Download - 108648801 Laporan Shell and Tube Kel 3
7/21/2019 108648801 Laporan Shell and Tube Kel 3
http://slidepdf.com/reader/full/108648801-laporan-shell-and-tube-kel-3 1/27
SHELL AND TUBE HEAT EXCHANGER
LAPORAN PRAKTIKUM PERPINDAHAN PANAS
Laporan ini Disusun untuk Diajukan sebagai Tugas Mata Kuliah Perpindahan Panas
Dosen Pembimbing : Ir. Agus Djauhari, MT
Disusun oleh:
Kelompok III
Diani Din Pertiwi (101424009)
Melinda Mirza (101424021)
Miman Munandar (101424022)
Kelas: 2A-TKPB
Tanggal Praktikum : 30 Mei 2012
Tanggal Penyerahan Laporan : 7 Juni 2012
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIH
JURUSAN TEKNIK KIMIA
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
2012
7/21/2019 108648801 Laporan Shell and Tube Kel 3
http://slidepdf.com/reader/full/108648801-laporan-shell-and-tube-kel-3 2/27
SHELL AND TUBE
HEAT EXCHANGER
I. TUJUAN
1. Memahami cara kerja peralatan shell and tube
2.
Menghitung koefisien perpindahan panas keseluruhan (U) dengan cara neraca
energi dan menggunakan persamaan empiris
3. Mengetahui pengaruh laju alir fluida terhadap koefisien pindah panas keseluruhan
4. Menghitung effisiensi pindah panas dari kalor yang dilepas dan kalor yang diterima
fluida.
II. DASAR TEORI
2.1 Alat penukar panas atau Heat Exchanger (HE)
Alat penukar panas atau Heat Exchanger (HE) adalah alat yang digunakan untuk
memindahkan panas dari sistem ke sistem lain tanpa perpindahan massa dan bisa berfungsi
sebagai pemanas maupun sebagai pendingin. Biasanya, medium pemanas dipakai adalah airyang dipanaskan sebagai fluida panas dan air biasa sebagai air pendingin (cooling water ).
Penukar panas dirancang sebisa mungkin agar perpindahan panas antar fluida dapat
berlangsung secara efisien. Pertukaran panas terjadi karena adanya kontak, baik antara fluida
terdapat dinding yang memisahkannya maupun keduanya bercampur langsung (direct
contact ). Penukar panas sangat luas dipakai dalam industri seperti kilang minyak, pabrik
kimia maupun petrokimia, industri gas alam, refrigerasi, pembangkit listrik. Salah satu
contoh sederhana dari alat penukar panas adalah radiator mobil di mana cairan pendingin
memindahkan panas mesin ke udara sekitar.
Tipe Aliran pada Alat Penukar Panas
Tipe aliran di dalam alat penukar panas ini ada 4 macam aliran yaitu :
1.
Counter current flow (aliran berlawanan arah)
2. Paralel flow/co current flow (aliran searah)
3.
Cross flow (aliran silang)
7/21/2019 108648801 Laporan Shell and Tube Kel 3
http://slidepdf.com/reader/full/108648801-laporan-shell-and-tube-kel-3 3/27
4. Cross counter flow (aliran silang berlawanan)
Jenis-jenis penukar panas
Jenis-jenis penukar panas antara lain :
1. Double Pipe Heat Exchanger
2. Plate and Frame Heat Exchanger
3. Shell and Tube Heat Exchanger
4.
Adiabatic wheel heat exchanger
5. Pillow plate heat exchanger
6. Dynamic scraped surface heat exchanger
7.
Phase –
change heat exchanger
2.2 Prinsip Kerja Heat Exchanger
Prinsip dan Teori Dasar Perpindahan Panas
Panas adalah salah satu bentuk energi yang dapat dipindahkan dari suatu tempat ke
tempat lain, tetapi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan sama sekali. Dalam suatu proses,
panas dapat mengakibatkan terjadinya kenaikan suhu suatu zat dan atau perubahan tekanan,
reaksi kimia dan kelistrikan.
Proses terjadinya perpindahan panas dapat dilakukan secara langsung, yaitu fluida
yang panas akan bercampur secara langsung dengan fluida dingin tanpa adanya pemisah dan
secara tidak langsung, yaitu bila diantara fluida panas dan fluida dingin tidak berhubungan
langsung tetapi dipisahkan oleh sekat-sekat pemisah.
Perpindahan Panas Secara Konduksi
Merupakan perpindahan panas antara molekul-molekul yang saling berdekatan antar
yang satu dengan yang lainnya dan tidak diikuti oleh perpindahan molekul-molekul tersebut
secara fisik. Molekul-molekul benda yang panas bergetar lebih cepat dibandingkan molekul-
molekul benda yang berada dalam keadaan dingin. Getaran-getaran yang cepat ini, tenaganya
dilimpahkan kepada molekul di sekelilingnya sehingga menyebabkan getaran yang lebih
cepat maka akan memberikan panas.
Perpindahan Panas Secara Konveksi
7/21/2019 108648801 Laporan Shell and Tube Kel 3
http://slidepdf.com/reader/full/108648801-laporan-shell-and-tube-kel-3 4/27
Perpindahan panas dari suatu zat ke zat yang lain disertai dengan gerakan partikel
atau zat tersebut secara fisik.
Perpindahan Panas Secara Radiasi
Perpindahan panas tanpa melalui media (tanpa melalui molekul). Suatu energi dapat
dihantarkan dari suatu tempat ke tempat lainnya (dari benda panas ke benda yang dingin)
dengan pancaran gelombang elektromagnetik dimana tenaga elektromagnetik ini akan
berubah menjadi panas jika terserap oleh benda yang lain.
Gambar 1. Perpindahan Kalor pada Heat Exchanger\
Pada Dasarnya prinsip kerja dari alat penukar kalor yaitu memindahkan panas dari
dua fluida padatemperatur berbeda di mana transfer panas dapat dilakukan secara langsung
ataupun tidak langsung.
a. Secara kontak langsung
panas yang dipindahkan antara fluida panas dan dinginmelalui permukaan kontak
langsung berarti tidak ada dinding antara kedua fluida.Transfer panas yang terjadi
yaitu melalui interfase / penghubung antara kedua fluida.Contoh : aliran steam pada
kontak langsung yaitu 2 zat cair yang immiscible (tidak dapat bercampur), gas-liquid,
dan partikel padat-kombinasi fluida.
b. Secara kontak tak langsung
7/21/2019 108648801 Laporan Shell and Tube Kel 3
http://slidepdf.com/reader/full/108648801-laporan-shell-and-tube-kel-3 5/27
perpindahan panas terjadi antara fluida panas dandingin melalui dinding pemisah.
Dalam sistem ini, kedua fluida akan mengalir.
2.3 Jenis – jenis Heat Exchanger
1. Penukar panas pipa rangkap (double pipe heat exchanger )
Salah satu jenis penukar panas adalah susunan pipa ganda. Dalam jenis penukar
panas dapat digunakan berlawanan arah aliran atau arah aliran, baik dengan cairan
panas atau dingin cairan yang terkandung dalam ruang annular dan cairan lainnya
dalam pipa.
Alat penukar panas pipa rangkap terdiri dari dua pipa logam standart yang
dikedua ujungnya dilas menjadi satu atau dihubungkan dengan kotak penyekat. Fluida
yang satu mengalir di dalam pipa, sedangkan fluida kedua mengalir di dalam ruang
anulus antara pipa luar dengan pipa dalam. Alat penukar panas jenis ini dapat
digunakan pada laju alir fluida yang kecil dan tekanan operasi yang tinggi. Sedangkan
untuk kapasitas yang lebih besar digunakan penukar panas jenis selongsong dan buluh
( shell and tube heat exchanger ).
Gambar 2 . Penukar panas jenis pipa rangkap
7/21/2019 108648801 Laporan Shell and Tube Kel 3
http://slidepdf.com/reader/full/108648801-laporan-shell-and-tube-kel-3 6/27
(double pipe heat exchanger )
2 Penukar Panas Plate and Frame ( plate and frame heat exchanger )
Alat penukar panas pelat dan bingkai terdiri dari paket pelat – pelat tegak lurus,
bergelombang, atau profil lain. Pemisah antara pelat tegak lurus dipasang penyekat
lunak ( biasanya terbuat dari karet ). Pelat – pelat dan sekat disatukan oleh suatu
perangkat penekan yang pada setiap sudut pelat 10 ( kebanyakan segi empat ) terdapat
lubang pengalir fluida. Melalui dua dari lubang ini, fluida dialirkan masuk dan keluar
pada sisi yang lain, sedangkan fluida yang lain mengalir melalui lubang dan ruang
pada sisi sebelahnya karena ada sekat.
Gambar 4. Penukar panas jenis pelat and Frame
7/21/2019 108648801 Laporan Shell and Tube Kel 3
http://slidepdf.com/reader/full/108648801-laporan-shell-and-tube-kel-3 7/27
Gambar 5. Penukar panas jenis pelat and Frame
3. SD Adiabatic wheel heat exchanger
Jenis keempat penukar panas menggunakan intermediate cairan atau toko yang
solid untuk menahan panas, yang kemudian pindah ke sisi lain dari penukar panas akan
dirilis. Dua contoh ini adalah roda adiabatik, yang terdiri dari roda besar dengan benang
halus berputar melalui cairan panas dan dingin, dan penukar panas cairan.
4. Pillow plate heat exchanger
Sebuah pelat penukar bantal umumnya digunakan dalam industri susu untuk
susu pendingin dalam jumlah besar langsung ekspansi tank massal stainless steel. Pelat
bantal memungkinkan untuk pendinginan di hampir daerah seluruh permukaan tangki,
tanpa sela yang akan terjadi antara pipa dilas ke bagian luar tangki. Pelat bantal
dibangun menggunakan lembaran tipis dari logam-spot dilas ke permukaan selembar
tebal dari logam.
Pelat tipis dilas dalam pola teratur dari titik-titik atau dengan pola serpentin
garis las. Setelah pengelasan ruang tertutup bertekanan dengan kekuatan yang cukup
untuk menyebabkan logam tipis untuk tonjolan di sekitar lasan, menyediakan ruang
untuk cairan penukar panas mengalir, dan menciptakan penampilan yang karakteristik
bantal membengkak terbentuk dari logam.
5. Dynamic scraped surface heat exchanger
7/21/2019 108648801 Laporan Shell and Tube Kel 3
http://slidepdf.com/reader/full/108648801-laporan-shell-and-tube-kel-3 8/27
Tipe lain dari penukar panas disebut "(dinamis) besot permukaan heat
exchanger". Ini terutama digunakan untuk pemanasan atau pendinginan dengan tinggi
viskositas produk, proses kristalisasi, penguapan tinggi dan fouling aplikasi. Kali
berjalan panjang yang dicapai karena terus menerus menggores permukaan, sehingga
menghindari pengotoran dan mencapai kecepatan transfer panas yang berkelanjutan
selama proses tersebut.
6. Phase-change heat exchanger
Selain memanas atau pendinginan cairan hanya dalam satu fasa, penukar panas
dapat digunakan baik untuk memanaskan cairan menguap (atau mendidih) atau
digunakan sebagai kondensor untuk mendinginkan uap dan mengembun ke cairan. Pada
pabrik kimia dan kilang, reboilers digunakan untuk memanaskan umpan masuk untuk
menara distilasi sering penukar panas .
Distilasi set-up biasanya menggunakan kondensor untuk mengkondensasikan uap
distilasi kembali ke dalam cairan.Pembangkit tenaga listrik yang memiliki uap yang
digerakkan turbin biasanya menggunakan penukar panas untuk mendidihkan air menjadi
uap.
Heat exchanger atau unit serupa untuk memproduksi uap dari air yang sering disebut
boiler atau generator uap.Dalam pembangkit listrik tenaga nuklir yang disebut reaktor air
bertekanan, penukar panas khusus besar yang melewati panas dari sistem (pabrik reaktor)
primer ke sistem (pabrik uap) sekunder, uap memproduksi dari air dalam proses, disebut
generator uap.Semua pembangkit listrik berbahan bakar fosil dan nuklir menggunakan uap
yang digerakkan turbin memiliki kondensor permukaan untuk mengubah uap gas buang dari
turbin ke kondensat (air) untuk digunakan kembali.
Untuk menghemat energi dan kapasitas pendinginan dalam kimia dan tanaman lainnya,
penukar panas regeneratif dapat digunakan untuk mentransfer panas dari satu aliran yang
perlu didinginkan ke aliran yang perlu dipanaskan, seperti pendingin distilat dan pakan
reboiler pra-pemanasan.
Istilah ini juga dapat merujuk kepada penukar panas yang mengandung bahan dalam
struktur mereka yang memiliki perubahan fasa. Hal ini biasanya padat ke fase cair karena
perbedaan volume kecil antara negara-negara ini. Perubahan fase efektif bertindak sebagai buffer karena terjadi pada suhu konstan tetapi masih memungkinkan untuk penukar panas
7/21/2019 108648801 Laporan Shell and Tube Kel 3
http://slidepdf.com/reader/full/108648801-laporan-shell-and-tube-kel-3 9/27
untuk menerima panas tambahan. Salah satu contoh di mana ini telah diteliti untuk digunakan
dalam elektronik pesawat daya tinggi.
7. Penukar panas cangkang dan buluh ( shell and tube heat exchanger )
Alat penukar panas cangkang dan buluh terdiri atas suatu bundel pipa yang
dihubungkan secara parallel dan ditempatkan dalam sebuah pipa mantel (cangkang ).
Fluida yang satu mengalir di dalam bundel pipa, sedangkan fluida yang lain mengalir
di luar pipa pada arah yang sama, berlawanan, atau bersilangan. Kedua ujung pipa
tersebut dilas pada penunjang pipa yang menempel pada mantel. Untuk meningkatkan
effisiensi pertukaran panas, biasanya pada alat penukar panas cangkang dan buluh
dipasang sekat ( buffle ). Ini bertujuan untuk membuat turbulensi aliran fluida dan
menambah waktu tinggal ( residence time ), namun pemasangan sekat akan
memperbesar pressure drop operasi dan menambah beban kerja pompa, sehingga laju
alir fluida yang dipertukarkan panasnya harus diatur.
7/21/2019 108648801 Laporan Shell and Tube Kel 3
http://slidepdf.com/reader/full/108648801-laporan-shell-and-tube-kel-3 10/27
Gambar 3.Penukar panas jenis cangkang dan buluh
( shell and tube heat exchanger )
Jenis penukar panas shell and tube yang digunakan adalah 1 shell pass dan 2 tube
pass (1-2 Exchanger) seperti gambar dibawah ini.
Alat yang digunakan dalam praktikum mempunyai ukuran :
Panjang pipa dan shell 1200 mm
Diameter shell 375 mm
Diameter pipa luar 32 mm
7/21/2019 108648801 Laporan Shell and Tube Kel 3
http://slidepdf.com/reader/full/108648801-laporan-shell-and-tube-kel-3 11/27
Diameter pipa dalam 27,8 mm
Jumlah sekat 13
Susunan pipa dalam shell dapat berbentuk in-line (a) dan staggered (b)
Sedangkan susunan pipa yang ada didalam alat yang digunakan adalah in-line (a)
dan ratio antara Sn/D = Sp/D = 1,25
Gambar profil temperatur dari penukar panas ini adalah :
Menghitung Koefisien Pindah Panas Keseluruhan (U)
a. Menggunakan Neraca Energi
T m = F T . T lm
Harga Q dapat dihitung dari :
7/21/2019 108648801 Laporan Shell and Tube Kel 3
http://slidepdf.com/reader/full/108648801-laporan-shell-and-tube-kel-3 12/27
Q = (M.Cp.T)1 .. Kalor yang diberikan fluida panas
= (M.Cp.T)2 .. Kalor yang diterima fluida dingin
Efisiensi kalor yang dipertukarkan :
()()
Q = Laju Alir Kalor (Watt)
A = Luas Permukaan (m2)
U = Koefisien Pindah panas Keseluruhan (W/m2.K)
Tlm = Perbedaan Suhu logaritmik (K)
Untuk Aliran Counter-current
T1 = Thi – Tco
T2 = Tho – Tci
Untuk Aliran Co-current
T1 = Tho – Tco
T2 = Thi – Tci
Harga F T dapat diperoleh dari kurva dibawah :
b. Menghitung (U) Menggunakan Persamaan Empiris
Untuk pipa sepanjang L
7/21/2019 108648801 Laporan Shell and Tube Kel 3
http://slidepdf.com/reader/full/108648801-laporan-shell-and-tube-kel-3 13/27
⁄ ⁄ ⁄
⁄ ( ) ⁄
( hi,ho) = Koefisien pindah panas konveksi insde dan outside (W/m2.K) ;( K) =
Koefisien Konduksi (W/m.K); (ri,ro) diameter (m) inside dan outside pipa yang
kecil dan L panjang pipa yang diameternya kecil (m).
Harga (ri,ro) dan L dapat diukur dari alat, harga K bahan SS-204 dapat diperolehdari buku referensi dan hi dan ho dihitung dari persamaan empiris.
Persamaan untuk menghitung hi
Untuk aliran laminer Nre < 2100
Untuk aliran turbulen Nre> 6000 dan L/D > 60
⁄
Koreksi harga hi apabila L/D < 60 ;
2<(L/D)<20
20<(L/D)<60 Untuk Aliran transisi
7/21/2019 108648801 Laporan Shell and Tube Kel 3
http://slidepdf.com/reader/full/108648801-laporan-shell-and-tube-kel-3 14/27
Persamaan Untuk Menghitung ho
( ) ()
Harga m dan C dapat diperoleh dari tabel dibawah:
Darga D untuk menghitung Nre diperoleh dengan pendekatan :
√
Ae Adalah luas efektif yang dilewati fluida diantara pipa dalam anulus, yaitu
luas permukaan penempang shell dikurangi jumlah luas penampang semua
pipa.
III.
ALAT DAN BAHAN
1. Seperangkat alat shell and tube
2.
Sumber steam
3. Fluida (air)
IV. CARA KERJA
7/21/2019 108648801 Laporan Shell and Tube Kel 3
http://slidepdf.com/reader/full/108648801-laporan-shell-and-tube-kel-3 15/27
Atur laju air dingin, lalu atur laju air panas dengan menggunakan steam
Pastikan semua kerangka sudah siap
lakukan percobaan untuk variasialiran panas tetap dan aliran dingintetap. lakukan pengamatan setiap 5
menit sekali
7/21/2019 108648801 Laporan Shell and Tube Kel 3
http://slidepdf.com/reader/full/108648801-laporan-shell-and-tube-kel-3 16/27
V. PENGAMATAN
Laju alir dingin = liter/menit
No Laju alir
panas(L/menit)
Suhu (0C)
Thi Tho Tci Tco
1 3 70 32 22 35
2 5 70 38 22 37
3 7 69 40 22 39
VI. PENGOLAHAN DATA DAN PERHITUNGAN
Mencari nilai µ, ρ, k, Npr, Cp (interpolasi), pada suhu 2°C
T ( C ) ρ (kg/m3) Cp(kJ/Kg K) µ
(Kg/ms)
k (W/mK) Npr
0 999,6 4,229 0,001786 0,5694 13,3
15,6 998 4,187 0,001131 0,5884 8,07
26,7 996,4 4,183 0,000860 0,6109 5,89
Laju Alir Dingin Tetap = 5 lt/min
Perhitungan Dengan Neraca Energi
A = (2*3.14*0.01*1.2) = 0,075360
T m = F T . T lm
7/21/2019 108648801 Laporan Shell and Tube Kel 3
http://slidepdf.com/reader/full/108648801-laporan-shell-and-tube-kel-3 17/27
Perhitungan T1 dan T2 Untuk Aliran Counter-current
Laju Alir
Panas
Thi Tho Tci Tco T1 = Thi – Tco T2 = Tho – Tci
3 70 32 22 35 35 10
5 70 38 22 37 33 16
7 69 40 22 39 30 18
Perhitungan
Laju Alir
Panas
3 25 1.252763 19.95589
5 17 0.7239188 23.4833
7 12 0.5108256 23.49138
7/21/2019 108648801 Laporan Shell and Tube Kel 3
http://slidepdf.com/reader/full/108648801-laporan-shell-and-tube-kel-3 18/27
Mencari Harga F T dapat diperoleh dari kurva dibawah :
Laju
AlirTco-Tci Thi-Tci Y =
Thi-Tho Tco-Tci Z= FT
3 13 48 0,270833 38 13 2,923077 0,82
5 15 48 0,3125 32 15 2,1333 0,85
7 17 47 0,361702 29 17 1,705882 0,9
7/21/2019 108648801 Laporan Shell and Tube Kel 3
http://slidepdf.com/reader/full/108648801-laporan-shell-and-tube-kel-3 19/27
PerhitunganT m
Laju AlirFT
3 0,82 19.9558916,36383
5 0,85 23.483319,9608
7 0,9 23.4913821,14224
Perhitungan
Laju Alir Qrata-rata T m A U
3 5303,316 16,36383 0,075360 4303.954
5 8164,868 19,9608 0,075360 5432.206
7 11189,33 21,14224 0,075360 7028.424
Perhitungan Dengan Persamaan Empiris
⁄ ⁄ ⁄
⁄ ( ) ⁄
7/21/2019 108648801 Laporan Shell and Tube Kel 3
http://slidepdf.com/reader/full/108648801-laporan-shell-and-tube-kel-3 20/27
Perhitungan hi
Untuk aliran laminer Nre < 2100
Laju Alir
Panas
(Lt/min)
Nre = Npr
3 16.47584 4.87424 0.0231667 1.2299 0.95978 49.27491
5 26.32851 5.1142 0.0231667 1.4611 0.96558 58.60006
7 34.70336 5.47911 0.0231667 1.63926 0.97391 65.80898
Perhitungan ho
( ) ()
Laju Alir
Panas (Lt/min) ()
()
ho
3 0.386 5.25259 1.69552 6.295899
5 0.386 6.932539 1.722897 8.401754
7 0.386 8.16394 1.7629367 10.04742
Perhitungan U
⁄ ( )
⁄
Laju Alir
Panas
(Lt/min)
⁄ ()
⁄
3 0.008072485 0.032511376 0.112408734 1.401598
5 0.006787894 0.032511376 0.084234089 1.461962
7 0.006044326 0.032511376 0.070437401 1.493714
7/21/2019 108648801 Laporan Shell and Tube Kel 3
http://slidepdf.com/reader/full/108648801-laporan-shell-and-tube-kel-3 21/27
Tabel Hasil Perhitungan
Laju Alir
Panas
(Lt/min)
Panas
(qi)
Dingin
(qo)
Effisiensi
()
ho U
(empiris)
U
(N.energi)
3 7891.589 2715.044 34.40427 49.27491 6.295899 1.401598 4303.954
5 11098.83 5230.909 47.13029 58.60006 8.401754 1.461962 5432.206
7 14087.38 8291.274 58.85603 65.80898 10.04742 1.493714 7028.424
Laju Alir Dingin Tetap = 5 lt/min Kurva berdasarkan perhitungan neraca energi
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
0 2 4 6 8
U
Laju Alir Air
Kurva Laju Alir Air Panas vs U
Series1
7/21/2019 108648801 Laporan Shell and Tube Kel 3
http://slidepdf.com/reader/full/108648801-laporan-shell-and-tube-kel-3 22/27
Kurva berdasarkan perhitungan empiris
Kurva hubungan antara qo dan qi vs laju alir
1.38
1.4
1.42
1.44
1.46
1.48
1.5
0 2 4 6 8
U
Laju Alir Air
Kurva Laju Alir Air Panas vs U
Series1
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
0 2 4 6 8
Q o t d a n Q i n
Laju Alir Air
Kurva Qout dan Qin vs Laju Alir Air Panas
Q panas
Q dingin
7/21/2019 108648801 Laporan Shell and Tube Kel 3
http://slidepdf.com/reader/full/108648801-laporan-shell-and-tube-kel-3 23/27
PEMBAHASAN
Diani Din Pertiwi (101424009)
Praktikum kali ini kami melakukan praktikum “Shell and Tube Heat Exchanger”
yang bertujuan untuk mengetahui dan memahami cara kerja dari alat penukar panas ini,
menghitung koefisien pindah panas keseluruhan menggunakan persamaan neraca energi dan
persamaan empiris, menghitung efisiensi pindah panas dari kalor yang dilepas dan kalor yang
diterima fluida, dan pengaruh laju alir fluida terhadap koefisien pindah panas keseluruhan.
Penukar panas ini terdiri dari satu bundle pipa (tube) yang dipasang parallel dan
ditempatkan dalam sebuah cangkang (shell) dan dipasang buffle atau sekat untuk
meningkatkan efisiensi. Prinsip kerja dari peralatan ini yaitu aliran panas mengalir melalui
tube dan aliran dingin mengalir melalui shell.
Kami melakukan variasi terhadap laju alir panas dengan nilai 3, 5, dan 7 L/menit
sedangkan laju alir dingin yang kami gunakan tetap yaitu sebesar 5 L/menit. Data yang kami
catat yaitu Thi (suhu aliran panas masuk), Tho (suhu aliran panas keluar) , Tco (suhu aliran
dingin keluar), dan Tci (suhu aliran dingin masuk) pada setiap variasi aliran.
Setelah didapat data, kami melakukan perhitungan dan didapat:
Laju Alir
Panas
(Lt/min)
Panas (qi) Dingin (qo) Effisiensi
()
ho U
(empiris)
U
(N.energi)
3 7891.589 2715.044 34.40427 49.27491 6.295899 1.401598 4303.954
5 11098.83 5230.909 47.13029 58.60006 8.401754 1.461962 5432.206
7 14087.38 8291.274 58.85603 65.80898 10.04742 1.493714 7028.424
Dari perhitungan dapat dilihat bahwa dengan memvariasikan laju alir panas maka
semakin besar laju alir panas semakin besar pula koefisien pindah panas keseluruhan dan
semakin besar pula efisiensi pindah panas dari kalor yang dilepas dan kalor yang diterima
fuida semakin besar. Panas yang dilepas oleh fluida panas dan panas yang diterima oleh
fluida dingin semakin besar dengan semakin meningkatnya laju alir panas, namun panas yang
dilepas selalu lebih besar dibandingkan dengan panas yang diterima, hal ini berarti ada energi
yang hilang. Hasil tersebut sama seperti teori.
7/21/2019 108648801 Laporan Shell and Tube Kel 3
http://slidepdf.com/reader/full/108648801-laporan-shell-and-tube-kel-3 24/27
Perhitungan koefisien pindah panas menggunakan neraca energi dan empiris
seharusnya sama, namun pada praktikum kali ini didapat berbeda, hal ini disebabkan
peralatan shell and tube harusnya digunakan untuk menukar panas dengan suhu aliran panas
dan suhu aliran dingin yang tinggi. Selain itu, dimungkinkan juga adanya kerak pada alat
tersebut sehingga mehambat perpindahan panas yang terjadi.
7/21/2019 108648801 Laporan Shell and Tube Kel 3
http://slidepdf.com/reader/full/108648801-laporan-shell-and-tube-kel-3 25/27
Melinda M irza (101424021)
Shell and tube merupakan salah satu jenis alat penukar panas yang terdiri atas suatu
bundel pipa yang dihubungkan secara parallel dan ditempatkan dalam sebuah pipa mantel
(cangkang ). Jenis shell and tube yang digunakan adalah 1-2 exchanger. Artinya alat penukar
panas ini memiliki 1 arah aliran pada shell, dan 2 arah aliran pada tube. Kedua ujung pipa
tersebut dilas pada penunjang pipa yang menempel pada mantel. Untuk meningkatkan
effisiensi pertukaran panas, biasanya pada alat penukar panas cangkang dan buluh dipasang
sekat ( buffle ). Ini bertujuan untuk membuat turbulensi aliran fluida dan menambah waktu
tinggal ( residence time ), namun pemasangan sekat akan memperbesar pressure drop operasi
dan menambah beban kerja pompa, sehingga laju alir fluida yang dipertukarkan panasnya
harus diatur. Pada praktikum ini jenis aliran yang digunakan adalah counter currrent, dimanadua fluida mengalir dengan temperature awal yang berbeda pada kondisi masukan dan
keluaran yang berlawanan. Fluida panas mengalir melalui shell sedangkan fluida dingin
mengalir sepanjang tube.
Pada praktikum shell and tube heat exchange ini bertujuan untuk menghitung
koefisien pindah panas keseluruhan dengan menggunakan rumus neraca energi dan
persamaan empiris, serta menghitung efisiensi pindah panas dari kalor yang dilepas dan kalor
yang diterima fluida. Untuk mengetahui pengaruh laju alir fluida terhadap koefisien pindah
panas. Pada praktikum kali ini pengamatan dilakukan pada laju alir dingin tetap dengan
berbagai variasi laju alir panas.
Pada variasi laju alir panas dilakukan pengaturan pada 3,5, dan 7 dalam L/menit dan
laju air panas tetap di 5 L/menit. Dalam pengaturan laju alir air dingin praktikan mengalami
kesulitan dalam mempertahankan agar tetap di 5 L/menit. Yang kami amati pada praktikum
adalah suhu aliran panas masuk(Thi), suhu aliran panas keluar (Tho), suhu aliran dingin
masuk (Tci) dan suhu aliran dingin keluar (Tco) pada setiap variasi aliran, baik variasi laju
aliran dingin maupun variasi laju aliran panas.
Setelah dilakukan perhitungan didapat data sebagai berikut
7/21/2019 108648801 Laporan Shell and Tube Kel 3
http://slidepdf.com/reader/full/108648801-laporan-shell-and-tube-kel-3 26/27
Laju Alir
Panas
(Lt/min)
Panas (qi) Dingin (qo) Effisiensi
()
ho U
(empiris)
U
(N.energi)
3 7891.589 2715.044 34.40427 49.27491 6.295899 1.401598 4303.954
5 11098.83 5230.909 47.13029 58.60006 8.401754 1.461962 5432.206
7 14087.38 8291.274 58.85603 65.80898 10.04742 1.493714 7028.424
Berdasarkan data diatas dilakukan perhitungan effisiensi menggunakan neraca energi.
Menurut teori semakin besar laju alir dingin semakin besar efiensi. Teori tersebut terbukti
dengan meningkatnya laju alir panas maka efisiensi pindah panas dari kalor yang dilepas dan
kalor yang diterima fuida semakin besar.
Pada variasi laju air panas berubah dengan laju alir dingin tetap, kurva antara laju alir
air panas dan koefisien perpindahan panas keseluruhan menunjukkan bahwa semakin besar
laju alir air panas, semakin besar pula koefisien perpindahan panas. Artinya panas yang
diberikan semakin banyak. Hal ini sesuai dengan teori (Geankoplis Fourth Edition, 2003).
Dengan laju alir air dingin yang tetap 6 L/menit dapat diketahui semakin besar laju alir air
panas semakin besar pula efisiensinya. Artinya panas yang diserap fluida dingin akansemakin banyak dengan bertambahnya laju alir air panas. Hal ini sesuai dengan teori
(Geankoplis Fourth Edition, 2003). Pada persamaan neraca energi suhu berperan penting
karena perubahan sekecil apapun akan diperhitungkan sedangkan pada persamaan empiris
suhu digunakan untuk mencari nilai dari N pr , viskositas dan massa jenis.
Percobaan berikutnya yaitu mengamati perubahan laju alir terhadap perpindahan
panas, dengan laju alir panas dan dingin tetap. Dari data yang diperoleh menunjukkan bahwa
semakin tinggi laju alir panas, panas yang diberikan/dilepas fluida panas dan panas yang
diterima/diserap fluida dingin semakin tinggi juga, namun panas yang dilepas selalu lebih
besar dibandingkan dengan panas yang diserap, atau dengan kata lain ada energi yang hilang,
sedangkan menurut teorinya atau idealnya energi yang diberikan dalam perpindahan panas
harus sama dengan energi yang diterima. Hal ini dapat disebabkan oleh beberapa faktor yaitu
diprediksi adanya kerak atau karat dalam alat shell and tube sehingga menghalangi
perpindahan panas.
KESIMPULAN
7/21/2019 108648801 Laporan Shell and Tube Kel 3
http://slidepdf.com/reader/full/108648801-laporan-shell-and-tube-kel-3 27/27
Prinsip kerja dari shell and tube ini adalah air panas mengalir melewati tube sedangkan
air dingin melewati shell.
Setelah dilakukan perhitungan didapat data
Laju Alir
Panas
(Lt/min)
Panas (qi) Dingin (qo) Effisiensi
()
ho U
(empiris)
U
(N.energi)
3 7891.589 2715.044 34.40427 49.27491 6.295899 1.401598 4303.954
5 11098.83 5230.909 47.13029 58.60006 8.401754 1.461962 5432.206
7 14087.38 8291.274 58.85603 65.80898 10.04742 1.493714 7028.424
Dengan meningkatnya laju alir panas maka efisiensi pindah panas dari kalor yang dilepas
dan kalor yang diterima fuida semakin besar.
Semakin besar laju alir air panas, semakin besar pula koefisien perpindahan panas.
Semakin tinggi laju alir panas, panas yang diberikan/dilepas fluida panas dan panas yang
diterima/diserap fluida dingin semakin tinggi juga, namun panas yang dilepas selalu lebih
besar dibandingkan dengan panas yang diserap, atau dengan kata lain ada energi yang
hilang,