Laporan Praktikum Heat Exchanger Ekstensi Teknik Kimia Universitas IndonesiaPage 1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Salahsatucarayangditempuhuntukmeningkatkanefisiensithermaladalahdengan mengunakan Alat Penukar Kalor. Adapun beberapa jenis alat penukar kaloryang digunakan adalahsuperheater,ekonomizer,feedwaterheater,kondensor,heatexchangerdanlain sebagainya.Untukmenguasaitekniktentangheatexchangerbaikdalampengoperasian maupunperakitan,makaharusmemahamiprinsip-prinsipdasarcarakerjaheatexchanger. Pertukaran kalor terjadi melalui bidang-bidang perpindahan panasnya yang umumnya berupa dinding-dinding pipa atau sirip-sirip (fin) yang dipasang pada pipa.Secaraumumperpindahanpanasdidominasiolehkonveksidankonduksidarifluida panas ke fluida dingin, dimanakeduanya dipisahkan oleh dinding. Perpindahan panas secara konveksisangatdipengaruhiolehbentukgeometriheatexchangerdantigabilangantak berdimensi,yaitubilanganReynold,bilanganNusseltdanbilanganPrandtlfluida.Besar konveksiyangterjadidalamtiapjenisheatexchangeruntukbedatemperaturyangsama harganyaberbeda.Sedangbesarketigabilangantakberdimensitersebuttergantungpada kecepatanaliransertapropertifluidayangmeliputimassajenis,viskositasabsolut,panas jenisdankonduktivitaspanas.Besarkecepatanaliranmenentukanjenisaliran,yaitualiran laminer atau turbulen. Berangkat dari kondisi ini, disusun hipotesa bahwa kenaikan kecepatan aliran akan meningkatkan efektivitas suatu heat exchanger hingga pada suatu harga tertentu, dan kemudian efektivitas tidak naik lagi melainkan turun. 1.2 Tujuan Praktikum Tujuan dari percobaan ini adalah untuk mengetahui unjuk kerja dari alat penukar kalor jenis pipa ganda (double pipe Heat Exchanger) yang diperoleh dengan menghitung koefisien perpindahanpanas,faktorkekotoran,efisiensi,danperbandinganuntukaliransearah (cocurrent) dan berlawanan arah (counter current). 1.3 Batasan Masalah Padapraktikumkaliini,membahastentangalatpenukarpanasjenisshellandtubeheat exchanger,dimana,akandilihatbagaimanapengaruhkenaikankecepatanaliranterhadap efektivitas heat exchanger. Laporan Praktikum Heat Exchanger Ekstensi Teknik Kimia Universitas IndonesiaPage 2 Bab II Teori Dasar 2.1Pengertian Heat Exchanger MenurutIncroperadanDewitt(1981),efektivitassuatuheatexchangerdidefinisikan sebagai perbandingan antara perpindahan panas yang diharapkan (nyata) dengan perpindahan panasmaksimumyangmungkinterjadidalamheatexchangertersebut.Secaraumum pengertianalatpenukarpanasatauheatexchanger(HE),adalahsuatualatyang memungkinkanperpindahanpanasdanbisaberfungsisebagaipemanasmaupunsebagai pendingin. Biasanya, medium pemanas dipakai uap lewat panas (super heated steam) dan air biasasebagaiairpendingin(coolingwater).Penukarpanasdirancangsebisamungkinagar perpindahanpanasantarfluidadapatberlangsungsecaraefisien.Pertukaranpanasterjadi karenaadanyakontak,baikantarafluidaterdapatdindingyangmemisahkannyamaupun keduanya bercampur langsung begitu saja. Penukar panas sangat luas dipakai dalam industri sepertikilangminyak,pabrikkimiamaupunpetrokimia,industrigasalam, refrigerasi,pembangkitlistrik.Salahsatucontohsederhanadarialatpenukarpanasadalah radiator mobil di mana cairan pendingin memindahkan panas mesin ke udara sekitar. 2. 2 Prinsip Kerja Heat Exchanger Gambar 1. Perpindahan Kalor pada Heat Exchanger Prinsipkerjadarialatpenukarkaloryaitumemindahkanpanasdariduafluidapada temperaturberbedadimanatransferpanasdapatdilakukansecaralangsungataupuntidak langsung. Laporan Praktikum Heat Exchanger Ekstensi Teknik Kimia Universitas IndonesiaPage 3 a.Secarakontaklangsung,panasyangdipindahkanantarafluidapanasdandingin melaluipermukaankontaklangsungberartitidakadadindingantarakeduafluida. Transfer panasyang terjadi yaitu melalui interfase / penghubung antara kedua fluida. Contoh:aliransteampadakontaklangsungyaitu2zatcairyangimmiscible(tidak dapat bercampur), gas-liquid, dan partikel padat-kombinasi fluida. b.Secarakontaktaklangsung,perpindahanpanasterjadiantarafluidapanasdan dingin melalui dinding pemisah. Dalam sistem ini, kedua fluida akan mengalir. 2.3 Jenis jenis Heat Exchanger Perludiketahuibahwauntukalat-alatiniterdapatsuatuterminologyyangtelah distandarkanuntukmenamaialatdanbagian-bagianalattersebutyangdikeluarkanoleh AsosiasipembuatHeatExchangeryangdikenaldenganTublarExchangerManufactures Association(TEMA).Standarisasitersebutbertujuanuntukmelindungiparapemakaidari bahayakerusakanataukegagalanalat,karenaalatiniberoperasipadatemperaturedan tekanan yang tinggi. Didalam standar mekanik TEMA, terdapat dua macam kelas heat Exchanger, yaitu : 1. Kelas R, yaitu untuk peraalatan yang bekerja dengan kondisi berat, misalnya untuk industri minyak dan kimia berat. 2. Kelas C, yaitu yang dibuat untuk general purpose, dengan didasarkan pada segi ekonomis dan ukuran kecil, digunakan untuk proses-proses umum industri. Jenis-jenis Heat Exchanger dapat dibedakan atas :

Jenis Shell and TubeJenis ini merupakan jenis yang paling banyak digunakan dalam industri perminyakan. Alatiniterdiridarisebuahshell(tabung/slinderbesar)dimanadidalamnyaterdapatsuatu bandle(berkas)pipadengandiameteryangrelativekecil.Satujenisfluidamengalirdidalam pipa-pipa sedangkan fluida lainnya mengalir dibagian luar pipa tetapi masih didalam shell. KeuntunganShell and Tube Heat exchanger merupakan Heat exchangeryang paling banyak digunakan di proses-proses industri karena mampu memberikan ratio area perpindahan panasdenganvolumedanmassafluidayangcukupkecil.Selainitujugadapat mengakomodasiekspansitermal,mudahuntukdibersihkan,dankonstruksinyajugapaling murahdiantarayanglain.Untukmenjaminbahwafluidapadashell-sidemengalirmelintasi tabungdandengandemikianmenyebabkanperpindahankaloryanglebihtinggi,makadi dalam shell tersebut dipasangkan sekat/penghalang (baffles). Laporan Praktikum Heat Exchanger Ekstensi Teknik Kimia Universitas IndonesiaPage 4 Gambar 2. Konstruksi alat penukar kalor jenis shell and tube Berdasarkan konstruksinya, Heat exchanger tipe Shell and Tube dibedakan atas: vFixed Tube Sheet MerupakanjenisshellandtubeHeatexchangeryangterdiridaritube-bundleyang dipasangsejajardenganshelldankeduatubesheetmenyatudenganshell.Kelemahanpada tipe ini adalah kesulitan pada penggantian tube dan pembersihan shell. vFloating Tube Sheet MerupakanHeatexchangeryangdirancangdengansalahsatutipetubesheetnya mengambang, sehingga tube-bundle dapat bergerak di dalam shell jika terjadi pemuaian atau penyusutankarenaperubahansuhu.Tipeinibanyakdigunakandalamindustrimigaskarena pemeliharaannyalebihmudahdibandingkanfixtubesheet,karenatube-bundlenyadapat dikeluarkan, dan dapat digunakan pada operasi dengan perbedaan temperatur antara shell dan tube side di atas 200oF. vU tube/U bundle Jenisinihanyamempunyai1buahtubesheet,dimanatubedibuatberbentukUyang ujung-ujungnyadisatukanpadatubesheetsehinggabiayayangdibutuhkanpalingmurahdi antara Shell and Tube Heat exchanger yang lain. Tube bundle dapat dikeluarkan dari shellnya setelah channel headnya dilepas. Tipe ini juga dapat digunakan pada tekanan tinggi dan beda temperaturyangtinggi.MasalahyangseringterjadipadaHeatexchangeriniadalah terjadinyaerosipadabagiandalambengkokantubeyangdisebabkanolehkecepatanaliran dantekanandidalamtube,untukitufluidayangmengalirdalamtubesideharuslahfluida yang tidak mengandung partikel-partikel padat Laporan Praktikum Heat Exchanger Ekstensi Teknik Kimia Universitas IndonesiaPage 5 Jenis Double Pipe (Pipa Ganda)Padajenisinitiappipaataubeberapapipamempunyaishellsendiri-sendiri.Untuk menghindaritempatyangterlalupanjang,heatexchangerinidibentukmenjadiU.pada keperluankhusus, untukmeningkatkan kemampuan memindahkan panas,bagian diluar pipa diberi srip. Bentuk siripnya ada yang memanjang, melingkar dan sebagainya. Gambar 3. Alat penukar kalor jenis double pipa Padaalatini,mekanismeperpindahankalorterjadisecaratidaklangsung(indirect contacttype),karenaterdapatdindingpemisahantarakeduafluidasehinggakeduafluida tidak bercampur. Fluida yang memiliki suhu lebih rendah (fluida pendingin) mengalir melalui pipakecil,sedangkanfluidadengansuhuyanglebihtinggimengalirpadapipayanglebih besar(pipaannulus).Penukarkalordemikianmungkinterdiridaribeberapalintasanyang disusundalamsusunanvertikal.Perpindahankaloryangterjadipadafluidaadalahproses konveksi, sedang proses konduksi terjadi pada dinding pipa. Kalor mengalir dari fluida yang bertemperatur tinggi ke fluida yang bertemperatur rendah. Keistimewaan jenis ini adalah mampu beroperasi pada tekanan yang tinggi, dank arena tidakadasambungan,resikotercampurnyakeduafluidasangatkecil,mudahdibersihkan padabagianfitting,Fleksibeldalamberbagaiaplikasidanpengaturanpipa,dapatdipasang secara seri ataupun paralel,dapat diatur sedimikian rupa agar diperoleh batas pressure drop dan LMTD sesuai dengan keperluan,mudah bila kita ingin menambahkan luas permukaannya dankalkulasidesignmudahdibuatdanakuratSedangkankelemahannyaterletakpada kapasitasperpindahanpanasnyasangatkecil,mahal,terbatasuntukfluidayang Laporan Praktikum Heat Exchanger Ekstensi Teknik Kimia Universitas IndonesiaPage 6 membutuhkanareaperpindahankalorkecil( 10000, maka alirannya ialah aliran TURBULEN. h0 = 0,023.Re0,8.Pr0,3.Dek h0 = 0,023.( 24813,69)0,8.(5,41)0,3.0, 6190, 03064 h0 = 2528,38W/m.0C ii) Menghitung hi untuk steam Dari tabel A-9 (buku Holman) pada Tavg = 610C , didapat properti untuk steam: Cp (kJ/kg.0C) (kg/m3) (kg/m.s)k (W/m.0C)Pr 4,179982,764,63.10-4 0,6592,96 W = .Q = 982,76 kg/m3 . 2,3 x 10-6 m3/s = 2,26.10-3 kg/s -3 -31 2. .( ) 2,26.10kg/s (4,179)(90 32) (2,26.10kg/s)(334, 994) 1, 305 / q W Cp T T W kJ s = + = + = Reynold number, Re = De Ge/ = De Ge/ = De((

) (421 22D DWt Laporan Praktikum Heat Exchanger Ekstensi Teknik Kimia Universitas IndonesiaPage 20 Re =-40, 030644,63 x 102-324(2,26.10)(0, 025 0, 014 ) t ( ( = 444,108 Karena Reynold number < 2100, maka alirannya ialah aliran LAMINAR. 10, 014Re. Pr . 444,108 2,96 11, 361, 62DL= = . ( 10 . Pr . Re1>LD). Dengan demikian: 1311,86 Re.Pr .10,6591/31,86 11, 360, 014DkhiL D| |= | |\ .= hi= 331,533 W/m2.0C iii) Menentukan Koefisien Perpindahan Kalor Keseluruhan (U) Dari tabel A-2 (buku Holman), didapatkan bahwa KCu murni( T = 200C) = 386 W/m0C ( )0 01 1 0 112/ ln 11h AAL Kr r AhUiC+ +=t ( )10, 0712ln 0, 0125/ 0, 0071 0, 0712 1331,533 2 (3,14 . 386 . 1, 62) 0,1272 2528,38CU =+ + Uc = 307,86 W/m2.0C 21, 3051, 251 /0, 0712 (14, 65)DqU W m CA LMTD= = = 21 1 1 10, 796 /1, 251 307,86oRd m C WUd Uc= = = B. Aliran dengan Qair = 315 ml/s Qair= 315 ml/s = 3,15.10-4 m3/s Qsteam = jumlah kondensat yang terbentuk/waktu = 2,3 ml/s x 10-6m3/ml = 2,3.10-6 m3/s Tavg water liquid = 2ut o inT T +=29 312+= 30 0C Tavg steam = 2out inT T += 91 322+= 61, 50C D = De = (D22 D12)/2 = (0,0252- 0,0142)/2 = 0,03064 m Laporan Praktikum Heat Exchanger Ekstensi Teknik Kimia Universitas IndonesiaPage 21 ||.|

\| =) () (ln) ( ) (2 21 12 2 1 1t Tt Tt T t TLMTD( )(91 29) (32 31)14, 7862ln1oLMTD C = = i) Menghitung ho untuk saturated water: Dari tabel A-9 (buku Holman) pada Tavg = 31,5 0C , didapat properti untuk water liquid: Cp (kJ/kg.0C) (kg/m3)(kg/m.s)k (W/m.0C)Pr 4,176995,268,03x10-4 0,6195,41 W = .Q = 995,26 kg/m3. 3,15.10-4 m3/s = 0,314 kg/s Reynold number, Re = De Ge/ = De((

) (421 22D DWt Re =40, 030648, 03.10 2 24.(0, 314)(0, 025 0, 014 ) t ( ( = 35577,54 Karena Reynold number > 10000, maka alirannya ialah aliran TURBULEN. maka; h0 = 0,023.Re0,8.Pr0,3.Dek h0= 0,023.(35577,52)0,8.(5,41)0,3.0, 6190, 03064 h0= 3373,10 W/m2. 0C ii) Menghitung hi untuk steam: Dari tabel A-9 (buku Holman) pada Tavg = 61,5 0C , didapat properti untuk steam: Cp (kJ/kg.0C) (kg/m3) (kg/m.s)k (W/m.0C)Pr 4,179982,54,6.10-4 0,6552,93 W = .Q = 982,5 kg/m3 . 2,3.10-6 m3/s = 2,259.10-3 kg/s -3 -31 2. .( ) 2,259.10. (4,179) . (91 32) (2,259.10 )(334, 994) 1, 314 / q W Cp T T W J s = + = + = Laporan Praktikum Heat Exchanger Ekstensi Teknik Kimia Universitas IndonesiaPage 22 Reynold number, Re = De Ge/ = De Ge/ = De((

) (421 22D DWt Re =40, 030644, 6.10 2324(2,259.10 )(0, 025 0, 014 ) t ( ( = 446,816 Karena Reynold number < 2100, maka alirannya ialah aliran LAMINAR. 10, 014Re.Pr . 446,816 2, 93 11, 3141, 62DL= = . ( 10 . Pr . Re1>LD).Dengan demikian: 13111/ 31,86 Re.Pr.0, 6551,86 11, 3140, 014iD khL D| |= |\ .= hi= 328,187W/m2.0C iii) Menentukan Koefisien Perpindahan Kalor Keseluruhan (U) Dari tabel A-2 (buku Holman), didapatkan bahwa KCu murni( T = 200C) = 386 W/m0C ( )0 01 1 0 112/ ln 11h AAL Kr r AhUiC+ +=t ( )10, 0712ln 0, 0125/ 0, 0071 0, 0712 1328,187 2 (3,14 .386.1, 62) 0,1272 3373,10CU =+ + Uc= 310,25W/m2.0C 21, 3141, 248 /0, 0712 (14, 78)DqU W m CA LMTD= = = 21 1 1 10, 798 /1, 248 310, 25oRd m C WUd Uc= = = C. Aliran dengan Qair = 337.53 ml/s = 80 cal/kg(asumsi saat steam masuk, berada pada keadaan steam jenuh seluruhnya) Qair = 337,53 ml/s = 3,33753x10-4 m3/s Qsteam = jumlah kondensat yang terbentuk = 2,30 ml/s = 2,30 ml/s x 10-6 m3/ml=2,30x10-6 m3/s Laporan Praktikum Heat Exchanger Ekstensi Teknik Kimia Universitas IndonesiaPage 23 Tavg water liquid = 2out inT T +=232 30 += 31 0C Tavg steam = 2out inT T += 242 91+= 62,5 0C D = De = (D22 D12)/D1 = (0,0252- 0,0142)/0,014 = 0,03064 m ||.|

\| =) () (ln) ( ) (2 21 12 2 1 1t Tt Tt T t TLMTD( )(91 30) (42 32)28, 2061ln10)oLMTD C = = i) Menghitung ho untuk saturated water Dari tabel A-9 (buku Holman) pada Tavg = 31 0C , didapat properti untuk water liquid: Cp (kJ/kg.0C) (kg/m3)(kg/m.s)k (W/m.0C)Pr 4.175995.09 7.86x10-40.6215.28 W saturated water= .Q = 995,09 kg/m3. 3,33753.10-4 m3/s s = 0,33kg/s Reynold number, Re = De Ge/ = De((

) (421 22D DWt Re=410 . 86 . 703064 . 0 2 24(0.33 / )(0.025 0.014 )kg st ( ( = 38179.74 Karena Reynold number > 10000, maka alirannya ialah aliran TURBULEN. maka : h0= 0,023.Re0,8.Pr0,3.Dek h0 = 0,023.(38179.74)0,8.(5.28)0,3.0, 6210, 03064 h0 = 3554.571W/m.0C ii) Menghitung hi untuk steam Dari tabel A-9 (buku Holman) pada Tavg = 62,5 0C , didapat 23roperty untuk steam: Cp (kJ/kg.0C) (kg/m3)(kg/m.s)k (W/m.0C)Pr 4,1809834,52.10-4 0,6562,88 Laporan Praktikum Heat Exchanger Ekstensi Teknik Kimia Universitas IndonesiaPage 24 Wsteam = .Q = 983 kg/m3 . 2,30x10-6 m3/s = 2,26.10-3 kg/s -3 -31 2. .( ) 2,26.10(4,180)(91 42) (2,26.10 )(334, 994) 1, 219 / q W Cp T T W kJ s = + = + =Reynold number, Re = De Ge/ = De Ge/ = De((

) (421 22D DWt Re =40, 030644, 52.1032 24(2, 26.10 )(0, 025 0, 014 ) t ( ( = 454,68 Karena Reynold number < 2100, maka alirannya ialah aliran LAMINAR. maka: 10, 014Re.Pr . 454, 68 2,88 11, 3161, 62DL= = .( 10 . Pr . Re1>LD). Dengan demikian: 13111/ 31,86 Re.Pr.0, 6561,86 11, 3160, 014iiD khL Dh| |= |\ .= hi= 195,667 W/m2C iii) Menentukan Koefisien Perpindahan Kalor Keseluruhan (U) Dari tabel A-2 (buku Holman), didapatkan bahwa KCu murni( T = 200C) = 386 W/m0C ( )0 01 1 0 112/ ln 11h AAL Kr r AhUiC+ +=t ( )10, 0712ln 0, 0125/ 0, 0071 0, 0712 1195, 667 2 (3,14 .386.1, 62) 0,1272 3554, 571CU =+ + UC= 189.440 W/m2.0C 21, 2190, 6071 /0, 0712 (28, 20)DqU W m CA LMTD= = = 21 1 1 11.642 /0, 6071 189, 440oRd m C WUd Uc= = = Laporan Praktikum Heat Exchanger Ekstensi Teknik Kimia Universitas IndonesiaPage 25 COUNTER-CURRENT FLOW Gambar 8. Counter current flow A. Aliran dengan Qair =240 ml/s Qair = 240 ml/s = 2,4.10-4 m3/s Q steam = jumlah kondensat yang terjadi = 2,3 ml/s x 10-6 m3/ml = 2,3.10-6 m3/s Tavg water liquid = 2out inT T +=28 392+ = 33,5 0C Tavg steam = 2out inT T += 99 302+ = 64,5 0C D = De = (D22 D12)/2 = (0,0252- 0,0142)/2 = 0,03064 m ||.|

\| =) () (ln) ( ) (1 22 11 2 2 1t Tt Tt T t TLMTD( )(99 39) (30 28)17, 0560ln2oLMTD C = =i) Menghitung ho untuk saturated water: Dari tabel A-9 (buku Holman) pada Tavg = 33,5 0C , didapat properti untuk water liquid: Cp (kJ/kg.0C) (kg/m3) (kg/m.s)k (W/m.0C)Pr 4,174994,467,46.10-40,6254,98 Wsaturated water = .Q saturated water = 994,46 kg/m3. 2,4.10-4 m3/s = 0,24 kg/s Laporan Praktikum Heat Exchanger Ekstensi Teknik Kimia Universitas IndonesiaPage 26 Reynold number, Re = De Ge/ = De((

) (421 22D DWt Re =40, 030647, 46.10 2 24.0, 24(0, 025 0, 014 ) t ( ( = 29255,94 Karena Reynold number > 10000 , maka alirannya ialah aliran TURBULEN. sehingga : h0 = 0,023.Re0,8.Pr0,3.Dek h0= 0,023.( 29255,94)0,8 .(4,98)0,3.0, 6250, 03064

h0= 2840,920 W/m.0C ii) Menghitung hi untuk steam: Dari tabel A-9 (buku Holman) pada Tavg = 64,50C , didapat properti untuk steam: Cp (kJ/kg.0C)(kg/m3) (kg/m.s)k (W/m.0C)Pr 4,182980,864,38.10-40,6582,783 Wsteam = .Qsteam = 980,86 kg/m3. 2,3.10-6 m3/s = 2,256.10-3 kg/s 3 31 2. .( ) 2, 256.10 .(4,182)(99 30) (2, 256.10 )(334, 994) 1, 407 / q W Cp T T W kJ s = + = + =Reynold number,Re = De Ge/ = De((

) (421 22D DWt Re = 40, 030644, 38.1032 24.2, 256.10(0, 025 0, 014 ) t ( ( = 467,766 Karena Reynold number < 2100, maka alirannya ialah aliran LAMINAR. 10, 014Re.Pr . 467, 766 2, 783 11, 251, 62DL= =( 10 . Pr . Re1>LD). Dengan demikian: 13111/ 31, 86 Re. Pr .0, 6581,86 11, 250, 014= 195,882 WiiiD khL Dhh| |= |\ .= Laporan Praktikum Heat Exchanger Ekstensi Teknik Kimia Universitas IndonesiaPage 27 iii) Menentukan Koefisien Perpindahan Kalor Keseluruhan (U) Dari tabel A-2 (buku Holman), didapatkan bahwa KCu murni ( T = 200C) = 386 W/m0C ( )0 01 1 0 112/ ln 11h AAL Kr r AhUic+ +=t ( )10, 0712ln 0, 0125/ 0, 0071 0, 0712 1195, 882 2 (386)( 1, 62) 0,1272 2840, 920cUt=+ + UC= 188,229 W/m2.0C 21, 4071.159 /0, 0712 (17, 05)DqU W m CA LMTD= = = 21 1 1 10,858 /1,159 188, 229oRd m C WUd Uc= = = B. Aliran dengan Qair = 306,67 ml/s Qair = 306,67 ml/s = 3,0667 .10-4 m3/s Q steam = jumlah kondensat yang terjadi = 2,3 ml/s x 10-6 m3/ml = 2,3.10-6 m3/s Tavg water liquid = 2out inT T +=238 29 += 33,50C Tavg steam = 2out inT T += 231 98+= 64,50C D = De = (D22 D12)/2 = (0,0252- 0,0142)/2 = 0,03064 m ||.|

\| =) () (ln) ( ) (1 22 11 2 2 1t Tt Tt T t TLMTDC LMTDo05 . 17)260ln() 29 31 ( ) 38 98 (= =i) Menghitung ho untuk saturated water: Dari tabel A-9 (buku Holman) pada Tavg = 33,5 0C, didapat properti untuk water liquid: Cp (kJ/kg.0C) (kg/m3) (kg/m.s)k (W/m.0C)Pr 4,174994,57,46.10-40,6254,984 Laporan Praktikum Heat Exchanger Ekstensi Teknik Kimia Universitas IndonesiaPage 28 W = .Q = 994,5 kg/m3 . 3,0667 .10-4 m3/s = 0,30 kg/s Reynold number, Re = De Ge/ =De((

) (421 22D DWt Re = 410 . 46 , 703064 , 0 ((

) 014 , 0 025 , 0 (30 , 0 . 42 2t= 37196,24 Karena Reynold number > 10000 , maka alirannya ialah aliran TURBULEN. maka: h0 = 0,023.Re0,8.Pr0,3.Dek h0= 0,023.( 37196,24)0,8(4,984)0,3.03064 , 0625 , 0 h0= 3243,72 W/m.0C ii) Menghitung hi untuk steam: Dari tabel A-9 (buku Holman) pada Tavg = 64,50C, didapat properti untuk steam: Cp (kJ/kg0C) (kg/m3) (kg/ms)k (W/m0C)Pr 4,181980,874,378.10-40,6582,783 W = .Q = 980,87 kg/m3. 2,3.10-6 m3/s= 2,26 .10 -3 kg/s s J W T T Cp W q / 3902 , 1 ) 994 , 334 )( 2610 , 2 ( ) 31 98 )( 181 , 4 ( 10 . 26 , 2 ) .( .3 32 1= + = + = Reynold number,Re = De Ge/ =De((

21 22(4D DWt Re=410 . 38 , 403064 , 0 ((

) 014 , 0 025 , 0 (10 . 26 . 2 4232tx = 469,457 Karena Reynold number < 2100 , maka alirannya ialah aliran LAMINAR. 291 , 1162 , 1014 , 0783 , 2 457 . 469 . Pr . Re1= =LD. ( 10 . Pr . Re1>LD).Dengan demikian: Laporan Praktikum Heat Exchanger Ekstensi Teknik Kimia Universitas IndonesiaPage 29 13111/ 31.86 Re.Pr .0.6581.86 11, 2910, 014= 194.54 W/m2.0CiiiD khL Dhh| |= |\ .= iii) Menentukan Koefisien Perpindahan Kalor Keseluruhan (U) Dari tabel A-2 (buku Holman), didapatkan bahwa KCu murni (T = 200C) = 386 W/m0C ( )0 01 1 0 112/ ln 11h AAL Kr r AhUic+ +=t ( )3243,7211272 , 00712 , 0) 162 )( 386 ( 2007 , 0 / 0125 , 0 ln 0712 , 054 , 19411 + +=tcUUc= 188,22 W/m2.0C C m WLMTD AqUD ===2/ 145 , 1) 05 , 17 ( 0712 . 03902 . 1 W C mUc UdRdo/ 868 , 022 , 1881145 , 11 1 12= = = C. Aliran dengan Qair =340 ml/s Qair = 340 ml/s = 3,40.10-4 m3/s Q steam = jumlah kondensat yang terjadi = 2,3 ml/s x 10-6 m3/ml = 2,3.10-6 m3/s Tavg water liquid = 2out inT T +=28 3933, 52C+= Tavg steam= 2out inT T += 99 3064, 52C+= D = De = (D22 D12)/2 = (0,0252- 0,0142)/2 = 0,03064 m ||.|

\| =) () (ln) ( ) (1 22 11 2 2 1t Tt Tt T t TLMTD( )(99 39) (30 28)17, 0560ln2oLMTD C = =Laporan Praktikum Heat Exchanger Ekstensi Teknik Kimia Universitas IndonesiaPage 30 i) Menghitung ho untuk saturated water: Dari tabel A-9 (buku Holman) pada Tavg = 33,5 0C , didapat properti untuk water liquid: Cp (kJ/kg.0C) (kg/m3) (kg/m.s)k (W/m.0C)Pr 4,174994.467.46.10-40.6254.98 W = .Q = 994,46 kg/m3 . 3,40.10-4 m3/s = 0,3381 kg/s Reynold number, Re = De Ge/ =De((

) (421 22D DWt Re=4 2 20, 03064 4.0, 338141235, 207, 46.10 (0, 025 0, 014 ) t ( = ( Karena Reynold number > 10000 , maka alirannya ialah aliran TURBULEN. 0,8 0,300,8 0,300h= 0,023.Re .Pr0, 625h =0,023.(41235,20).(4,98)0, 03064h 3738,54W/m. C = ii) Menghitung hi untuk steam: Dari tabel A-9 (buku Holman) pada Tavg = 64,50C , didapat properti untuk steam: Cp (kJ/kg.0C) (kg/m3) (kg/m.s)k (W/m.0C)Pr 4,182980,8684,38.10-40,6582,783 W = .Q = 980,868 kg/m3. 2,3.10-6 m3/s = 2,26. 10-3kg/s 3 31 2. .( ) 2, 26.10 (4,182)(99 30) (2, 26.10 )(334, 994) 1, 41 / q W Cp T T W J s = + = + =Reynold number,Re = De Ge/ = De((

) (421 22D DWt Re = 34 2 20, 03064 4.2, 26 10469, 4574, 38.10 (0, 025 0, 014 )xt (= ( Karena Reynold number < 2100 , maka alirannya ialah aliran LAMINAR. 1 10, 014Re.Pr . 469, 457 2,783x 11, 29 (Re.Pr . 10)1, 62D DxL L= = >Dengan demikian: Laporan Praktikum Heat Exchanger Ekstensi Teknik Kimia Universitas IndonesiaPage 31 13111/ 321, 86 Re. Pr .0, 014 0, 6581, 86 469, 457.2,783.1, 62 0, 014194, 54 /iiiD khL Dhh W m C| |= |\ .| |= |\ .= iii) Menentukan Koefisien Perpindahan Kalor Keseluruhan (U) Dari tabel A-2 (buku Holman), didapatkan bahwa KCu murni ( T = 200C) = 386 W/m0C ( )( )1 0 110 021ln /1 1210, 0712ln 0, 0125/ 0, 0071 0, 0712 1194, 54 2 (386)( 1, 62) 0,1272 3738, 54188, 659 / .ciccUA r rAh K L A hUU W m Ctt=+ +=+ + = 21, 411,161 /0, 0712 (17, 05)DqU W m CA LMTD= = = 21 1 1 10.856 W/1,161 188, 659oRd m CUd Uc= = = Sehingga dari perhitungan-perhitungan di atas, jika dirangkum didapatkan tabel hasil sebagai berikut : AliranData ke- Q air (ml/s) Q kondensat (ml/s) LMTDho (W/m.0C) hi (W/m. 0C) Uc (W/m2. 0C) Ud (W/m2. 0C) Rd co-current 12202,314,652528,38331,533307,86 1, 251 0,796 23152,314,783373,10328,187310,2501,2480,798 3337,532,328,203554,571195,882189,4400,60711,642 counter-current 12402,317,052840,920195,882188,2291,1590,858 2306,672,317,053243,72194,54188,221,1450,868 3340 2.3 17,053738,54194,54188,6591,1610,856 Laporan Praktikum Heat Exchanger Ekstensi Teknik Kimia Universitas IndonesiaPage 32 4. 1.2Penentuan Nilai Keefektifan () dan NTU Secara Perhitungan CO-CURRENT FLOW A. Aliran dengan Qair = 220 ml/s Dari tabel A-9 (buku Holman) , didapat: Saturated WaterSteam TemperaturCp(kJ/kg0C)C(kJ/0C)Cp(kJ/kg0C)C(kJ/0C) Inlet4,1770,91474,2019,49.10-3 Outlet4,1750,91434,1749,43.10-3 Dimana : Terlihat di atas bahwa yang merupakan fluida minimum adalah steam, sehingga: Cmin = 9,43.10-3dan Cmax = 0.9147 C* = maxminCC= 39, 43.100, 9147= 0,0103 cco-current = 1 12 1c hh hT TT T=90 3290 29=0, 716 x100% = 71,6% NTU = * 1] *) 1 ( 1 ln[CC++ c=ln[1 (1 0, 0103)0, 716]1 0, 0103 ++= 1,272 B. Aliran dengan Qair = 315 ml/s Dari tabel A-9 (buku Holman) , didapat: Saturated WaterSteam TemperaturCp (kJ/kg0C)C (kJ/0C)Cp (kJ/kg0C)C (kJ/0C) Inlet4,1771,3114,2029,49.10-3 Outlet4,1741,3104,1749,43.10-3 Dimana : Terlihat di atas bahwa yang merupakan fluida minimum adalah steam, sehingga: Cmin = 9,43.10-3dan Cmax = 1,311 C* = maxminCC= 39, 43.101, 311= 7,19.10-3 Laporan Praktikum Heat Exchanger Ekstensi Teknik Kimia Universitas IndonesiaPage 33 cco-current = 1 12 1c hh hT TT T=91 3291 29= 0,9516 x100% = 95,16 % NTU = * 1] *) 1 ( 1 ln[CC++ c= 33ln[1 (1 7,19.10 )0, 9516]1 7,19.10 ++= 3.16 C. Aliran dengan Qair = 337,53 ml/s Dari tabel A-9 (buku Holman) , didapat: Saturated WaterSteam TemperaturCp(kJ/kg0C)C(kJ/0C)Cp(kJ/kg0C)C(kJ/0C) Inlet4,1761,3784,2019,492.10-3 Outlet4,1741,3774,1749,433.10-3 Dimana : W saturated water = .Q = 995.09 kg/m3. 3,33753.10-4 m3/s s = 0.33kg/s Wsteam= .Q = 983 kg/m3 . 2,30x10-6 m3/s = 2,26.10-3 kg/s Terlihat di atas bahwa yang merupakan fluida minimum adalah steam, sehingga: Cmin = 9,433.10-3 dan Cmax =1,378 C* = maxminCC= 39, 433.101, 378= 6,845.10-3 cco-current = 1 12 1c hh hT TT T x100% =91 4291 30x100% = 80,33% NTU = * 1] *) 1 ( 1 ln[CC++ c=33ln[1 (1 6, 845.10 )0, 8033]1 6, 845.10 ++= 1,64 COUNTER-CURRENT FLOW A. Aliran dengan Qair =240 ml/s Dari tabel A-9 (buku Holman) , didapat: Saturated WaterSteam TemperaturCp (kJ/kg0C)C (kJ/0C)Cp (kJ/kg0C)C (kJ/0C) Inlet4,1781,0034,2109,498.10-3 Outlet4,1741,0024,1769,421.10-3 Laporan Praktikum Heat Exchanger Ekstensi Teknik Kimia Universitas IndonesiaPage 34 Dimana : Wsaturated water = .Q = 994,46 kg/m3. 2,4.10-4 m3/s = 0,24 kg/s Wsteam = .Q = 980,86 kg/m3. 2,3.10-6 m3/s = 2,256.10-3 kg/s Terlihat di atas bahwa yang merupakan fluida minimum adalah steam, sehingga: Cmin =9,421.10-3dan Cmax =1,003 C* = maxminCC = -39,421.101, 003 = 9,393.10-3 ccounter = 1 21 1100%h hh cT TT T=99 3099 28x100% = 97,18 % NTU = * 1] *) 1 ( 1 ln[CC++ c = 33ln[1 (1 9, 393.10 )0, 9718]1 9, 393.10 ++ = 3,923 B. Aliran dengan Qair = 166,67 ml/s Dari tabel A-9 (buku Holman) , didapat: Saturated WaterSteam TemperaturCp (kJ/kg0C)C (kJ/0C)Cp (kJ/kg0C)C (kJ/0C) Inlet4,2311.26934,1740,009433 Outlet4,2121.26364,2270,009553 Dimana : Terlihat di atas bahwa yang merupakan fluida minimum adalah steam, sehingga: Cmin = 0,00943 danCmax = 1.2693 C* = maxminCC= 2693 . 100943 , 0= 0,00743 ccounter = 1 12 1c hh hT TT T = 29 9831 98 = 0,971 x100% = 97,10% NTU = * 1] *) 1 ( 1 ln[CC++ c = 00743 , 0 1] 9710 , 0 ) 00743 , 0 1 ( 1 ln[++ = 3,79 Laporan Praktikum Heat Exchanger Ekstensi Teknik Kimia Universitas IndonesiaPage 35 C.Aliran dengan Qair = 340 ml/s Dari tabel A-9 (buku Holman) , didapat: Saturated WaterSteam TemperaturCp (kJ/kg0C)C (kJ/0C)Cp (kJ/kg0C)C (kJ/0C) Inlet4,1781,4134,2109,515.10-3 Outlet4,1741,4114,1789,442.10-3 Dimana : Terlihat di atas bahwa yang merupakan fluida minimum adalah steam, sehingga: Cmin = 9,442x10-3dan Cmax = 1,413 C* = 3min 9,442.10-36, 68.10max 1, 413CC= = 1 21 199 30 counter =0, 972 100% 97, 2%99 28h hh cT TxT Tc = = = 33ln[1 (1 *) ] ln[1 (1 6, 68.10 )0, 972]3, 8141 * 1 6, 68.10CNTUCc + += = =+ +

Laporan Praktikum Heat Exchanger Ekstensi Teknik Kimia Universitas IndonesiaPage 36 4.2 ANALISIS4.2.1Analisis Percobaan Pada praktikum Heat exchanger kali bertujuanUntuk mengetahui unjuk kerja dari alat penukarkalorjenispipaganda(doublepipeHeatExchanger)yangdiperolehdengan menghitung koefisien perpindahan panas, faktor kekotoran, efisiensi, dan perbandingan untuk aliransearah(cocurrent)danberlawananarah(countercurrent).Dalammelakukan praktikum ini ada beberpa analisa yang dilakukan yaitu : analisis percobaan analisis data analisis alat analisis perhitungan analisis kesalahan. Analisisinidilakukanselamapercobaanyangdilakukanberdasarkanpengamatanterhadap analisispercobaan,analisisdata,analisisalat,analisisperhitungan,dananalisiskesalahan. Hal-hal yang kami analisa seperti : Mengetahui prinsip kerja double pipe Membandingkan aliran searah dan berlawanan arah Adapun dibawah ini akan kami jelaskan mengenai : 1.Prinsip kerja double pipe Padaalatini,mekanismeperpindahankalorterjadisecaratidaklangsung(indirect contacttype),karenaterdapatdindingpemisahantarakeduafluidasehinggakeduafluida tidak bercampur. Fluida yang memiliki suhu lebih rendah (fluida pendingin) mengalir melalui pipakecil,sedangkanfluidadengansuhuyanglebihtinggimengalirpadapipayanglebih besar(pipaannulus).Penukarkalordemikianmungkinterdiridaribeberapalintasanyang disusundalamsusunanvertikal.Perpindahankaloryangterjadipadafluidaadalahproses konveksi, sedang proses konduksi terjadi pada dinding pipa. Kalor mengalir dari fluida yang bertemperatur tinggi ke fluida yang bertemperatur rendah. Keistimewaan jenis ini adalah mampu beroperasi pada tekanan yang tinggi, dank arena tidakadasambungan,resikotercampurnyakeduafluidasangatkecil,mudahdibersihkan padabagianfitting,Fleksibeldalamberbagaiaplikasidanpengaturanpipa,dapatdipasang secara seri ataupun paralel,dapat diatur sedimikian rupa agar diperoleh batas pressure drop dan LMTD sesuai dengan keperluan,mudah bila kita ingin menambahkan luas permukaannya dankalkulasidesignmudahdibuatdanakuratSedangkankelemahannyaterletakpada kapasitasperpindahanpanasnyasangatkecil,mahal,terbatasuntukfluidayang Laporan Praktikum Heat Exchanger Ekstensi Teknik Kimia Universitas IndonesiaPage 37 membutuhkanareaperpindahankalorkecil(