Plat heat exchanger
-
Upload
iffa-mnisa -
Category
Documents
-
view
2.254 -
download
1
Transcript of Plat heat exchanger
LABORATORIUM PILOT PLANT
SEMESTER GANJIL TAHUN AJARAN 2013/2014
MODUL : PLATE HEAT EXCHANGER
PEMBIMBING : Ir. Bambang Soeswanto
Oleh :
Kelompok : IV (empat)
Nama : 1. Iffa Ma’rifatunnisa (111411046)
2. Imam Prasetya Utama (111411047)
3. Muhamad Lazuardi H (111411048)
4. Mira Rahmi Fauziyyah (111411049)
5. Nadita Yuliandini (111411050)
Kelas : 3B
PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA
JURUSAN TEKNIK KIMIA
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
2013
Praktikum : 3 Desember 2013
Penyerahan : 10 Desember 2013
(Laporan)
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
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
1. Mengetahui pengaruh laju alir fluida terhadap koefisien pindah panas keseluruhan (U)
2. Menghitung koefisien pindah panas keseluruhan (U) pada pelat menggunakan persamaan
neraca energi dan menggunakan empiris.
3. Menghitung efisiensi kalor yang dilepas fluida panas terhadap kalor yang diterima fluida
dingin
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
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.
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
Q = �. �.△ ���
� =�
�.△ ���
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 :
� =(�.��.△�)�
(�.��.△�)��100%
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
� =1
1ℎ�� + △ �
�� + 1ℎ��
△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 ≤ 3. 105 ( Laminar )
��� = 0,664����,�. ���
�/�
Untuk Nre ≥ 3. 105 ( Turbulen )
��� = 0,0366����,�. ���
�/�
��� = ���
�� ��� = ℎ�/� ��� = ���
��
Harga ν, L diperoleh dari percobaan, kemudian memasukkan harga sifat fisik air yang
diperoleh dari buku referensi, dapat dihitung hi dan ho.
BAB III
METODOLOGI
3.1 Alat dan Bahan
Seperangkat alat Plate Heat Exchanger
Gelas beaker plastik 2000 mL
Gelas kimia 1000 mL
Termometer
Stopwatch
Air
3.2 Prosedur Kerja
Kalibrasi alat pengukur laju alir fluida panas dan dingin
Menyalakan kompor pemanas
Menghidupkan pompa fluida panas (P1) dan mengatur
keran air panas (V1)
Tunggu hingga konstan, kemudian menampung air panas yang mengalir
keluar pipa selama waktu tertentu
Mengatur kembali keran air panas (V1)
Membuat grafik hubungan antara laju alir pada rotameter dan laju alir yang
dihitung
Melakukan hal yang sama untuk fluida dingin (tidak perlu
dipanaskan)
Pengamatan Suhu dan Laju Alir Cairan
Menyalakan kompor pemanas
Menghidupkan pompa air panas
dan mengatur keran air panas
Tunggu hingga konstan dan
mencatat suhu air panas
Menyalakan pompa air dingin
dan mengatur keran air dingin
Membaca Tci, Tco, Thi dan Tho
Melakukan percobaan dengan laju alir air panas tetap dan air
dingin berubah serta sebaliknya
BAB IV
PENGAMATAN DAN PENGOLAHAN DATA
DATA PENGAMATAN DAN PENGOLAHAN DATA
4.1 Data Pengamatan
Kalibrasi Pengukur Laju Alir Air Panas
No Pembacaan Rotameter
(L/jam)
Waktu
(detik)
Volume Air Panas
(mL)
Laju Alir Hasil Pengukuran
(mL/jam)
1 100 18,85 0,5 26,53
2 200 9,79 0,5 51,1
3 300 5,78 0,5 86,5
4 400 4,49 0,5 111
5 500 3,91 0,5 127
6 600 3,65 0,5 136
Kalibrasi Pengukur Laju Alir Air Dingin
No Pembacaan Rotameter
(L/jam)
Waktu
(detik)
Volume Air Panas
(mL)
Laju Alir Hasil Pengukuran
(mL/jam)
1 100 20,52 0,5 24,36
2 200 11,61 0,5 43,07
3 300 7,97 0,5 62,74
4 400 4,63 0,5 107,991
5 500 4,17 500 121,4
6 600 3,23 0,5 154,798
Laju Fluida Panas Tetap dan Fluida Dingin Berubah
No Fluida Panas (Laju Tetap) Fluida Dingin (Laju Berubah)
Laju Alir
(L/jam)
Laju Alir
(L/s)
Thi
(oC)
Tho
(oC)
Laju Alir
(L/jam)
Laju Alir
(L/s)
Tci
(oC)
Tco
(oC)
1 300 0,08333333 55 47 100 0,027777778 41 46
2 300 0,08333333 56 45 200 0,055555556 38 46
3 300 0,08333333 55 44 300 0,083333333 39 45
4 300 0,08333333 55 43 400 0,111111111 40 45
5 300 0,08333333 55 43 500 0,138888889 39 46
6 300 0,08333333 54 43 600 0,166666667 40 48
7 500 0,13888889 55 52 100 0,027777778 36 46
8 500 0,13888889 55 51 200 0,055555556 32 46
9 500 0,13888889 55 50 300 0,083333333 38 45
10 500 0,13888889 55 50 400 0,111111111 40 45
11 500 0,13888889 55 50 500 0,138888889 43 46
12 500 0,13888889 55 50 600 0,166666667 45 48
Laju Fluida Panas Berubah dan Fluida Dingin Tetap
No Fluida Panas (Laju Berubah) Fluida Dingin (Laju Tetap)
Laju Alir
(L/jam)
Laju Alir
(L/s)
Thi
(oC)
Tho
(oC)
Laju Alir
(L/jam)
Laju Alir
(L/s)
Tci
(oC)
Tco
(oC)
1 100 0,02777778 58 42 300 0,0833333 32 38
2 200 0,05555556 60 45 300 0,0833333 34 41
3 300 0,08333333 60 49 300 0,0833333 35 44
4 400 0,11111111 60 52 300 0,0833333 36 46
5 500 0,13888889 60 53 300 0,0833333 40 49
6 600 0,16666667 59 54 300 0,0833333 41 50
7 100 0,02777778 57 46 500 0,1388889 42 44
8 200 0,05555556 59 48 500 0,1388889 44 46
9 300 0,08333333 60 50 500 0,1388889 42 47
10 400 0,11111111 60 53 500 0,1388889 45 50
11 500 0,13888889 60 54 500 0,1388889 45 50
12 600 0,16666667 59 55 500 0,1388889 47 52
Luas Permukaan Pelat
A = 0,0525 m2
Jumlah pelat pada PHE sebanyak 25
A = 25 x 0,0525 m2
= 1,3125 m2
4.2 Pengolahan Data
a. Perhitungan Secara Neraca Energi
Kalibrasi Laju Alir
Laju alir air panas tetap, air dingin berubah
Laju Alir
(L/jam)
Hasil Kalibrasi
(L/jam) Thi (oC)
Tho (oC)
Tci (oC)
Tco (oC)
Panas Dingin Panas Dingin
300 100 238,74 38,14 55 47 41 46
300 200 238,74 138,44 56 45 38 46
300 300 238,74 238,74 55 44 39 45
300 400 238,74 339,04 55 43 40 45
300 500 238,74 439,34 55 43 39 46
300 600 238,74 539,64 54 43 40 48
500 100 439,34 38,14 55 52 36 46
500 200 439,34 138,44 55 51 32 46
500 300 439,34 238,74 55 50 38 45
500 400 439,34 339,04 55 50 40 45
500 500 439,34 439,34 55 50 43 46
500 600 439,34 539,64 55 50 45 48
Laju alir air dingin tetap, air panas berubah
Laju Alir
(L/jam)
Hasil Kalibrasi
(L/jam) Thi (oC)
Tho
(oC) Tci (oC)
Tco (oC)
Panas Dingin Panas Dingin
100 300 102,39 320,69 58 42 32 38
200 300 211,54 320,69 60 45 34 41
300 300 320,69 320,69 60 49 35 44
400 300 429,84 320,69 60 52 36 46
500 300 538,99 320,69 60 53 40 49
600 300 648,14 320,69 59 54 41 50
100 500 102,39 538,99 57 46 42 44
200 500 211,54 538,99 59 48 44 46
300 500 320,69 538,99 60 50 42 47
400 500 429,84 538,99 60 53 45 50
500 500 538,99 538,99 60 54 45 50
600 500 648,14 538,99 59 55 47 52
Perhitungan Perpindahan Panas Pada Setiap Laju Alir
Q = m x Cprata-ratax ∆T
Laju alir air panas tetap, air dingin berubah
Q dingin
Laju Alir
(m3/jam)
ρ rata-rata
(kg/m3)
m (kg/jam) Cp rata-rata
(kJ/kg.oC)
0,06907 993,918 68,64990245 4,1857
0,16447 993,918 163,4696606 4,1857
0,25987 993,918 258,2894187 4,1857
0,35527 993,918 353,1091768 4,1857
0,45067 993,918 447,9289349 4,1857
0,54607 993,918 542,748693 4,1857
0,06907 993,749 68,63824343 4,1857
0,16447 993,749 163,441898 4,1857
0,25987 993,749 258,2455526 4,1857
0,35527 993,749 353,0492072 4,1857
0,45067 993,749 447,8528618 4,1857
0,54607 993,749 542,6565164 4,1857
Laju Alir
(m3/jam)
Tci
(oC)
Tco
(oC)
∆T
(oC)
Q (kJ/jam) Q (kW)
0,06907 41 46 5 1436,739483 0,399094301
0,16447 38 46 8 5473,879666 1,520522129
0,25987 39 45 6 6486,732119 1,801870033
0,35527 40 45 5 7390,045407 2,052790391
0,45067 39 46 7 13124,273 3,645631389
0,54607 40 48 8 18174,26564 5,048407121
0,06907 36 46 10 2872,990955 0,798053043
0,16447 32 46 14 9577,662536 2,660461816
0,25987 38 45 7 7566,568868 2,101824685
0,35527 40 45 5 7388,790334 2,052441759
0,45067 43 46 3 5623,733171 1,562148103
0,54607 45 48 3 6814,192142 1,892831151
Q panas
Laju Alir
(m3/jam)
ρ rata-rata
(kg/m3)
m (kg/jam) Cp rata-rata
(kJ/kg.oC)
0,3 985,95 295,785 4,1833
0,3 985,9467 295,78401 4,1833
0,3 985,9467 295,78401 4,1833
0,3 985,9467 295,78401 4,1833
0,3 985,9467 295,78401 4,1833
0,3 985,9467 295,78401 4,1833
0,5 986,78 493,39 4,1836
0,5 986,78 493,39 4,1836
0,5 986,78 493,39 4,1836
0,5 986,78 493,39 4,1836
0,5 986,78 493,39 4,1836
0,5 986,78 493,39 4,1836
Laju Alir
(m3/jam)
Thi
(oC)
Tho
(oC)
∆T
(oC)
Q (kJ/jam) Q (kW)
0,3 55 47 8 9898,859124 2,74968309
0,3 56 45 11 13610,88574 3,780801594
0,3 55 44 11 13610,88574 3,780801594
0,3 55 43 12 14848,23899 4,12451083
0,3 55 43 12 14848,23899 4,12451083
0,3 54 43 11 13610,88574 3,780801594
0,5 55 52 3 6192,439212 1,720122003
0,5 55 51 4 8256,585616 2,293496004
0,5 55 50 5 10320,73202 2,866870006
0,5 55 50 5 10320,73202 2,866870006
Laju alir air dingin tetap, air panas berubah
Q dingin
Laju Alir
(m3/jam)
ρ rata-rata
(kg/m3)
m (kg/jam) Cp rata-rata
(kJ/kg.oC)
0,3 994,6303 298,38909 4,183
0,3 994,6303 298,38909 4,183
0,3 994,6303 298,38909 4,183
0,3 994,6303 298,38909 4,183
0,3 994,6303 298,38909 4,183
0,3 994,6303 298,38909 4,183
0,5 991,7847 495,89235 4,184
0,5 991,7847 495,89235 4,184
0,5 991,7847 495,89235 4,184
0,5 991,7847 495,89235 4,184
0,5 991,7847 495,89235 4,184
0,5 991,7847 495,89235 4,184
Laju Alir
(m3/jam)
Tci
(oC)
Tco
(oC)
∆T
(oC) Q (kJ/jam) Q (kW)
0,3 32 38 6 7488,969381 2,080269272
0,3 34 41 7 8737,130944 2,426980818
0,3 35 44 9 11233,45407 3,120403909
0,3 36 46 10 12481,61563 3,467115454
0,3 40 49 9 11233,45407 3,120403909
0,3 41 50 9 11233,45407 3,120403909
0,5 42 44 2 4149,627185 1,152674218
0,5 44 46 2 4149,627185 1,152674218
0,5 42 47 5 10374,06796 2,881685545
0,5 45 50 5 10374,06796 2,881685545
0,5 45 50 5 10374,06796 2,881685545
0,5 47 52 5 10374,06796 2,881685545
Q panas
Laju Alir
(m3/jam)
ρ rata-rata
(kg/m3)
m (kg/jam) Cp rata-rata
(kJ/kg.oC)
0,11646 984,662 114,6737365 4,1869
0,19946 984,662 196,4006825 4,1869
0,28246 984,662 278,1276285 4,1869
0,36546 984,662 359,8545745 4,1869
0,44846 984,662 441,5815205 4,1869
0,53146 984,662 523,3084665 4,1869
0,11646 984,862 114,6970285 4,1829
0,19946 984,862 196,4405745 4,1829
0,28246 984,862 278,1841205 4,1829
0,36546 984,862 359,9276665 4,1829
0,44846 984,862 441,6712125 4,1829
0,53146 984,862 523,4147585 4,1829
Laju Alir
(m3/jam)
Thi
(oC)
Tho
(oC)
∆T
(oC)
Q (kJ/jam) Q (kW)
0,11646 58 42 16 7682,039479 2,133899855
0,19946 60 45 15 12334,65026 3,42629174
0,28246 60 49 11 12809,41825 3,558171735
0,36546 60 52 8 12053,40094 3,348166929
0,44846 60 53 7 12942,00368 3,595001022
0,53146 59 54 5 10955,20109 3,043111415
0,11646 57 46 11 5277,428207 1,46595228
0,19946 59 48 11 9038,604071 2,510723353
0,28246 60 50 10 11636,16358 3,23226766
0,36546 60 53 7 10538,79005 2,927441682
0,44846 60 54 6 11084,79909 3,079110858
0,53146 59 55 4 8757,566374 2,432657326
Perhitungan Efisiensi
Efisiensi = �������
������ x 100%
Laju alir air panas tetap, air dingin berubah
Q dingin
(kW)
Q panas
(kW)
Efisiensi
(%)
0,399094301 2,74968309 14,51419265
1,520522129 3,780801594 40,21692468
1,801870033 3,780801594 47,65841285
2,052790391 4,12451083 49,77051765
3,645631389 4,12451083 88,38942457
5,048407121 3,780801594 133,5274279
0,798053043 1,720122003 46,39514183
2,660461816 2,293496004 116,0002812
2,101824685 2,866870006 73,31426543
2,052441759 2,866870006 71,5917274
1,562148103 2,866870006 54,48967341
1,892831151 2,866870006 66,02431038
Laju alir air panas berubah, air dingin tetap
Q dingin
(kW)
Q panas
(kW)
Efisiensi
(%)
2,080269272 2,133899855 97,48673385
2,426980818 3,42629174 70,83403872
3,120403909 3,558171735 87,69683256
3,467115454 3,348166929 103,5526462
3,120403909 3,595001022 86,79841507
3,120403909 3,043111415 102,5399167
1,152674218 1,46595228 78,62972308
1,152674218 2,510723353 45,91004487
2,881685545 3,23226766 89,15367933
2,881685545 2,927441682 98,43699238
2,881685545 3,079110858 93,58823627
2,881685545 2,432657326 118,4583424
Perhitungan Koefisien Perpindahan Panas (U)
U = �
�.∆���
A = 0,0525 m2
Jumlah pelat pada PHE sebanyak 25 buah
A = 25 x 0,0525 m2
= 1,3125 m2
Laju alir air panas tetap, air dingin berubah
Laju Alir
(L/jam)
Thi (oC)
Tho
(oC) Tci (oC)
Tco (oC)
∆T1
(oC)
∆T2
(oC)
∆Tlm (oC)
Panas Dingin
300 100 55 47 41 46 9 6 7,398910387
300 200 56 45 38 46 10 7 8,411019756
300 300 55 44 39 45 10 5 7,213475204
300 400 55 43 40 45 10 3 5,814084816
300 500 55 43 39 46 9 4 6,165758656
300 600 54 43 40 48 6 3 4,328085123
500 100 55 52 36 46 9 16 12,16620824
500 200 55 51 32 46 9 19 13,38303969
500 300 55 50 38 45 10 12 10,9696299
500 400 55 50 40 45 10 10 0
500 500 55 50 43 46 9 7 7,958158287
500 600 55 50 45 48 7 5 5,944026824
Laju Alir
(L/jam)
Q (kW) Q plat (W) A (m2) U (W/m2.K)
Panas Dingin
300 100 0,3986 99,65 1,3125 10,26148521
300 200 1,5206 380,15 1,3125 34,43555046
300 300 1,8012 450,3 1,3125 47,56177911
300 400 2,0512 512,8 1,3125 67,19970112
300 500 3,6444 911,1 1,3125 112,5849173
300 600 5,0445 1261,125 1,3125 222,0051398
500 100 0,7987 199,675 1,3125 12,50458075
500 200 2,6639 665,975 1,3125 37,91437038
500 300 2,1023 525,575 1,3125 36,50424846
500 400 2,0512 512,8 1,3125 0
500 500 1,5592 389,8 1,3125 37,31899586
500 600 1,8876 471,9 1,3125 60,48809465
Laju alir air dingin tetap, air panas berubah
Laju Alir
(L/jam)
Thi (oC)
Tho
(oC) Tci (oC)
Tco (oC)
∆T1
(oC)
∆T2
(oC)
∆Tlm (oC)
Panas Dingin
100 300 58 42 32 38 20 10 14,42695041
200 300 60 45 34 41 19 11 14,6374387
300 300 60 49 35 44 16 14 14,97775138
400 300 60 52 36 46 14 16 14,97775138
500 300 60 53 40 49 11 13 11,97217059
600 300 59 54 41 50 9 13 10,87770043
100 500 57 46 42 44 13 4 7,635822211
200 500 59 48 44 46 13 4 7,635822211
300 500 60 50 42 47 13 8 10,29849538
400 500 60 53 45 50 10 8 8,962840235
500 500 60 54 45 50 10 9 9,491221581
600 500 59 55 47 52 7 8 7,488875689
Laju Alir
(L/jam)
Q (kW) Q plat (W) A (m2) U (W/m2.K)
Panas Dingin
100 300 2,0766 519,15 1,3125 27,41694162
200 300 2,4227 605,675 1,3125 31,5264628
300 300 3,1149 778,725 1,3125 39,61304142
400 300 3,4609 865,225 1,3125 44,01321874
500 300 3,1149 778,725 1,3125 49,55778746
600 300 3,1149 778,725 1,3125 54,54409131
100 500 1,1537 288,425 1,3125 28,77913797
200 500 1,1537 288,425 1,3125 28,77913797
300 500 2,8842 721,05 1,3125 53,34482447
400 500 2,8842 721,05 1,3125 61,29434578
500 500 2,8842 721,05 1,3125 57,882057
600 500 2,8842 721,05 1,3125 73,35833193
b. Perhitungan Secara Empiris
ρ air panas = 0.998 kg/L
ρ air dingin = 0.9968 kg/L
k = 77.83 W/m.K
Laju Alir Panas Tetap
Mencari Ho
Laju Alir Panas Tetap (L/jam) v panas (m/s) Densitas (kg/m3) Viscositas (kg/m.s) K (W/m.K) Npr Nre Nnu Ho(K/m2.K)
300 1,415 x 10-1 988,622 0,000563 0,645 3,660 1738,923 32,76381 3017,682
300 1,415 x 10-1 988,853 0,000563 0,644 3,692 1739,328 33,05585 3041,641
300 1,415 x 10-1 989,313 0,000563 0,643 3,757 1740,138 33,64014 3089,423
300 1,415 x 10-1 989,543 0,000563 0,642 3,789 1740,543 33,93238 3113,245
300 1,415 x 10-1 989,543 0,000563 0,642 3,789 1740,543 33,93238 3113,245
300 1,415 x 10-1 989,773 0,000563 0,642 3,821 1740,948 34,22468 3137,021
500 2,359 x 10-1 987,471 0,000563 0,648 3,499 2894,831 40,41408 3740,267
500 2,359 x 10-1 987,701 0,000563 0,647 3,531 2895,506 40,79067 3771,494
500 2,359 x 10-1 987,932 0,000563 0,647 3,563 2896,181 41,16735 3802,661
500 2,359 x 10-1 987,932 0,000563 0,647 3,563 2896,181 41,16735 3802,661
500 2,359 x 10-1 987,932 0,000563 0,647 3,563 2896,181 41,16735 3802,661
500 2,359 x 10-1 987,932 0,000563 0,647 3,563 2896,181 41,16735 3802,661
cp air = 4.184 kJ/kg.K
A = 0.05 m2
Mencari Hi
Laju Alir Dingin Berubah (L/jam)
v dingin (m/s)
Densitas (kg/m3)
Viscositas (kg/m.s)
K (W/m.K)
Npr Nre Nnu Hi
(K/m2.K) U
(W/m2.K)
100 4,152 x 10-2 992,076 0,000631 0,635 4,143 457,1313 19,0151 1726,012 83,840
200 7,313 x 10-2 992,766 0,000644 0,635 4,240 788,8641 25,56156 2320,238 84,915
300 1,066 x 10-1 992,766 0,000644 0,635 4,240 1150,215 30,86567 2801,696 85,489
400 1,835E-01 992,536 0,000640 0,635 4,207 1993,247 40,32332 3660,173 86,124
500 2,038 x 10-1 992,536 0,000640 0,635 4,207 2213,58 42,49359 3857,169 86,227
600 2,628 x 10-1 991,845 0,000626 0,635 4,111 2913,532 47,63212 4323,597 86,454
100 4,152 x 10-2 993,227 0,000653 0,635 4,304 441,9103 19,42225 1762,97 84,378
200 7,313 x 10-2 994,147 0,000671 0,635 4,433 758,2102 26,2018 2378,353 85,453
300 1,066 x 10-1 992,996 0,000649 0,635 4,272 1142,507 30,99568 2813,497 85,946
400 1,835 x 10-1 992,536 0,000640 0,635 4,207 1993,247 40,32332 3660,173 86,558
500 2,038 x 10-1 991,615 0,000622 0,635 4,079 2275,501 41,76514 3791,047 86,629
600 2,628 x 10-1 990,694 0,000604 0,635 3,950 3018,514 46,58419 4228,475 86,834
Laju Alir Dingin Tetap
Mencari Ho
Laju Alir Panas Tetap (L/jam) v panas (m/s) Densitas (kg/m3) Viscositas (kg/m.s) K (W/m.K) Npr Nre Nnu Ho(K/m2.K)
300 0,142 995,1288288 0,000727 0,623911 4,858108 1356,407 38,40845 3423,35
300 0,142 994,7459459 0,000687 0,62783 4,547297 1435,03 36,97843 3316,594
300 0,142 993,9172662 0,000667 0,630416 4,40054 1477,058 36,30525 3269,629
300 0,142 993,2266187 0,000653 0,632283 4,303957 1506,513 35,86071 3239,158
300 0,142 991,6151079 0,000622 0,636639 4,078597 1580,209 34,80428 3165,394
300 0,142 991,1546763 0,000613 0,637883 4,014209 1602,655 34,49726 3143,605
500 0,236 992,3057554 0,000635 0,634772 4,17518 2579,551 45,521 4127,922
500 0,236 991,3848921 0,000617 0,637261 4,046403 2652,251 44,73434 4072,494
500 0,236 991,6151079 0,000622 0,636639 4,078597 2633,681 44,93213 4086,506
500 0,236 990,2338129 0,000595 0,640373 3,885432 2749,309 43,73364 4000,832
500 0,236 990,2338129 0,000595 0,640373 3,885432 2749,309 43,73364 4000,832
500 0,236 989,3129496 0,000577 0,642862 3,756655 2832,403 42,91839 3941,513
Mencari Hi
Laju Alir Dingin Berubah (L/jam)
v dingin (m/s)
Densitas (kg/m3)
Viscositas (kg/m.s)
K (W/m.K)
Npr Nre Nnu Hi
(K/m2.K) U
(W/m2.K)
100 0,045 989,083 0,000572 0,643 3,724 542,259 18,618 1711,477 85,072
200 0,087 987,932 0,00055 0,647 3,563 1091,943 25,278 2334,935 86,537
300 0,147 987,011 0,000532 0,649 3,435 1906,260 32,192 2985,035 87,525
400 0,189 986,320 0,000518 0,651 3,338 2520,112 35,973 3345,249 88,019
500 0,217 986,090 0,000514 0,652 3,306 2915,518 38,319 3566,831 88,187
600 0,233 986,090 0,000514 0,652 3,306 3124,674 39,670 3692,556 88,245
100 0,045 988,392 0,000559 0,645 3,628 554,961 18,346 1691,4 85,614
200 0,087 987,471 0,000541 0,648 3,499 1109,583 25,021 2315,639 87,089
300 0,147 986,781 0,000527 0,650 3,403 1922,066 32,022 2972,137 88,065
400 0,189 986,090 0,000514 0,652 3,306 2541,571 35,778 3330,242 88,547
500 0,217 985,860 0,000509 0,652 3,274 2940,569 38,109 3550,626 88,774
600 0,233 985,860 0,000509 0,652 3,274 3151,523 39,452 3675,78 88,820
4.3 Kurva Kalibrasi
Laju Alir Panas
Laju Alir Dingin
-0,1
6E-16
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0 2 4 6 8
Laj
u A
lir
Pan
as
(m3 /
h)
Percobaan
Rotameter
Act
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0 2 4 6 8
Laj
u A
lir
Din
gin
(m
3 /h
)
Percobaan
Rotameter
Act
4.4 Kurva U vs Laju Alir
Perhitungan Secara Neraca Energi
Laju alir air panas tetap, air dingin berubah
Laju alir air dingin tetap, air panas berubah
0
50
100
150
200
250
0 200 400 600 800
U (
W/m
2 .K
)
Laju Alir (Liter/jam)
U VS Laju Alir Panas Tetap
U 300
U 500
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 200 400 600 800
U (
W/m
2 .K
)
Laju Alir (Liter/jam)
U VS Laju Alir Dingin Tetap
U 300
U 500
Perhitungan Secara Empiris
Laju alir air panas tetap, air dingin berubah
Laju alir air dingin tetap, air panas berubah
85,072
86,537
87,525
88,019 88,187 88,245
85,614
87,089
88,065
88,54788,774 88,820
84,500
85,000
85,500
86,000
86,500
87,000
87,500
88,000
88,500
89,000
89,500
0 100 200 300 400 500 600 700
U (
W/m
2 .K
)
Laju Alir (Liter/jam)
U VS Laju Alir Panas Tetap
U 300
U 500
83,840
84,915
85,489
86,12486,22786,454
84,378
85,453
85,946
86,55886,62986,834
83,500
84,000
84,500
85,000
85,500
86,000
86,500
87,000
0 200 400 600 800
U (
W/m
2.
K)
Laju Alir (liter/jam)
U VS Laju Alir Dingin Tetap
U 300
U 500
4.5 Kurva Efisiensi VS Laju Alir
Laju alir panas tetap, dingin berubah
Laju alir dingin tetap, panas berubah
0
20
40
60
80
100
120
140
160
0 200 400 600 800
Efis
ien
si %
Laju Alir (L/Jam)
Efisiensi VS Laju Alir Panas Tetap
U 500
U 300
0
20
40
60
80
100
120
140
0 200 400 600 800
Efis
ien
si %
Laju Alir (L/Jam)
Efisiensi VS Laju Alir
U 300
U 500
V. PEMBAHASAN
Oleh Iffa Ma’rifatunnisa
NIM 111411046
Pada praktikum kali ini dilakukan perpindahan panas pada fluida berupa cairan
dimana air panas dan air dingin dialirkan melalui aliran yang berbeda dan dikontakan secata
counter current pada Plate Heat Exchanger (PHE). Perpindahan panas yang terjadi
merupakan perpindahan panas secara tidak langsung karena kedua cairan tidak bercampurdi
dalam PHE.
Pada PHE terjadi perpindahan panas secara konveksi-konduksi. Kalor yang dilepas
oleh air panas diserap oleh lempengan kemudian diberikan pada air dingin (konduksi),
kemudian panas dari air dingin tersebar di dalam air dingin (konveksi).
Pada percobaan dilakukan variasi laju alir sebesar 300 L/Jam dan 500 L/Jam. Variasi
ini dilakukan untuk mengetahui performa PHE. Dari hasil percobaan diperoleh nilai
Koefisien pindah panas dan efisiensi yang diolah dalam grafik dengan menggunakan
persamaan Neraca Energi dan persamaan Empiris.
Sesuai dengan teori, bahwa perpindahan panas dapat terjadi akibat adanya driving
force berupa perbedaan suhu, tekanan, atau konsentrasi. 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.
Harga Koefisien pindah panas keseluruhan (U) berdasarkan persamaan Neraca Energi
dan Empiris cukup jauh perbandingannya baik pada laju alir panas tetap maupun pada laju
alir dingin tetap. Dibawah ini merupakan salah satu perbandingan nilai koefisien pada
percobaan dengan nilai Laju alir dingin tetap dan panas berubah.
Berdasarkan literatur yang diperoleh laju nilai koefisien pindah panas keseluruhan (U)
berbanding lurus dengan laju alir fluida. Namun hal tersebut tidak sesuai dengan percobaan.
Dari data grafik didapatkan bahwa hasil koefisien pindah panas (U) secara NE hasilnya lebih
fluktuatif dan cenderung memiliki nilai yang lebih kecil dibandingkan perhitungan secara
empiris yang cenderung setiap kenaikan laju alir mengalami peningkatan. Selain itu
perbandingnan nilai U maksimal yang dihasilkan cukup jauh yaitu berdasarkan perhitungan
secara Neraca Energi pada laju alir dingin tetap 300 L/Jam dan 500 L/Jam secara berturut-
turut adalah 54, 544 dan 73,35, sedangkan berdasarkan perhitungan secara Empiris pada laju
alir dingin tetap 300 L/Jam dan 500 L/Jam secara berturut-turut adalah 86, 454 dan 86,834.
Hal ini menunjukan bahwa proses perpindahan panas berjalan kurang baik. Perolehan nilai
yang fluktuatif tersebut dapat disebabkan karena pengukuran suhu yang kurang tepat pada suhu
masuk dan suhu yang keluar baik pada pengukuran suhu panas maupun pengukuran suhu
dingin. Selain itu, berdasarkan literatur juga semakin besar laju alir maka akan semakin besar
83,500
84,000
84,500
85,000
85,500
86,000
86,500
87,000
0 200 400 600 800
U (
W/m
2 . K
)
Laju Alir (liter/jam)
U VS Laju Alir (Empiris)
U 300
U 500
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 200 400 600 800
U (
W/m
2 .K
)
Laju Alir (Liter/jam)
U VS Laju Alir (NE)
U 300
U 500
pula nilai koefisien pindah panas. Pada percobaan berdasarkan perhitungan NE pada laju alir
panas tetap hal tersebut tidak sesuai dengan literatur yang diperoleh. Hal in dapat disebabkan
karena adanya panas yang hilang sewaktu perpindahan masih dalam perjalanan menuju PHE
dan pengukuran suhu yang kurang tepat saat percobaan.
Efisiensi yang dihasilkan pada percobaan sangat bervariasi. Efisiensi paling tinggi yang
dicapi terjadi pada laju alir 500 L/Jam. Pada laju alir panas tetap efisiensi tertingginya adalah
133, 53 sedangkan pada laju alir dingin tetap efisiesnsi tertingginya adalah 118, 45. sedangkan pada
laju alir 300 L/Jam efisiensi tertinggi pada laju alir panas tetap adalah 116, 00 dan pada laju alir
dingin tetap adalah 103, 55. Semakin besar laju alir maka akan semakin besar efisiensi yang
didapatkan. Walaupun begitu pada percobaan untuk laju alir panas tetap 300 L/Jam hasil efisiensinya
cenderung fluktuatif dan tidak mengalami peningkatan efisiensi untuk setiap kenaikan laju alir.
Ketidaksesuain hasil percobaan dengan literatur dapat disebabkan karena adanya panas yang
hilang akibat adanya kontak anatara PHE dengan udara luar . Selain itu hal tersebut dapat disebabkan
karena kerak atau karat pada PHE yang menghambat perpindahan panas sehingga menyebabkan
efisiensi alat menjadi kurang bagus.
Untuk menanggulangi permasalahn-permasalahn tersebut maka diperlukan ketelitian dalam
pembacaan skala temperatur supaya hasil pengukuran tidak banyak melakukan penyimpangan,
perawatan pada PHE dengan melakukan pemeriksaan dan penggantian gasket,nserta pembersihan
plate danpembersihan saluran cairan . Hal tersebut dilakukan supaya efisiensi yang dihasilkan baik
dan performa alat dalam melakukan perpindahan panas berjalan optimal.
VI. KESIMPULAN
Nilai U maksimal yang dihasilkan cukup jauh yaitu berdasarkan perhitungan secara
Neraca Energi pada laju alir dingin tetap 300 L/Jam dan 500 L/Jam secara berturut-
turut adalah 54, 544 dan 73,35, sedangkan berdasarkan perhitungan secara Empiris
pada laju alir dingin tetap 300 L/Jam dan 500 L/Jam secara berturut-turut adalah 86,
454 dan 86,834
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
Ketidaksesuain hasil percobaan dengan literatur dapat disebabkan karena adanya
panas yang hilang akibat adanya kontak anatara PHE dengan udara luar . Selain itu
hal tersebut dapat disebabkan karena kerak atau karat pada PHE yang menghambat
perpindahan panas sehingga menyebabkan efisiensi alat menjadi kurang bagus.
Besarnya kalor yang diberikan fluida panas dan kalor yang diterima fluida dingin
tergantung pada besarnya driving force berupa perbedaan suhu antara kedua fluida
tersebut juga laju alir masing-masing fluida.
besarnya koefisien perpindahan panas tergantung pada kalor yang diterima fluida
dingin dan perbedaan suhu yang ditunjukan dengan nilai ∆TLMTD..
DAFTAR PUSTAKA
Tim Pengajar Jurusan Teknik Kimia.1996. Panduan Praktikum Operasi Teknik Kimia
II.Bandung:Pusat pengembangan Pendidikan Politeknik
Geankoplis, Christi J. Transport Processes and Unit Operations : third edition. 1993, 1983,
1978. Prentice-Hall,Inc.
Reklaitis."Introduction to Material and Energy Balances"
LAMPIRAN
a. Gambar Skematis aliran plate heat excanger
b. Gambar Isometric plate eat excanger
fluida panas
fluida dingin
fluida dingin masuk
fluida panas keluar
fluida panas masuk
fluida dingin keluar
Gambar skematis aliran plate
Gambar alat PHE Gasket
Inlet/Outlet
Passing through
Gasket Area perpindahan
panas
Distribution
area
suspensien
Leak chamber