BAB III

TUJUAN DAN MANFAAT

3.1 Tujuan

Tujuan dari Praktikum “Optimasi Luas Perpindahan Panas Pada Alat Penukar

Panas Jenis U-Bend” ini meliputi :

3.1.1 Tujuan Umum

1. Untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pada Program Studi Diploma III

Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Diponegoro.

2. Sebagai sarana penunjang praktek Penukar Panas pada praktikum OTK IV

di PSDIII Teknik Kimia Fakultas Teknik UNDIP Semarang.

3. Menerapkan ilmu yang didapat dari bangku perkuliahan secara terpadu dan

terperinci, sehingga berguna bagi perkembangan industri di Indonesia.

4. Mengembangkan wawasan ilmu pengetahuan dan teknologi bagi

mahasiswa.

3.1.2. Tujuan Khusus

1. Merancang shell and tube Heat Exchanger

2. Mengetahui proses dan mekanisme kerja dari alat Heat Exchanger

3. Mengetahui faktor apa saja yang mempengaruhi kinerja dari heat exchanger

4. Menganalisa dan menghitung data luas perpindahan panas (Ao&Ai)

berdasarkan data ukuran pipa yang diperoleh untuk mengetahui kinerja dari

alat Heat Exchanger dengan variable laju alir pada sisi shell dan pada sisi

tube.

3.2. Manfaat

Perancangan heat exchanger ini digunakan sebagai sarana latihan

untuk mendesain dan membuat peralatan yang umum ditemukan di dunia

industri dengan menggunakan standar yang berlaku. Selain itu heat

exchanger yang dibuat dapat digunakan sebagai sarana praktikum konversi

energi, khususnya mengenai perpindahan kalor (heat transfer).

BAB IV

Perancangan Alat

4.1 Spesifikasi Alat Heat Exchanger

Heat Exchanger tipe shell and tube yang digunakan pada pengujian kali ini

memiliki spesifikasi sebagai berikut:

Spesifikasi pada Shell

Diameter dalam (IDs) = 17,7 cm

Jumlah buffle (N) = 3 buah

Jumlah passes (ns) = 1 pass

Fluida yang digunakan = Air

Spesifikasi pada Tube

Diameter luar (ODt) = 3,5 cm

Jumlah tube (Nt) = 6 buah

Panjang tube (L) = 1000 cm

Jumlah passes (nt) = 2 pass

Fluida yang digunakan = Air

Tube pattern = Triangular Pitch

Material = Stainless Steel 304

4.2 Gambar Alat

4.2.1 Rangkaian Alat Penukar Panas

Gambar 13. Rangkaian alat penukar panas

Keterangan :

a. Rangkaian Alat Penukar Panas (Heat Exchanger)

b. Komputer atau Laptop

c. Rangkaian Temperature Control

d. Pompa

e. Tabung Gas

f. Regulator

d

a

b

e fc

4.3 Cara Kerja

1. Merangkai peralatan – peralatan yang telah ada sehingga menjadi suatu

rangkaian alat penukar panas dengan monitoring suhu.

2. Masukkan air pada masing – masing reservoir dan menambahkan es batu

pada reservoir dingin.

3. Mengatur valve pada HE.

4. Menghubungkan HE dan komputer pada sumber listrik PLN.

5. Menghidupkan komputer dan membiarkan komputer melakukan booting

hingga muncul laya Windows 7.

6. Membuka folder penyimpanan program monitoring suhu.

7. Klik icon “Monitoring” untuk membuka program monitoring suhu

8. Kemudian muncul tampilan sebagai berikut :

9. Setelah membuka program monitoring suhu pada komputer, kemudian tekan

tombol ON sebelah kanan panel pada HE agar pompa dapat mensirkulasikan

air pendingin ke shell. Tunggu hingga shell terisi penuh dengan air pendingin.

10. Setelah shell terisi penuh, tekan tombol ON sebelah kiri panel pada HE dan

tekan tombol ON pada heater sehingga air masuk dalam tube akan

dipanaskan oleh heater.

11. Klik icon “Connect” pada program monitoring suhu.

12. Amati dan catat perubahan tegangan pada program monitoring suhu dengan

variabel suhu 28 oC, 35 oC, 40 oC, 45 oC, dan 50 oC.

13. Klik icon “Disconnect” pada program monitoring suhu apabila setelah

mencapai suhu yang diinginkan.

14. Klik icon “Exit” untuk keluar dari program monitoring suhu.

15. Matikan tombol off pada heater dan panel HE, kemudian bersihkan alat HE

dengan membuang air pada reservoir dan matikan komputer.

BAB V

METODOLOGI

5.1 Alat dan bahan yang digunakan

5.1.1 Alat yang Digunakan

No. Nama Alat Ukuran Jumlah1 Rangkaian alat HE - Satu set2 Komputer - 14 Sensor suhu - 45 Alat control temperatur - 26 Selang - 17 Tabung gas 3 kg 18 Batu baterai 1,5 volt 29 Regulator - 1

5.1.2 Bahan yang digunakan

1. Air

2. Es batu secukupnya

4.2 Variabel Percobaan

Pada pengujian kinerja alat penukar panas ini menggunakan program

monitoring suhu dengan pemrograman visual Borland Delphi 7 dan sensor yang

digunakan adalah sensor LM35, dengan menggunakan variabel yaitu :

a. Variabel Tetap

Bukaan valve yang digunakan dalam pengaturan laju alir pada alat penukar

panas adalah waktu.

b. Variabel bebas

1. Bukaan valve = bukaan setengah dan bukaan penuh

2. Suhu fluida panas yang masuk 40oC dan 50oC

BAB VI

HASIL DAN PEMBAHASAN

6.1. Hasil Pengamatan

6.1.1. Tabel Hasil Pengamatan

Tabel 1. Hasil Pengamatan Suhu Fluida dan Kecepatan Aliran pada Percobaan 1Waktu

(seconds)

Kecepatan

Aliran(lit/m)Th in (ok) Th out (ok) Tc in (ok) Tc out (ok)

0 0.6 41 26 25 29

100 0,6 45 26 26 29

200 1.9 49 28 27 30

300 2 53 36 28 30

Tabel 2. Hasil Pengamatan Suhu Fluida dan Kecepatan Aliran pada Percobaan 2Waktu

(seconds)

Kecepatan

Aliran(lit/m)Th in (ok) Th out (ok) Tc in (ok) Tc out (ok)

0 0,6 50 48 29 31

100 0,6 46 42 30 32

200 1.9 58 55 29 32

300 2 57 53 30 32

Tabel 3. Hasil Pengamatan Suhu Fluida dan Kecepatan Aliran pada Percobaan 3Waktu

(seconds)

Kecepatan

Aliran(lit/m)Th in (ok) Th out (ok) Tc in (ok) Tc out (ok)

0 0,3 41 39 32 33

100 0,3 51 47 31 32

200 0,6 56 57 32 33

300 1 61 58 30 33

Tabel 4. Hasil Pengamatan Suhu Fluida dan Kecepatan Aliran pada Percobaan 4Waktu

(seconds)Kecepatan Aliran(lit/m)

Th in (ok) Th out (ok) Tc in (ok) Tc out (ok)

0 0,3 50 45 28 30

100 0,3 51 49 28 30

200 0,6 59 55 30 32

300 1 60 55 31 32

6.2 Hasil Pengujian Alat dan Perhitungan Kinerja Alat

6.2.1 Menentukan Luas Perpindahan Panas

Diketahui:

Spesifikasi pada Shell

Diameter dalam (IDs) = 17,7 cm

Diameter Luar Shell = 18,4 cm

Jumlah buffle (N) = 3 buah

Spesifikasi pada Tube

Diameter luar (ODt) = 3,5 cm

Diameter dalam = 2,8 cm

Jumlah tube (Nt) = 6 buah

Panjang tube (L) = 100 cm

A = 2nπdL

= 2(6x3,14x2,8cmx100cm)

=10.550,4 cm2 x1 Inch26,45cm2

x 1 ft 2

144 Inch2

= 11,359 ft2

Pada praktikum kali ini kami melakukan praktikum “Shell and Tube Heat

Exchanger Type U-Bend” yang bertujuan untuk mengetahui dan memahami cara

kerja dari alat penukar panas ini, menghitung luas perpindahan panas secara

optimal.

Heat Exchanger jenis U-Bend ini digunakan 4 sensor, yaitu sensor 1 (Th in)

dan sensor 2 (Th out) sebagai fluida panas yang mengalir ke dalam tube heat

exchanger, sedangkan sensor 3 (Tc in) dan sensor 4 (Tc out) sebagai fluida dingin

yang mengalir ke dalam shell heat exchanger.

Dari perhitungan dapat dilihat bahwa Luas perpindahan panas alat penukar

panas jenis U-Bend dihasilkan 11,359 ft2 dengan satu lintas selongsong dan dua

lintas tabung. Semakin luas perpindahan panas yang dihasilkan maka akan

mempengaruhi laju alir panas yang besar.

BAB VII

KESIMPULAN DAN SARAN

7.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil pengujian unjuk kerja heat exchanger dengan variasi

waktu dan Suhu Panas yang masuk, dapat ditarik beberapa kesimpulan :

1. Proses perpindahan panas yang terjadi pada heat exchanger meliputi :

Konveksi pada sisi shell

Konduksi dari dinding luar ke dinding dalam tube

Konveksi pada sisi tube

2. Nilai Luas perpindahan kalor total heat exchanger 11,359 ft2.

3. Faktor yang mempengaruhi kinerja heat exchanger shell and tube meliputi:

• Desain heat exchanger.

• Laju alir massa fluida.

• Nilai Konduktifitas bahan heat exchanger.

• Kerapatan isolasi dan seal.

• Suhu lingkungan sekitar.

7.2 Saran

Berdasarkan performa heat exchanger, ada beberapa saran yang

dapat diberikan untuk meningkatkan kinerja heat exchanger tersebut.

1. Upaya yang dapat dilakukan untuk meningkatkan performa dari

heat exchanger yaitu dengan penggantian bahan. Bahan shell dapat

diganti dengan stainless steel yang dilapisi isolator sedangkan bahan tube

diganti dengan tembaga. Hal ini bertujuan untuk meningkatkan nilai

koefisien perpindahan kalor.

2. Untuk seal pemisah antara sisi masuk tube dan sisi keluar shell

dibuat lebih rapat, serta diganti dengan bahan yang tahan terhadap

tekanan dan suhu tinggi.

3. Penggantian sensor suhu yang ada dengansensor suhu yang

memiliki ketilitian tinggi.

4. Untuk menjaga kestabilan kinerja heat exchanger, fluida didalam

shell dan tube dikeluarkan setelah heat exchanger selesai digunakan. Dan

juga pembersihan heat exchanger secara rutin harus dilakukan.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Kern, Donald. Q.,1965, "Process Heat Transfer", New York : Mc Graw-Hi Book Company. [2] J.P. Holman .,2002,"Heat Transfer, 9th edition",New York : Mc Graw-Hill Companies. [3] Kuppan, T., 2000, "Heat Exchanger Design Handbook", New York : Marcel Dekker. Inc. [4] Ozden, E., and Tari, I., 2010, "Shell Side CFD of a Small Shell and Tube Heat

Exchanger", International Journal pf Energy Conversion and Management.