobaan dan Perhitungan ∆TLMTD dengan Rate Aliran Dingin Konstan
Counter-Curent
Rate Aliran (ft3/hr) Temperatur (°F) LMTD (°F)
Dingin Panas T1 T2 Ht1 Tt2 Tavg tavg
38,14
7,97 273,2 172,4 98,6 111,2 222,8 104,9 112,18
10,41 273,2 179,6 102,2 111,2 226,4 106,7 114,54
11,28 273,2 190,4 107,6 114,8 231,8 111,2 116,542
BAB IV HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN
IV-2
Laboratorium Proses Pemisahan dengan Perpindahan Massa
Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
BAB IV HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN
IV-3
Laboratorium Proses Pemisahan dengan Perpindahan Massa
Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
Tabel IV.5 Hasil Perhitungan Rate Massa (W), Kecepatan (v) dan Rate Massa per satuan
Luas (G) untuk Rate Dingin Konstan pada Aliran Co-Current
Vc (ft3/hr) Vh (ft
3/hr) Wh (lb/hr) Wc (lb/hr) Gh (lb/hr.ft2) Gc (lb/hr.ft2)
38,14
7,97 480,11 2366,21 129711,71 291391,21
10,41 619,19 2366,21 167287,07 291391,21
11,28 669,92 2366,21 180992,83 291391,21
Tabel IV.6 Hasil Perhitungan Rate Massa (W), Kecepatan (v) dan Rate Massa per satuan
Luas (G) untuk Rate Dingin Konstan pada Aliran Counter-Curent
Vc (ft3/hr) Vh (ft
3/hr) Wh (lb/hr) Wc (lb/hr) Gh (lb/hr.ft2) Gc (lb/hr.ft2)
38,14
7,97 474,45 2361,25 128182,54 290780,4
10,41 618,67 2360,48 167146,58 290685,58
11,28 668,79 2357,81 180687,54 290356,78
BAB IV HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN
IV-4
Laboratorium Proses Pemisahan dengan Perpindahan Massa
Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
Tabel IV.7 Hasil Perhitungan UD, Uc, dan Rd untuk Rate Dingin Konstan pada Aliran Co-
Current
Vc (ft3/hr) Vh (ft
3/hr) Qh
(BTU/hr)
Qc
(BTU/hr)
Qav
(BTU/hr)
UD
(BTU/hr.ft2ᵒF)
Uc
(BTU/hr.ft2ᵒF)
Rd
(hr.ft2ᵒF/BTU)
38,14
7,97 79585,72 4301,77 41943,75 182,22 299,12 0,00214
10,41 64902,01 4301,77 34601,89 84,31 299,12 0,00852
11,28 65441,81 4301,77 34871,79 81,76 299,12 0,00889
Tabel IV.8 Hasil Perhitungan UD, Uc, dan Rd untuk Rate Dingin Konstan pada Aliran
Counter-Current
Vc (ft3/hr) Vh (ft
3/hr) Qh
(BTU/hr)
Qc
(BTU/hr)
Qav
(BTU/hr)
UD
(BTU/hr.ft2ᵒF)
Uc
(BTU/hr.ft2ᵒF)
Rd
(hr.ft2ᵒF/BTU)
38,14
7,97 48015,86 30049,27 39032,57 104,23 291,73 0,00617
10,41 58139,14 21456,76 39797,95 104,09 293,8 0,0062
11,28 55708,07 17129,02 36418,55 93,61 290,88 0,00724
Tabel IV.9 Hasil Perhitungan Efisiensi Heat Exchanger
Vc (ft3/hr) Vh (ft
3/hr) Aliran Co-Current:
η (%)
Aliran Counter Current:
η (%)
38,14
7,97 90,2 57,73
10,41 56,86 54,74
11,28 52,94 50
BAB IV HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN
IV-5
Laboratorium Proses Pemisahan dengan Perpindahan Massa
Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
BAB IV HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN
IV-6
Laboratorium Proses Pemisahan dengan Perpindahan Massa
Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
IV.3 Pembahasan
Berdasarkan dari percobaan heat exchanger yang telah dilakukan didapatkan hasil
perhitungan yang ditampilkan pada tabel IV.1 hingga tabel IV.11, kemudian didapatkan
grafik hubungan Vh dengan Δ LMTD, h0, hi, Ud, Rd dan efisiensi, untuk setiap aliran Co-
Current dan Counter Current, seperti yang telah dijelaskan dibawah ini:
Grafik IV.1 Grafik hubungan Vh (ft3/hr) vs LMTD (0F) untuk Aliran Counter Current dan Aliran
Co-Current dengan Rate Dingin Konstan
Pada Grafik IV.1, dapat dilihat hubungan antara Vh pada arah aliran Co-Curent
dan Counter-Curent (Rate Dingin Konstan) dengan ∆TLMTD mengalami kenaikan, hal ini
sesuai dengan literatur yang menyebutkan bahwa nilai LMTD akan meningkat seiring
dengan meningkatnya debit aliran (Sadiawan, 2013).
Pada grafik dapat dilihat bahwa harga ∆TLMTD untuk aliran Counter-Curent lebih
kecil dibandingan dengan nilai ∆TLMTD aliran Co-Curent, hal ini tidak sesuai dengan
literatur yang menyebutkan bahwa harga ∆TLMTD untuk aliran Counter Curent lebih besar
dan memiliki driving force atau perbedaan suhu yang lebih besar dibandingkan dengan
aliran Co-Curent (Kern, 1988).
60
70
80
90
100
110
120
130
140
7.50 8.00 8.50 9.00 9.50 10.00 10.50 11.00 11.50
LM
TD
(0F
)
Vh (ft3/h)
Vc=38,14 untuk Co Current
Vc=38,14 untuk Counter Current
BAB IV HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN
IV-7
Laboratorium Proses Pemisahan dengan Perpindahan Massa
Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
Grafik IV.2 Grafik Hubungan antara Vh (ft3/hr) dengan hi (BTU/hr.ft2ᵒF) pada Aliran Co-
Current dan Counter-Curent dengan Rate Dingin Konstan
Pada Grafik IV.2, dapat dilihat hubungan antara Vh pada arah aliran Co-Current
dan Counter-Curent (Rate Dingin Konstan) dengan hi menunjukkan nilai yang semakin
meningkat. Hal ini sesuai dengan literatur yang mengatakan bahwa koefisien perpindahan
panas individu (hi, ho) akan semakin besar dengan penambahan rate aliran yang mengalir
pada Heat Exchanger (Murugesan,2012).
300
350
400
450
500
550
7.50 8.00 8.50 9.00 9.50 10.00 10.50 11.00 11.50
hi
(BT
U/h
r.ft
2.0
F)
Vh (ft3/h)
Vc=38,14 untuk Co Current
Vc=38,14 untuk Counter Current
BAB IV HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN
IV-8
Laboratorium Proses Pemisahan dengan Perpindahan Massa
Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
Grafik IV.3 Grafik Hubungan antara Vh (ft3/hr) dengan ho (BTU/hr.ft2ᵒF) pada Aliran
Co-Current dan Counter-Curent dengan Rate Dingin Konstan
Pada Grafik IV.3, dapat dilihat hubungan antara Vh pada arah aliran Counter-
Current (rate Dingin Konstan) dengan Vh sebesar 7,97 ft3/h menuju Vh sebesar 10,41 ft3/h,
nilai ho menunjukkan peningkatan. Hal ini sesuai dengan literatur yang menyebutkan
bahwa kenaikan pada laju alir masa yang diikuti dengan kenaikan laju alir yang pada
akhirnya meningkatkan harga koefisien perpindahan panas total dan juga menaikan
koefisien perpindahan panas individu. Sedangkan pada grafik aliran Co-Current nilai ho
menunjukkan nilai yang sama atau konstan, dan pada aliran Counter-Current dengan Vh
sebesar 10,41 ft3/h menuju Vh sebesar 11,28 ft3/h nilai ho menunjukkan penurunan, hal ini
tidak sesuai dengan literatur yang ada. Ketidaksesuaian ini disebabkan oleh kurang
ketelitian dalam mengukur suhu pada air dan tekanan serta bukaan valve yang tidak
konstan dilakukan untuk mengatur besarnya laju aliran fluida sehingga memperngaruhi
hasil percobaan (Murugesan, 2012).
357
359
361
363
365
367
369
371
373
375
7.50 8.00 8.50 9.00 9.50 10.00 10.50 11.00 11.50
ho (
BT
U/h
r.ft
2.0
F)
Vh (ft3/h)
Vc=38,14 untuk Co Current
Vc=38,14 untuk Counter Current
BAB IV HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN
IV-9
Laboratorium Proses Pemisahan dengan Perpindahan Massa
Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
Grafik IV.4 Grafik Hubungan antara Vh (ft3/hr) dengan Qavg (BTU/hr) pada Aliran
Co-Current dan Counter-Curent dengan Rate Dingin Konstan
Pada Grafik IV.4, dapat dilihat hubungan antara Vh pada arah aliran Co-Current
dengan Vh sebesar 10,41 ft3/h menuju Vh sebesar 11,28 ft3/h dan Counter-Curent dengan
Vh sebesar 7,97 ft3/h menuju Vh sebesar 10,41 ft3/h nilai Q mengalami kenaikan, hal ini
sesuai dengan literatur yang menyebutkan bahwa semakin tinggi laju aliran/debit aliran
maka akan meningkat pula Q. Sedangkan pada aliran Co-Current dengan Vh sebesar 7,97
ft3/hr menuju Vh sebesar 10,41 ft3/hr serta aliran Counter-Curent dengan Vh sebesar 10,41
ft3/h menuju Vh sebesar 11,28 ft3/h grafik mengalami penurunan sehingga hal ini tidak
sesuai dengan literatur yang ada, dikarenakan kurangnya ketelitian dalam pengamatan suhu
dan tekanan serta bukaan valve yang dilakukan untuk mengatur besarnya laju aliran fluida
tidak konstan sehingga mempengaruhi hasil percobaan (Sadiawan, 2013).
Harga Q pada aliran Counter-Curent lebih besar dibandingkan dengan aliran Co-
Curent, hal ini sesuai dengan literatur, dimana di dalam literatur menyatakan dalam
persamaan Q ≈ LMTD dan untuk aliran Co-Curent harga LMTD lebih kecil
jikadibandingkan dengan harga LMTD Counter-Curent, sehingga harga Q Counter-Curent
lebih besar dari harga Q aliran Co-Curent (Kern, 1988).
33357
34357
35357
36357
37357
38357
39357
40357
41357
42357
43357
7.50 8.00 8.50 9.00 9.50 10.00 10.50 11.00 11.50
Q (
BT
U/h
r)
Vh (ft3/h)
Vc=38,14 untuk Co Current
Vc=38,14 untuk Counter Current
BAB IV HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN
IV-10
Laboratorium Proses Pemisahan dengan Perpindahan Massa
Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
Grafik IV.5 Grafik Hubungan antara Vh (ft3/hr) dengan Ud (BTU/hr.ft2ᵒF) pada Aliran Co-
Current dan Counter-Curent dengan Rate Dingin Konstan
Pada Grafik IV.5, dapat dilihat hubungan antara Vh pada arah aliran Co-Current
dan Counter-Curent (Rate Dingin Konstan) dengan Ud menunjukkan nilai yang semakin
kecil atau mengalami penurunan. Hal ini tidak sesuai dengan literatur yang menyebutkan
bahwa kenaikan pada laju alir masa yang diikuti dengan kenaikan laju alir yang pada
akhirnya meningkatkan harga koefisien perpindahan panas total dan juga menaikan
koefisien perpindahan panas individu, ketidaksesuaian ini dikarenakan kurang ketelitian
dalam pengamatan suhu dan tekanan serta bukaan valve yang dilakukan untuk mengatur
besarnya laju aliran fluida tidak konstan sehingga mempengaruhi hasil percobaan
(Murugesan, 2012).
Pada aliran Counter-Curent lebih besar dibandingkan dengan aliran Co-Curent,
sehingga tidak sesuai dengan literatur yang ada. Dimana di dalam literatur disebutkan
bahwa harga Ud untuk aliran Co-Curent lebih besar jika dibandingkan dengan harga Ud
Counter-Curent, hal ini disebabkan karena harga Ud berbanding terbalik dengan ∆TLMTD
dan nilai ∆TLMTD Counter-Curent lebih besar dari nilai ∆TLMTD Co-Current. Dimana untuk
aliran Co-Curent harga ∆TLMTD nya lebih kecil dari pada Counter-Curent (Kern, 1988).
60
80
100
120
140
160
180
200
7.50 8.00 8.50 9.00 9.50 10.00 10.50 11.00 11.50
Ud
(B
TU
/hr.
ft2ᵒF)
Vh (ft3/h)
Vc=38,14 untuk Co Current
Vc=38,14 untuk Counter Current
BAB IV HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN
IV-11
Laboratorium Proses Pemisahan dengan Perpindahan Massa
Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
Grafik IV.6 Grafik Hubungan antara Vh (ft3/hr) dengan Rd (hr.ft2.°F/Btu) pada Aliran Co-
Current dan Counter-Curent dengan Rate Dingin Konstan
Pada Grafik IV.6, dapat dilihat hubungan antara Vh pada arah aliran Co-Current
dan Counter Current (rate Dingin Konstan) dengan Rd menunjukkan nilai yang semakin
meningkat. Hal ini tidak sesuai dengan literatur yang menyebutkan bahwa semakin tinggi
kecepatan linier fluida, semakin rendah kemungkinan terjadinya fouling, maka harga Rd
adalah semakin kecil. Ketidaksesuaian ini disebabkan oleh kurang ketelitian dalam
pengamatan suhu dan tekanan serta bukaan valve yang dilakukan untuk mengatur besarnya
laju aliran fluida tidak konstan sehingga mempengaruhi hasil percobaan (Dwi, 2012).
0
0.001
0.002
0.003
0.004
0.005
0.006
0.007
0.008
0.009
0.01
7.50 8.00 8.50 9.00 9.50 10.00 10.50 11.00 11.50
Rd
(h
r.ft
2.°
F/B
tu)
Vh (ft3/h)
Vc=38,14 untuk Co Current
Vc=38,14 untuk Counter Current
BAB IV HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN
IV-12
Laboratorium Proses Pemisahan dengan Perpindahan Massa
Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI-ITS
Grafik IV.7 Grafik Hubungan antara Vh (ft3/hr) dengan Efisiensi (%) pada Aliran Co-
Current dan Counter-Curent dengan Rate Dingin Konstan
Pada Grafik IV.7, dapat dilihat hubungan antara Vh pada arah aliran Co-Current
dan Counter Current (Rate Dingin Konstan) dengan harga efisiensi yang semakin menurun.
Hal ini tidak sesuai dengan literatur yang menyebutkan bahwa semakin besar laju aliran
massa fluida dingin yang dialirkan pada suatu alat penukar panas maka akan semakin besar
keefektifan yang akan dihasilkan oleh alat penukar panas tersebut, maka efisiensi alat
penukar panas besar. Ketidaksesuaian ini dipengaruhi oleh kurangnya ketelitian dalam
pengamatan suhu dan tekanan serta bukaan valve yang dilakukan untuk mengatur besarnya
laju aliran fluida tidak konstan sehingga mempengaruhi hasil percobaan. Pada arah aliran
Co-Current harga efisiensi mengalami kenaikan (Barun, 2007).
Harga Efisiensi untuk aliran Co-Curent lebih besar dibandingkan dengan aliran
Counter-Curent, hal ini tidak sesuai dengan literatur yang menyebutkan bahwa aliran
counter-current lebih efisien karena menghasilkan koefisien transfer panas yang lebih
besar dibanding aliran Co-Curent (Dewi, 2010).
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
7.50 8.00 8.50 9.00 9.50 10.00 10.50 11.00 11.50
Eff
isie
nsi
(%
)
Vh (ft3/h)
Vc=38,14 untuk Co Current
Vc=38,14 untuk Counter Current
V-1
BAB V
KESIMPULAN
Dari hasil praktikum yang dilakukan, telah didapatkan nilai-nilai sebagai berikut :
1. Nilai ∆TLMTD pada variabel dingin konstan dalam keadaan Co-Curent adalah 68,953 0F;
122,949 0F; 127,771 0F, dan pada aliran Counter-Curent sebesar 112,18 0F; 114,54 0F;
116,542 0F.
2. Nilai hi pada variabel dingin konstan dalam keadaan Co-Curent adalah 325,73
(BTU/hr.ft2oF), 416,76 (BTU/hr.ft2oF), 481,31 (BTU/hr.ft2oF), dan pada aliran Counter-
Curent sebesar 310,13 (BTU/hr.ft2oF), 482,57(BTU/hr.ft2oF), 485,27 (BTU/hr.ft2oF).
3. Nilai ho pada variabel dingin konstan dalam keadaan Co-Curent adalah 373,62
(BTU/hr.ft2oF), dan pada aliran Counter-Curent sebesar 362,16 (BTU/hr.ft2oF), 365,36
(BTU/hr.ft2oF), 360,85 (BTU/hr.ft2oF).
4. Nilai Qavg pada variabel dingin konstan dalam keadaan Co-Curent adalah 41943,75
(BTU/hr), 34601,89 (BTU/hr), 34871,79 (BTU/hr), dan pada aliran Counter-Curent
sebesar 39032,57 (BTU/hr), 39797,95 (BTU/hr), 36418,55 (BTU/hr).
5. Nilai Ud pada variabel dingin konstan dalam keadaan Co-Curent 182,22
(BTU/hr.ft2oF), 84,31 (BTU/hr.ft2oF), 81,76 (BTU/hr.ft2oF), dan pada aliran Counter-
Curent sebesar 104,23 (BTU/hr.ft2oF), 104,09 (BTU/hr.ft2oF), 93,61 (BTU/hr.ft2oF).
6. Nilai Rd pada variabel dingin konstan dalam keadaan Co-Curent adalah 0,00214
(hr.ft2oF/BTU), 0,00852 (hr.ft2oF/BTU), 0,00889 (hr.ft2oF/BTU), dan pada aliran
Counter-Curent sebesar 0,00617 (hr.ft2oF/BTU), 0,0062 (hr.ft2oF/BTU), 0,00724
(hr.ft2oF/BTU).
7. Nilai Efisiensi pada variabel dingin konstan dalam keadaan Co-Curent adalah 90,2 %,
56,86%, 52,94%, dan pada aliran Counter-Curent sebesar 57,73%, 54,74%, 50%.
8. Hubungan flow rate dengan ∆TLMTD, hi/ho, Q, Ud, dan efisiensi adalah berbanding
lurus, maksudnya nilai ∆TLMTD, hi/ho, Q, Ud, dan efisiensi akan semakin bertambah
seiring bertambahnya flow rate, sedangkan untuk nilai Rd mengalami penurunan
seiring bertambahnya flow rate. Namun dari hasil praktikum untuk nilai-nilai ho, Q, Ud,
Rd dan efisiensi ada yang mengalami penyimpangan dari literatur.
9. Perbandingan nilai ∆TLMTD, Q, dan efisiensi antara aliran Counter-Curent lebih besar
yang aliran Co-Curent. Sedangkan untuk nilai Ud berlawanan dengan nilai ∆TLMTD, Q,
BAB V Kesimpulan
V-2
II Laboratorium Proses Pemisahan dengan Perpindahan Massa
Program Studi D3 Teknik Kimia
FTI - ITS
dan efisiensi, yaitu nilai Ud lebih besar pada aliran Co-Curent. Namun dari hasil
praktikum terjadi penyimpangan dengan literatur pada nilai ∆TLMTD, Ud dan efisiensi.
ix
APPENDIKS
Perhitungan pada aliran Co-Curent fluida dingin konstan dengan bukaan aliran panas (Vh)
7,97 ft3/hr dan aliran dingin 38,14 ft3/hr
Untuk aliran Co-Curent panas konstan,
Menghitung ∆LMTD :
T1=276,8ᵒF ; T2=111,2ᵒF ; t1=93,2ᵒF ; t2=95ᵒF
∆LMTD=
(T1-t1)-(T2-t2)
ln(T1-t1)
(T2-t2)
∆LMTD =
(276,8-93,2)-(111,2-95)
ln(276,8-93,2)
(111,2-95)
∆LMTD = 68,953 ᵒF
Bagian inner pipe : Fluida panas Bagian annulus : Fluida dingin
1. Flow Area
Tav=T1+T2
2
Tav=276,8+111,2
2
Tav=194ᵒF
ρh = 60,24 lbm/ft3
A pipa=
4x (ID pipa)2
A pipa=
4x (0,068667 )2
A pipa= 0.00370136 ft2
1. Flow Area
tav=t1+t2
2
tav=93,2+95
2
tav=94,1ᵒF
ρh = 62,04 lbm/ft3
A annulus=
4x ((ID annulus)2 − (OD pipa)2)
A annulus=
4x ((0,13417)2- (0,0875 )2)
A pipa= 0.0081204 ft2
t1
Heat Exchanger
T2
T1
t2 ∆t2
∆t1
x
Vh= 62, 6906924 ml
sx
1ft3
28317mlx
3600 s
hr
Vh= 7.97 𝑓𝑡3/hr
Wh= Vh av x ρh
Wh=7,97 x60,24= 480,11 lb/hr
Gh=
Wh
A pipa
Gh=
480,11
0,00370136
Gh= 129711,71 lb/hr.ft2
2. Nreh
µh=0,7531 lb/ft.hr
Nre h=ID x Gh
µh
Nre h=0.068667 x 129711,71
0,7531
Nre h=11827
3. Individual Heat Transfer (hi dan ho)
Pada Tav= 194 ᵒF
Cp h=1,001 Btu/lb.ᵒF
Kh=0.3905 Btu/hr.ft2.ᵒF/ft
jHh=46
hi = jHKh
Dx (
Cphµh
Kh)
1/3
x ( µ
µo)
0,14
hi = 46 0,3905
0,068667x (
1,001x0.7531
0.3905)
1/3
x1.0
hi=325,73Btu
hr.ft
2.ᵒF
ft
Vc=300 ml
sx
1ft3
28317mlx
3600 s
hr
Vc= 38,14 𝑓𝑡3/hr
Wc= Vc x ρc
Wc=38,14 x 62,04 = 2366,21 lb/hr
Gc=
Wh
A annulus
Gc=
2366,21
0,0081204
Gc= 291391,21 lb/hr.ft2
2. Nrec
µc=1,756 lb/ft.hr
Nre c=De x Gc
µh
Nre c=0,11822 x 291391,21
1,756
Nre c=19617,8
3. Individual Heat Transfer (hi dan ho)
Pada Tav= 94,1 ᵒF
Cp c=1,01 Btu/lb.ᵒF
Kc=0.3608 Btu/hr.ft2.ᵒF/ft
jHc=72
ho = jHKc
Dx (
Cpcµc
Kc)
1/3
x ( µ
µo)
0,14
ho=72 0.3608
0.11822x (
1.01x1.756
0.3608)
1/3
x1.0
ho=373,62Btu
hr.ft
2.ᵒF
ft
xi
hio=1500 Btu
hr.ft2.ᵒFft
4. Qh
Qh=Wh x Cph x (T1-T2)
Qh=480,11 x 1.001 x (276,8-111,2)
Qh=79585,72 Btu/hr
Qav= ½ (Qh+Qc)
Qav= ½ (79585,72 +4301,77)
Qav= 41943,75 Btu/hr
Ud=Qav
A x LMTD
Ud=41943,75
3,33821 x 68,953
Ud= 182,22 Btu
hr.ft2.ᵒF
ƞ=(T
1-T2)
(T1-
t1) x 100%
ƞ = 90,2%
Rd=Uc-Ud
Uc x Ud
Rd=299,12-182,22
299,12x 182,22
Rd=0.00214Btu
hr.ft2.ᵒF
Sesuai dengan Rd Heat Exchanger 0,003
hio=1500 Btu
hr.ft2.ᵒFft
4. Qc
Qc=Wc x Cpc x (t2-t1)
Qc=2366,21 x 1.01 x (95-93,2)
Qc=4301,77 Btu/hr
Uc=hio x ho
hio + ho
Uc =1500 x 371,62
1500 + 371,62
Uc = 299,12 Btu
hr.ft2.ᵒF
xii
Perhitungan pada aliran Counter-Curent fluida panas konstan dengan bukaan aliran
panas 7,97 ft3/hr dan aliran dingin 38,14 ft3/hr.
Untuk aliran Counter-Curent panas konstan,
Menghitung ∆LMTD :
T1=273,2 ᵒF ; T2=172,4 ᵒF ; t1=98,6 ᵒF ; t2=111,2 ᵒF
∆LMTD=
(T1-t2)-(T2-t1)
ln(T1-t2)
(T2-t1)
∆LMTD=
(273,2-111,2)-(172,4-98.6)
ln(273,2-111,2)
(172,4-98.6)
∆LMTD = 112,180F
Bagian inner pipe : Fluida panas Bagian annulus : Fluida dingin
1. Flow Area
Tav=T1+T2
2
Tav=273,2+172,4
2
Tav=222,8ᵒF
ρh = 59,53 lbm/ft3
A pipa=
4x (ID pipa)2
A pipa=
4x (0,06867 )2
A pipa= 0.003701362 ft2
Vh= 62, 6906924 ml
sx
1ft3
28317mlx
3600 s
hr
Vh= 7.97 𝑓𝑡3/hr
1. Flow Area
Tav=t1+t2
2
tav=98,6+111,2
2
tav=104,9 ᵒF
ρh = 61,91 lbm/ft3
A annulus=
4x ((ID annulus)2 − (OD pipa)2)
Aannulus=
4x ((0,13417)2- (0,0875 )2)
A annulus= 0.0081204 ft2
Vc= 300 ml
sx
1ft3
28317mlx
3600 s
hr
Vc= 38,14 𝑓𝑡3/hr
t1
Heat Exchanger
T2
T1
t2
∆t2
∆t1
xiii
Wh= Vh av x ρh
Wh=7,97x59,53= 474,45 lb/hr
Gh=
Wh
A pipa
Gh=
474,45
0,00370136
Gh= 128182,54 lb/hr.ft2
2. Nreh
µh=0,6347 lb/ft.hr
Nre h=ID x Gh
µh
Nre h=0,068667 x 128182,54
0,6347
Nre h=13867,8
3. Individual Heat Transfer (hi dan ho)
Pada Tav= 222,8 ᵒF
Cp h=1,004 Btu/lb.ᵒF
Kh=0.3946 Btu/hr.ft2.ᵒF/ft
jHh=46
hi=jHKh
Dx (
Cphµh
Kh)
1/3
x ( µ
µo)
0,14
hi = 46 0,3946
0,068667x (
1,004x0.6347
0.3946)
1/3
x1.0
hi=310,13Btu
hr.ft
2.ᵒF
ft
hio=1500 Btu
hr.ft2.ᵒFft
Wc= Vc x ρc
Wc=38,14 x 61,91 = 2361,25 lb/hr
Gc=
Wh
A annulus
Gc=
2361,25
0,0081204
Gc= 290780,4 lb/hr.ft2
2. Nrec
µc=1,756 lb/ft.hr
Nre c=De x Gc
µc
Nre c=0,11822 x 290780,4
1,756
Nre c=22022,2
3. Individual Heat Transfer (hi dan ho)
Pada Tav= 104,9 ᵒF
Cp c=1,01 Btu/lb.ᵒF
Kc=0.3652 Btu/hr.ft2.ᵒF/ft
jHc=72
ho=jHKc
Dx (
Cpcµc
Kc)
1/3
x ( µ
µo)
0,14
ho=72 0.3652
0,11822x (
1.01x1,756
0.3652)
1/3
x1.0
ho=362,16Btu
hr.ft
2.ᵒF
ft
hio=1500 Btu
hr.ft2.ᵒFft
xiv
4. Qh
Qh=Wh x Cph x (T1-T2)
Qh=474,45 x 1.004 x (100,8)
Qh=48015,86 Btu/hr
Qav= ½ (Qh+Qc)
Qav= ½ (48015,86 +30049,27)
Qav= 39032,57 Btu/hr
Ud=Qav
A x LMTD
Ud=39032,567
3,33821 x 112,18
Ud= 104,23 Btu
hr.ft2.ᵒF
ƞ=(T
1-T2)
(T1-
t1) x 100%
ƞ = 57,73%
Rd=Uc-Ud
Uc x Ud
Rd=291,73 - 104,23
291,73 x 104,23
Rd=0.00617Btu
hr.ft2.ᵒF
Tidak sesuai dengan Rd Heat Exchanger 0,003
4. Qc
Qc=Wc x Cpc x (t2-t1)
Qc=2361,25 x 1.01 x (12,6)
Qc=30049,27 Btu/hr
Uc=hio x ho
hio + ho
Uc =1500 x 362,16
1500 + 362,16
Uc = 291,73 Btu
hr.ft2.ᵒF