laporan phe (2a-tk.andeska neli wijayanti).docx

LAPORAN PRAKTIKUMLABORATORIUM TEKNIK KIMIAPLATE HEAT EXCHANGER

SEMESTER GENAP TAHUN AJARAN 2014/2015(Disusun untuk memenuhi salah satu tugas Mata Kuliah Laboratorium Teknik Kimia)MATA KULIAH: Laboratorium Teknik Kimia 2PEMBIMBING: Ir. Umar Khayam, MT

Tanggal Praktikum: 25 Mei 2015Tanggal Penyerahan: 28 Juni 2015

Disusun oleh :Kelompok 8Kelas 2A

Andeska Neli Wijayanti NIM. 131411002

PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIAJURUSAN TEKNIK KIMIAPOLITEKNIK NEGERI BANDUNG2014/2015BAB IPENDAHULUAN1. Latar BelakangAlat 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. Tujuan Memahami konsep perpindahan panas yang terjadi didalam PHE khususnya konduksi dan konveksi Mengetahui pengaruh laju alir fluida terhadap koefisien pindah panas keseluruhan (U) Menghitung koefisien pindah panas keseluruhan (U) pada pelat menggunakan persamaan neraca energy dan empiris Menghitung efisiensi kalor yang dilepas fluida panas terhadap kalor yang diterima fluida dingin.

BAB IILANDASAN TEORIPlate heat exchanger terdiri dari lempeng standar sebagai permukaan berlangsungnya perpindahan kalor dan rangka penyangga tempat susunan lempeng tersebut. Penurunan tekanan (pressure drop) yang terjadi antar plate heat exchanger relatif kecil. Permukaan plate heat exchanger berlubang untuk memberikan efek turbulensi terhadap aliran. Kelebihan plate heat exchanger adalah mudah untuk melakukan perawatan dan pembersihan serta dapat digunakan untuk berbagai macam fluida (tergantung dari bahan konstruksi yang digunakan) dan mudah untuk dilakukan modifikasi (penambahan luas permukaan perpindahan kalor atau mengubah posisi keluar masuk fluida)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 2.1 Penukar panas jenis pelat and frame

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.

cb

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)1. Menggunakan Neraca Energi

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 :

Q = Laju Alir Kalor (Watt)A = Luas Permukaan (m2)U = Koefisien Pindah panas Keseluruhan (W/m2.K)Tlm = Perbedaan Suhu logaritmik (K)

T1 = Thi TcoT2 = Tho Tcib. Menghitung (U) Menggunakan Persamaan EmpirisUntuk satu (1) lempengU = 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 bukureferensi dan hi dan ho dihitung dari persamaan empiris.Dari buku referensi Christie John Geankoplis :Untuk Nre 400 ( Laminar )c

NNu = 0.664NRe0.5.NPr1/3b

Untuk Nre 800 ( Turbulen )NNu = 0.0366 NRe0.8.NPr1/3

Dimana, NRe = , NNu = , NPr = Harga v diperoleh dari percobaan,De = = Kemudian masukkan harga sifat fisik air yang diperoleh dari buku referensi, sehingga hi dan ho bisa dihitung.

BAB IIIMETODELOGI1. Alat dan Bahan

1. Alat yang digunakan :1. Bahan yang digunakan

Seperangkat alat PHE Air

Gelas ukur 1000 ml Es

Termometer

Stopwatch

Ember

1. Prosedur Percobaan1. Kalibrasi alat ukur laju alir fluida panas dan dinginMelakukan hal yang sama untuk kalibrasi laju alir cairan dinginMenyalakan kompor pemanas sehingga suhu air mencapai lebih kurang 60oC

Menghidupkan pompa air panas (P1) dan mengaturlah keran air panas (V1) hingga laju alir air panas

Mengukur laju alir sebenarnya dengan volume konstan (1000 ml) per waktu untuk setiap laju alir (100-600) L/jam yang terbaca dirotameterMembuat grafik hubungan antara laju alir yang terbaca dirotameter terhadap laju alir sebenarnya yang diukur

1. Pengamatan suhu dan laju alir fluida

Menyalakan kompor panas sehingga suhu air panas mencapai 60oCMenghidupkan pompa air panas dan mengatur laju alir air panas yang terbaca dirotameter (mulai dari 200 L/h). Laju alir panas dibiarkan tetap.Menghidupkan pompa air dingin dan mengatur laju alir air dingin yang terbaca dirotameter (mulai dari 100-600 L/h). Sementara laju alir air panas dibiarkan konstan pada 200 L/h

Mencatat suhu air panas masuk (Thi) suhu air panas keluar (Tho), suhu air dingin masuk (Tci), dan suhu air dingin keluar (Tco)Menjaga suhu air dingin tetap pada suhu kamar (27oC) atau pada suhu dimana masih bisa terjadi transfer panas. Dengan cara menambahkan lagi air dingin atau menambahkan es.Mengulangi langkah diatas untuk laju alir air panas tetap (400 dan 600 L/h) dan laju alir air dingin berubah (100-600 L/h)Mengulangi langkah diatas untuk laju alir dingin tetap (200, 400, dan 600 L/h) dan laju alir panas berubah (100-600 L/h)

BAB 4 DATA PENGAMATAN DAN PERHITUNGAN0. Data Pengamatan0. Kalibrasi Laju Alir Air PanasNoPembacaan Rotameter(L/Jam)Waktu(detik)Volume Air Panas(L)Laju Alir Nyata(L/Jam)

110052,05169.16

220021,271169.25

330012,261293.64

44009,921362.90

55007,171502.09

66006,591546.28

0. Kalibrasi Laju Alir Air DinginNoPembacaan Rotameter(L/Jam)Waktu(detik)Volume Air Panas(L)Laju Alir Nyata(L/Jam)

110049,56167.95

220023,341166.74

330013,311285.81

44009,701375.56

55007,911501.62

66006,551593.36

0. Laju Fluida Panas Tetap dan Fluida Dingin BerubahVariasi 1NoLaju Fluida Panas TetapLaju Fluida Dingin Berubah

Laju alir(L/jam)Laju alir(m3/s)Thi(oC) Tho(oC)Laju alir(L/jam)Laju alir(m3/s)TCi(oC)TCo(oC)

1293.648.15 x 10-56353124.133.45 x 10-52645

2293.648.15 x 10-56250194.045.39 x 10-52643

3293.648.15 x 10-56246292.918.14 x 10-52641

4293.648.15 x 10-56041393.7810.94 x 10-52538

5293.648.15 x 10-55939533.6114.82 x 10-52535

Variasi 2NoLaju Fluida Panas TetapLaju Fluida Dingin Berubah


1393.7810.94 x 10-56053124.133.45 x 10-52426

2393.7810.94 x 10-56150214.025.95 x 10-52426

3393.7810.94 x 10-55846333.869.27 x 10-52425

4393.7810.94 x 10-55744433.7312.05 x 10-52425

5393.7810.94 x 10-55541553.5815.38 x 10-52425

Variasi 3

NoLaju Fluida Panas TetapLaju Fluida Dingin Berubah


1502.0913.95 x 10-55449114.153.17 x 10-52543

2502.0913.95 x 10-55447214.025.95 x 10-52540

3502.0913.95 x 10-55344313.898.72 x 10-52538

4502.0913.95 x 10-55242423.7411.78 x 10-52537

5502.0913.95 x 10-55040493.6613.72 x 10-52434

0. Laju Fluida Panas Berubah dan Fluida Dingin TetapVariasi 1 NoLaju Fluida Panas BerubahLaju Fluida Dingin Tetap


1114.153.17 x 10-5635367.951.89 x 10-52538

2184.075.11 x 10-5625067.951.89 x 10-52542

3263.957.33 x 10-5624667.951.89 x 10-52543

4333.869.27 x 10-5604167.951.89 x 10-52545

5393.7810.9 x 10-5593967.951.89 x 10-52546

Variasi 2NoLaju Fluida Panas BerubahLaju Fluida Dingin Tetap


1134.123.73 x 10-56053166.744.63 x 10-52538

2194.045.39 x 10-56150166.744.63 x 10-52539

3293.918.16 x 10-55846166.744.63 x 10-52540

4393.7810.9 x 10-55744166.744.63 x 10-52541

5433.7312.0 x 10-55541166.744.63 x 10-52542

Variasi 3NoLaju Fluida Panas BerubahLaju Fluida Dingin Tetap


1104.162.89 x 10-55449375.5610.4 x 10-52538.5

2243.986.78 x 10-55447375.5610.4 x 10-52534

3313.898.72 x 10-55344375.5610.4 x 10-52535

4403.7711.2 x 10-55242375.5610.4 x 10-52536

5513.6314.3 x 10-55040375.5610.4 x 10-52537

0. Pengolahan Data 1. Kurva Kalibrasi

1. Perpindahan Panas Pada Setiap Laju AlirQ = m x Cp x T

1. Laju alir air panas tetap, air dingin berubahVariasi 11. Perpindahan Panas Laju Alir Fluida DinginLaju alir(L/jam)TCi(0C)TCo(0C)T

Cp(kJ/kg.K)(kg/ m3)m(kg/s)Q(watt)Q(kW)

124.132645194.1857997.290.0340.00272.7310

194.042643174.1857997.290.0540.00383.8197

292.912641154.1857997.290.0810.00515.0877

393.782538134.1857997.290.1090.00595.9278

533.612535104.1857997.290.1480.00626.1789

1. Perpindahan Panas Laju Alir Fluida PanasLaju alir(L/jam)Thi(0C)Tho(0C)T

C(kJ/kg.K)(kg/ m3)m(kg/s)Q(watt)Q(kW)

293.646353104.1857997.290.08140.0034033.40290

293.646250124.1857997.290.08140.0040834.08348

293.646246164.1857997.290.08140.0054455.44465

293.646041194.1857997.290.08140.0064666.46552

293.645939204.1857997.290.08140.0068066.80581

Variasi 21. Perpindahan Panas Laju Alir Fluida DinginLajualir(L/jam)TCi(0C)TCo(0C)T


124.13242624.1857997.290.03440.0002874760.2875

214.02242624.1857997.290.05930.0004956550.4957

333.86242514.1857997.290.09250.0003865980.3866

433.73242514.1857997.290.12020.0005022440.5022

553.58242514.1857997.290.15340.0006410260.6410



393.78605374.1857997.290.10920.0031943.194379

393.786150114.1857997.290.10920.005025.019739

393.785846124.1857997.290.10920.0054765.476079

393.785744134.1857997.290.10920.0059325.932419

393.785541144.1857997.290.10920.0063896.388759



114.152543184.1857997.290.104040.00242.3793

214.022540154.1857997.290.104040.00383.7174

313.892538134.1857997.290.104040.00474.7252

423.742537124.1857997.290.104040.00595.8881

493.662434104.1857997.290.104040.00575.7164



502.09544954.1857998.070.1392002680.0029092.909286

502.09544774.1857997.290.1392002680.0040734.073

502.09534494.1857997.290.1392002680.0052375.236714

502.095242104.1857997.290.1392002680.0058195.818571

502.095040104.1857997.290.1392002680.0058195.818571

1. Laju Alir Fluida Panas Berubah dan Fluida Dingin TetapVariasi 11. Perpindahan Panas Laju Alir Fluida DinginLaju alir(L/jam)TCi(0C)TCo(0C)T


67.952538134.1857997.290.0188240.0010231.022888

67.952542174.1857997.290.0188240.0013381.337623

67.952543184.1857997.290.0188240.0014161.416306

67.952545204.1857997.290.0188240.0015741.573674

67.952546214.1857997.290.0188240.0016521.652357



114.156353104.1857997.290.0316470.0013231.32285

184.076250124.1857997.290.0510310.002562.559717

263.956246164.1857997.290.0731780.0048944.89414

333.866041194.1857997.290.092560.0073517.351107

393.785939204.1857997.290.1091720.0091279.126798



166.742538134.1857997.290.0461910.002512.510027

166.742539144.1857997.290.0461910.0027032.703106

166.742540154.1857997.290.0461910.0028962.896185

166.742541164.1857997.290.0461910.0030893.089264

166.742542174.1857997.290.0461910.0032823.282343



134.12605374.1857997.290.0371840.0010881.087994

194.046150114.1857997.290.0537960.0024742.473539

293.915846124.1857997.290.0814840.0040874.087242

393.785744134.1857997.290.1091720.0059325.932419

433.735541144.1857997.290.1202480.0070377.036915



375.562538.513.54.1857997.290.104040.0058715.870949

375.56253494.1857997.290.104040.0039143.913966

375.562535104.1857997.290.104040.0043494.348851

375.562536114.1857997.290.104040.0047844.783737

375.562537124.1857997.290.104040.0052195.218622



104.16544954.1857997.290.0288770.0006040.60354

243.98544774.1857997.290.0676410.0019791.979188

313.89534494.1857997.290.0870230.0032743.27382

403.775242104.1857997.290.1119420.0046794.67917

513.635040104.1857997.290.14240.0059525.952305

1. Efisiensi Kalor yang Dipertukarkan

1. Laju Alir Fluida Panas Tetap dan Fluida Dingin BerubahVariasi 1NoKalor / Q (kW)Efisiensi (%)

PanasDingin

13.4029062.73102453480.25565

24.0834883.81975433793.54147

35.444655.08769072593.44385

46.4655225.92778239191.68297

56.8058136.1789680590.78957

Variasi 2NoKalor / Q (kW)Efisiensi (%)

PanasDingin

13.1943790.2874762678.999441

25.0197390.4956551259.874122

35.4760790.3865980287.05976

45.9324190.5022439438.466091

56.3887590.64102598810.03365


PanasDingin

12.9092862.37926965881.78192

24.0733.71741343491.26967

35.2367144.725155290.2313

45.8185715.888110527101.1951

55.8185715.71638439198.24378

1. Laju Alir Fluida Panas Berubah dan Fluida Dingin TetapVariasi 1NoKalor / Q (kW)Efisiensi (%)

PanasDingin

11.322851.02288877.32454

22.5597171.33762352.25666

34.894141.41630628.93882

47.3511071.57367421.4073

59.1267981.65235718.10446


PanasDingin

11.0879942.510027230.7024

22.4735392.703106109.2809

34.0872422.89618570.85915

45.9324193.08926452.07428

57.0369153.28234346.64463


PanasDingin

10.603545.870949972.753

21.9791883.913966197.7562

33.273824.348851132.8372

44.679174.783737102.2347

55.9523055.21862287.67397

1. Perbedaan Suhu Logaritmik (Tlm)

1. Laju Alir Fluida Panas Tetap dan Fluida Dingin BerubahVariasi 1Laju AlirThi (oC)Tho (oC)Tci (oC)Tco (oC)T1(oC)T2 (oC)Tlm (oC)

PanasDingin

293.64124.1326452645182722.20

293.64194.0426432643192421.40

293.64292.9126412641212020.50

293.64393.7825382538221618.84

293.64533.6125352535241418.55

Variasi 2Laju AlirThi (oC)Tho (oC)Tci (oC)Tco (oC)T1(oC)T2 (oC)Tlm (oC)

PanasDingin

393.78124.1360532426472937.28

393.78214.0261502426442634.21

393.78333.8658462425402230.11

393.78433.7357442425382028.04

393.78553.5855412425351724.93


PanasDingin

502.09114.1554492543112416.66

502.09214.0254472540142217.70

502.09313.8953442538151916.92

502.09423.7452422537151715.98

502.09493.66504024341616-

1. Laju Alir Fluida Panas Berubah dan Fluida Dingin Tetap

Variasi 1Laju AlirThi (oC)Tho (oC)Tci (oC)Tco (oC)T1 (oC)T2 (oC)Tlm (oC)

PanasDingin

114.1567.9563532538252826.47

184.0767.9562502542202522.41

263.9567.9562462543192119.98

333.8667.9560412545151615.49

393.7867.9559392546131413.49


PanasDingin

134.12166.7460532538472836.68

194.04166.7461502539442533.61

293.91166.7458462540402129.49

393.78166.7457442541381927.41

433.73166.7455412542351624.27

Variasi 3Laju AlirThi (oC)Tho (oC)Tci (oC)Tco (oC)T1 (oC)T2 (oC)Tlm (oC)

PanasDingin

104.16375.5654492538.515.52419.44

243.98375.5654472534202220.98

313.89375.5653442535181918.50

403.77375.5652422536161716.49

513.63375.5650402537131513.98

1. Koefisien Pindah Panas Keseluruhan (U) menggunakan Neraca EnergiU =

Dimana,A = 1 m2Jumlah pelat pada PHE sebanyak 25A = 25 x 1 m2 =25 m21. Laju Alir Fluida Panas Tetap dan Fluida Dingin Berubah Variasi 1LajuAlir (L/jam)Q (kW)A (m2)TlmU (W/m2.K)

PanasDingin

293.64124.133.402906122.20153.3066438

293.64194.044.083488121.40190.7926709

293.64292.915.44465120.50265.6453757

293.64393.786.465522118.84343.161605

293.64533.616.805813118.55366.8309238

Variasi 2LajuAlir (L/jam)Q (kW)A (m2)TlmU (W/m2.K)

PanasDingin

393.78124.133.194379137.2885.68953806

393.78214.025.019739134.21146.7138858

393.78333.865.476079130.11181.8779158

393.78433.735.932419128.04211.5414416

393.78553.586.388759124.93256.3080182


PanasDingin

502.09114.152.909286116.66174.5926204

502.09214.024.073117.70230.1169179

502.09313.895.236714116.92309.4751117

502.09423.745.818571115.98364.1353307

502.09493.665.818571116.49352.7486797

1. Laju alir panas berubah, dingin tetapVariasi 1LajuAlir (L/jam)Q (kW)A (m2)TlmU (W/m2.K)

PanasDingin

114.1567.951.502126.4749.97229

184.0767.951.96122.41114.2369

263.9567.952.08119.98244.9113

333.8667.952.31115.49474.4296

393.7867.952.42113.49676.3685


PanasDingin

134.12166.741.502136.6829.65888

194.04166.741.96133.6173.59609

293.91166.742.08129.49138.6128

393.78166.742.31127.41216.4231

433.73166.742.42124.27289.9058


PanasDingin

104.16375.561.502119.4431.04422

243.98375.561.96120.9894.31838

313.89375.562.08118.50177.0063

403.77375.562.31116.49283.6729

513.63375.562.42113.98425.8899

1. Koefisien Pindah Panas Keseluruhan (U) menggunakan Persamaan Empiris1. Menghitung bilangan Reynold (NRe)

Dimana L = 93mm = 93x10-3 mv = = 997,29 kg/m3 = 0.000469 kg/m.s

1. Laju Alir Fluida Panas Tetap dan Fluida Dingin BerubahVariasi 1Laju Alir (L/Jam)LuasPermukaan /A (m2)

Kecepatan (m/s)PanasKecepatan (m/s)DinginNRePanasNRe Dingin

PanasDingin

293.64124.1318.157x10-53.448x10-512.40395.23938

293.64194.0418.157x10-55.390x10-512.40398.19020

293.64292.9118.157x10-58.136x10-512.403912.3634

293.64393.7818.157x10-510.938x10-512.403916.6209

293.64533.6118.157x10-514.822x10-512.403922.5229

Variasi 2Laju Alir (L/Jam)LuasPermukaan /A (m2)


PanasDingin

393.78124.13110.94x10-53.448 x 10-516.63405.239382

393.78214.02110.94x10-55.945 x 10-516.63409.033534

393.78333.86110.94x10-59.274 x 10-516.634014.09184

393.78433.73110.94x10-512.05 x 10-516.634018.30724

393.78553.58110.94x10-515.38 x 10-516.634023.36596



PanasDingin

502.09114.15113.95 x 10-53.171 x 10-521.20924.81814

502.09214.02113.95 x 10-55.945 x 10-521.20929.03353

502.09313.89113.95 x 10-58.719 x 10-521.209213.2489

502.09423.74113.95 x 10-511.77 x 10-521.209217.8856

502.09493.66113.95 x 10-513.71 x 10-521.209220.8367

1. Laju Alir Fluida Dingin Tetap dan Fluida Panas Berubah



PanasDingin

114.1567.9513.17 x 10-51.89 x 10-54.822.87

184.0767.9515.11 x 10-51.89 x 10-57.772.87

263.9567.9517.33 x 10-51.89 x 10-511.142.87

333.8667.9519.27 x 10-51.89 x 10-514.102.87

393.7867.95110.9 x 10-51.89 x 10-516.632.87


Kecepatan/v (m/s)PanasKecepatan/v (m/s)DinginNRePanasNRe Dingin

PanasDingin

134.12166.7413.73 x 10-54.63 x 10-55.6657.04

194.04166.7415.39 x 10-54.63 x 10-58.1967.04

293.91166.7418.16 x 10-54.63 x 10-512.417.04

393.78166.74110.9 x 10-54.63 x 10-516.637.04

433.73166.74112.0 x 10-54.63 x 10-518.327.04



PanasDingin

104.16375.5612.89 x 10-50.0001044.39915.86

243.98375.5616.78 x 10-50.00010410.3015.86

313.89375.5618.72 x 10-50.00010413.2515.86

403.77375.56111.20 x 10-50.00010417.0515.86

513.63375.56114.3 x 10-50.00010421.6915.86

1. Menghitung bilangan Proutt (NPr)

NPr=

Dimana,Cp = 4.1857 kJ/kg.K0.0004688 kg/m.s77.83 W/m.K = 77.83x10-3 kJ/m.K.sNPr= = 0.025211. Menghitung bilangan Nusselt (NNu)Karena rejim aliran pada daerah laminar, maka:NNu= 0,664 NRe0,5 . NPr1/3

1. Laju Alir Fluida Panas Tetap dan Fluida Dingin BerubahVariasi 1Laju Alir (m3/s)NReNPrNNu

OutsideInsideInsideOutsideOutsideInside

8.1567 x 10-53.44806 x10-54.39915.860.025210.0001850.000121

8.1567 x 10-55.39 x 10-510.3015.860.025210.0001850.000151

8.1567 x 10-58.1364 x 10-513.2515.860.025210.0001850.000185

8.1567 x 10-510.938 x 10-517.0515.860.025210.0001850.000215

8.1567 x 10-514.823 x 10-521.6915.860.025210.0001850.00025

Variasi 2Laju Alir (m3/s)NReNPrNNu

OutsideInsideOutside InsideOutsideInside

10.938 x10-53.4481 x10-516.633995.2393820.025210.0002040.000114

10.938 x10-55.945 x10-516.633999.0335340.025210.0002040.00015

10.938 x10-59.2739 x10-516.6339914.091840.025210.0002040.000187

10.938 x10-512.048x10-516.6339918.307240.025210.0002040.000214

10.938 x10-515.377 x10-516.6339923.365960.025210.0002040.000241


OutsideInsideOutside InsideOutsideInside

0.0001394693.170 x 10-521.209214.8181380.025210.000230.00011

0.0001394690.0000594521.209219.0335340.025210.000230.00015

0.0001394698.719x 10-521.2092113.248930.025210.000230.000182

0.0001394690.00011770621.2092117.885570.025210.000230.000211

0.0001394690.00013712821.2092120.836730.025210.000230.000228

1. Laju Alir Fluida Dingin Tetap dan Fluida Panas Berubah

Variasi 1 Laju Alir (m3/s)NReNPrNNu

InsideOutsideInsideOutsideInsideOutside

3.17 x 10-50.0000188754.822.870.025210.000118.46 x 10-5

5.11 x 10-50.0000188757.772.870.025210.0001398.46 x 10-5

7.33 x 10-50.00001887511.142.870.025210.0001678.46 x 10-5

9.27 x 10-50.00001887514.12.870.025210.0001878.46 x 10-5

10.938 x10-50.00001887516.632.870.025210.0002048.46 x 10-5



3.72 x 10-54.63 x 10-55.6657.040.025210.0001190.000133

0.00005394.63 x 10-58.1967.040.025210.0001430.000133

8.16 x 10-54.63 x 10-512.417.040.025210.0001760.000133

0.0001093834.63 x 10-516.637.040.025210.0002040.000133

0.0001204814.63 x 10-518.327.040.025210.0002140.000133



2.89 x 10-50.0001043224.39915.860.025210.0001050.000199

6.77 x 10-50.00010432210.315.860.025210.000160.000199

8.71 x 10-50.00010432213.2515.860.025210.0001820.000199

0.0001121580.00010432217.0515.860.025210.0002060.000199

0.0001426750.00010432221.6915.860.025210.0002330.000199

Menghitung hi dan hoNNu =

Dimana, L = 93x10-3 m k = 77.83x10-3 W/m2.k1. Laju Alir Fluida Panas Tetap dan Fluida Dingin BerubahVariasi 1 NNuhoHi

OutsideInside

0.0001850.0001210.0001550.000101

0.0001850.0001510.0001550.000126

0.0001850.0001850.0001550.000155

0.0001850.0002150.0001550.00018

0.0001850.000250.0001550.000209

Variasi 2NNuhoHi

OutsideInside

0.0002040.0001140.0001719.54 x 10-5

0.0002040.000150.0001710.000126

0.0002040.0001870.0001710.000156

0.0002040.0002140.0001710.000179

0.0002040.0002410.0001710.000202

Variasi 3NNuhoHi

OutsideInside

0.000230.000110.0001929.21 x 10-5

0.000230.000150.0001920.000126

0.000230.0001820.0001920.000152

0.000230.0002110.0001920.000177

0.000230.0002280.0001920.000191

1. Laju Alir Fluida Dingin Tetap dan Fluida Panas BerubahVariasi 1NNuhiHo

InsideOutside

0.000118. x 10-59.21 x10-57.08 x 10-5

0.0001398. x 10-50.0001167.08 x 10-5

0.0001678. x 10-50.000147.08 x 10-5

0.0001878. x 10-50.0001567.08 x 10-5

0.0002048. x 10-50.0001717.08 x 10-5

Variasi 2 NNuhiho

InsideOutside

0.0001190.0001339 x 10-50.000111

0.0001430.0001330.000120.000111

0.0001760.0001330.0001470.000111

0.0002040.0001330.0001710.000111

0.0002140.0001330.0001790.000111

Variasi 3 NNuhiHo

InsideOutside

0.0001050.0001998.79E-050.000167

0.000160.0001990.0001340.000167

0.0001820.0001990.0001520.000167

0.0002060.0001990.0001720.000167

0.0002330.0001990.0001950.000167

Maka koefisien pindah panas keseluruhan:U . A = Dimana, A = 1 m2 dan X = 0.75 mm = 0.75x10-3m1. Laju Alir Fluida Panas Tetap dan Fluida Dingin BerubahVariasi 1 ho(W/m.K)hi(W/m.K)U(W/m2.K)

0.0001550.0001016.115. x 10-5

0.0001550.0001266.95. x 10-5

0.0001550.0001557.74. x 10-5

0.0001550.000188.32. x 10-5

0.0001550.0002098.89. x 10-5

Variasi 2ho(W/m.K)hi(W/m.K)U(W/m2.K)

0.0001719.54. x 10-56.123. x 10-5

0.0001710.0001267.254. x 10-5

0.0001710.0001568.157. x 10-5

0.0001710.0001798.745. x 10-5

0.0001710.0002029.26. x 10-5

Variasi 3ho(W/m.K)hi(W/m.K)U(W/m2.K)

0.0001929.21. x 10-56.22. x 10-5

0.0001920.0001267.607. x 10-5

0.0001920.0001528.483. x 10-5

0.0001920.0001779.209. x 10-5

0.0001920.0001919.574. x 10-5

1. Laju Alir Fluida Dingin Tetap dan Fluida Dingin BerubahVariasi 1 hi(W/m.K)ho(W/m.K)U(W/m2.K)

9.21 x 10-57.08 x 10-54.002 x 10-5

0.0001167.08 x 10-54.396 x 10-5

0.000147.08 x 10-54.702 x 10-5

0.0001567.08 x 10-54.8698 x 10-5

0.0001717.08 x 10-55.0069 x 10-5

Variasi 2hi(W/m.K)ho(W/m.K)U(W/m2.K)

9.96 x 10-50.0001115.2495 x 10-5

0.000120.0001115.766 x 10-5

0.0001470.0001116.3244 x 10-5

0.0001710.0001116.7308 x 10-5

0.0001790.0001116.8513 x 10-5

Variasi 3Hi(W/m.K)ho(W/m.K)U(W/m2.K)

8.79 x 10-50.0001675.7588 x 10-5

0.0001340.0001677.434 x 10-5

0.0001520.0001677.957 x 10-5

0.0001720.0001678.473 x 10-5

0.0001950.0001678.995 x 10-5

Kurva Hasil Percobaan1. Kurva U vs Perubahan Laju Alir DinginVariasi 1

Variasi 2

Variasi 3

1. Kurva U vs Perubahan Laju Alir PanasVariasi 1

Variasi 2

Variasi 3

BAB 5PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN5.1 Pembahsan oleh Andeska Neli Wijayanti (131411002)Pada matakuliah Laboratorium Teknik kimia 2 ini, banyak peralatan yang dipelajari diantaranya adalah Plate Heat Exchanger (PHE). Ada beberapa tujuan yang ingin dicapai pada praktikum ini, yaitu memahami konsep perpindahan panas yang terjadi didalam PHE khususnya konduksi dan konveksi, mengetahui pengaruh laju alir fluida terhadap koefisien pindah panas keseluruhan (U), menghitung koefisien pindah panas keseluruhan (U) pada pelat menggunakan persamaan neraca energy dan empiris serta menghitung efisiensi kalor yang dilepas fluida panas terhadap kalor yang diterima fluida dingin.Plate and Frame Heat Exchanger adalah suatu tipe Heat Exchanger yang menggunakan pelat sebagai tempat perpindahan panas di antara dua fluida. Suatu gasket dari suatu Plate and Frame Heat Exchanger berfungsi untuk menghindari bercampurnya fluida panas dan fluida dingin. Prinsip kerja Plate Heat Exchanger terdiri dari sejumlah pelat tipis yang dipasang pada suatu rangka dan ditekan rapat satu sama lain. Aliran fluida pada alat ini adalah berlawanan arah antara fluida panas dan fluida dingin, hal ini bertujuan agar waktu kontak antara kedua fluida ini lebih lama dan perpindahan panasnya berlangsung lebih efektif sehingga perpindahan panad berlangsung lebih cepat. Pada sudut-sudut pelat terdapat lubang yang apabila pelat-pelat tersusun rapat akan membentuk saluran masuk dan keluar fluida. Jumlah plat yang digunakan pada praktikum adalah 25 buah dengan bentuk bergelombang, bentuk plate yang bergelombang ini bertujuan agar menambah luas permukaan kontak untuk fluidanya sehingga perpindahan panasnya akan lebih baik lagi. Fluida panas dan dingin dialirkan secara berlawanan arah, dimana fluida dingin mengalir dari aliran bawah pada pelat yang tersusun pada nomor ganjil dan keluar dari pelat urutan ganjil berikutnya begitu sterusnya. Sedangkan untuk fluida panas dialirkan melalui pelat berurutan genap dari bagian atasnya dan keluar melalui pelat bagian bawahnya begitupun seterunya.Pada praktikum kali ini perpindahan panas pada PHE terjadi dengan 2 cara yaitu perpindahan panas secara konveksi dan konduksi. Konveksi merupakan suatu fenomena makroskopik dan hanya berlangsung bila ada gaya yang bekerja pada partikel atau ada arus fluida yang dapat membuat gerakan melawan gaya gesek [McCabe,1993] . Pada praktikum kali ini proses konveksi terjadi perpindahan panas karena adanya fluida yang bergerak sedangkan perpindahan panas secara konduksi terjadi perpindahan panas melalui medium pelat antara fluida panas dan fluida dingin.Praktikum yang dilakukan dengan memvariasikan laju alirnya, yaitu dengan laju alir fluida panas tetap dan laju alir fluida dingin berubah ataupun sebaliknya laju alir fluida dingin tetap dan fluida panas yang berubah. Berdasarkan hasil pengamatan dan perhitungan diperoleh nilai koefisien perpindahan panas keseluruhan (U) adalah berbanding lurus dengan laju alir fluidanya, semakin tinggi laju alir suatu fluida maka semakin besar pula nilai koefisien perpindahan panas keseluruhannya. Namun ada perbedaan nilai yang diperoleh pada variasi laju alir yang dilakukan, dimana koefisien perpindahan panas pada aliran fluida dingin tetap dan laju alir fuida panas yang semakin meningkat menghasilkan nilai U yang lebih besar daripada laju alir fluida panas tetap dan laju alir fluida dingin meningkat. Berdasarkan perhitungan dari hasil percobaan, nilai U yang dihitung secara Neraca Energi berbeda dengan nilai U yang secara empiris. Hal-hal ini terjadi karena disebabkan oeh beberapa factor, diantaranya karena ada panas yang terbuang ke lingkungan saat operasi berlangsung, dan adanya perbedaan suhu umpan fluida panas yang dioperasikan karena fluida panas yang telah dioperasikan dimasukan lagi ke tangki umpan sehingga mempengaruhi suhu umpan fluida panas pada proses selanjutnya.Efisiensi kalor yang dilepas fluida panas terhadap kalor yang diterima fluida dingin pada praktikum kali ini diamati dari 2 jenis praktikum yang dilakukan. Untuk percobaan pada laju alir fluida panas tetap dan laju alir fluida dingin berubah efisiensi berbanding lurus dengan kenaikan laju alir fluida dinginnya dimana pada laju alir fluida dingin yang cukup tinggi, nilia efisiensinya pun tinggi bahkan ada yang mencapai 100%. Berbeda halnya dengan kondisi dimana laju alir fluida dingin dibuat tetap dan laju alir fuida panas berubah, nilai efisiensinya berbanding terbalik dengan laju alir fluida panasnya, semakin tinggi laju alir fluida panasnya semakinkecil efisiensi kalornya. Menurut literatur, hal ini disebabkan karena semakin tinggi kecepatan fluida, semakin rendah kemungkinan terjadinya fouling pada heat exchanger namun pada temperatur fluida yang semakin tinggi akan mempercepat terbentuknya fouling. Fouling merupakan padatan yang terakumulasi didalam sistem. Akibat adanya fouling ini menyebabkan efisiensi menurun sehingga mempengaruhi performa dari Plate Heat Exchanger.Jadi dapat disimpulkan bahwa perpindahan panas menggunakan PHE ini perlu memperhatikan beberapa faktor diantaranya suhu fluida yang diumpankan baik fluida dingin ataupun fluida panasnya, laju alir fluida, luas permukaan serta sifat dari fluidanya itu sendiri. Apabila faktor-faktor tersebut sudah diperhatikan dengan baik, maka proses perpindahan panas menggunakan alat ini akan berlangsung dengan baik dan menghasilkan efisiensi yang tinggi.

5.2 Kesimpulana. Perpindahan panas pada PHE terjadi dengan 2 cara yaitu perpindahan panas secara konveksi dan konduksi, konveksi terjadi karena adanya fluida panas yang bergerak dan konduksi karena adanya perpindahan panas melalui pelat.b. Koefisien perpindahan panas keseluruhan (U) berbanding lurus dengan laju alir fluida.c. Efisiensi kalor yang dilepas fluida panas terhadap kaor yang diterima fluida dingin: Laju alir fluida panas tetap dan laju alir fluida dingin berubah efisiensi berbanding lurus dengan kenaikan laju alir fluida dinginnya. Laju alir fluida dingin dibuat tetap dan laju alir fuida panas berubah, nilai efisiensinya berbanding terbalik dengan laju alir fluida panasnya.

Daftar Pustaka Anonim. http://elearning.unsri.ac.id/mod/forum/discuss.php?d=1788. [Diakses pada 28 Juni 2015.] Anonim.2013.koefisien perpindahan panas total. https://ilmupembangkit.wordpress.com/2013/05/12/koefisien-perpindahan-panas-total/.[diunduh pada tanggal 27 Juni 2015]. Authors.2005.Dimensionless numbers in heat transfer. http://www.coolingzone.com/library.php?read=481.[diunduh pada tanggal 27 Juni 2015]. Ersa, Dio.2013.bilangan Reynolds bilangan nusselt. http://dioersaputra.blogspot.com/2013/11/bilangan-reynolds-bilangan-nusselt.html. [diunduh pada tangga 27 Juni 2015].

laporan phe (2a-tk.andeska neli wijayanti).docx

Documents