LAPORAN PRAKTIKUM

SATUAN OPERASI INDUSTRI

PINDAH PANAS

Oleh :

Nama : Aulia bahtera lazuardi

NPM : 240110090066

Hari, Tgl Praktikum : Kamis, 5 mei 2011

Asisten : Tiwi

LABORATORIUM PASCA PANEN DAN TEKNOLOGI PROSES

JURUSAN TEKNOLOGI DAN MANAJEMEN INDUSTRI PERTANIAN

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN

UNIVERSITAS PADJADJARAN

2010

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Latar belakang dari praktikum pindah panas adalah pemindahan atau

penjalaran panas dari satu tempat ke tempat yang lain karena adanya gradien suhu

antara kedua tempat yang bersangkutan. Yang menjadi pendorong terjadinya pindah

panas adalah beda suhu. Pindah panas merupakan proses dinamis, yaitu panas

dipindahkan secara spontan dari satu badan ke badan lain yang lebih dingin.

Kecepatan dari pindah panas bergantung dari perbedaan suhu antara kedua badan,

semakin besar perbedaan, maka semakin besar kecepatan pindah panas.

1.2 Tujuan

1. Mempelajari pindah panas dalam unit operasi industry hasil pertanian.

2. Mempelajari dan menerapkan analisis pindah panas dalam pendinginan uap.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

II.1 Pengertian Heat Trasfer

Perpindahan panas (Heat transfer) adalah pemindahan atau penjalaran panas

dari satu tempat ke tempat yang lain karena adanya gradien suhu antara kedua tempat

yang bersangkutan. Yang menjadi pendorong terjadinya pindah panas adalah beda

suhu. Pindah panas merupakan proses dinamis, yaitu panas dipindahkan secara

spontan dari satu badan ke badan lain yang lebih dingin. Kecepatan dari pindah panas

bergantung dari perbedaan suhu antara kedua badan, semakin besar perbedaan, maka

semakin besar kecepatan pindah panas.

Perbedaan suhu antara sumber panas dan penerima panas merupakan gaya

tarik dalam pindah panas. Apabila suhu meningkat, maka akan meningkatkan juga

gaya tarik sehingga kecepatan pindah panas akan meningkat. Perbedaan suhu antara

sumber panas dan penerima panas merupakan gaya tarik dalam pindah panas.

Peningkatan perbedaan suhu akan meningkatkan gaya tarik sehingga meningkatkan

kecepatan pindah panas. Panas yang melalui satu badan dari badan lain, pindah

menembus beberapa perantara, yang pada umumnya memberikan penahanan pada

aliran panas. Kedua faktor ini, yaitu perbedaan suhu dan penahan aliran panas,

mempengaruhi kecepatan pindah panas. Kedua faktor ini, yaitu perbedaan suhu dan

penahan aliran panas, mempengaruhi kecepatan pindah panas. Faktor-faktor ini

dihubungi oleh persamaan :

Kecepatan pindah = gaya tarik/penahan

Untuk pindah panas :

Laju pindah panas = perbedaan suhu/penahan perantara aliran panas

Selama pengolahan, suhu banyak berubah, sehingga laju pindah panas akan

berubah. Hal ini disebut pindah panas tidak tetap, sebagai lawan pindah panas tetap,

yaitu suhu selama proses tidak berubah. Pindah panas tidak tetap jauh lebih

kompleks, karena adanya penambahan variabel waktu masuk ke dalam persamaan

kecepatan.

Pindah panas dapat dilakukan dengan 3 cara, yaitu :

1. Konduksi

Konduksi adalah proses perpindahan panas yang ditransfer akibat adanya

saling tukar-menukar energi kinetik antara molekul-molekul bahan tanpa ada

penggeseran tempat dari molekul yang bersangkutan. Pada konduksi, energi

molekul langsung berubah dari daerah yang lebih panas ke daerah yang lebih

dingin, molekul dengan energi yang lebih besar memindahkan sebagian energi ke

molekul tetangganya yang berenergi lebih sedikit. Dalam sistem tidak terjadi

transfer molekuler, tetapi yang terjadi adalah transfer energi antara molekul yang

satu ke molekul yang lain yang berdekatan. Konduksi merupakan mekanisme

utama dalam proses transfer panas dalam benda padat.

Konduksi Panas

Dalam hal konduksi panas, persamaan laju gaya tarik/tekanan, dapat

langsung diterapkan. Gaya tarik adalah perbedaan setiap satuan jarak yang

ditempuh oleh perpindahan panas , dikenal dengan nama beda suhu. Selain

tahanan aliran panas, kebalikannya disebut penghantar (conductance) juga

dipergunakan. Hal ini merubah bentuk persamaan menjadi :

Laju pindah panas = gaya tarik x penghantar

Yaitu :

dQ/dθ = kA dt/dx

di mana :

dQ/dθ adalah laju pindah panas tiap satuan waktu,

A adalah luas penampang jalur pindah panas,

dt/dx adalah beda suhu, yaitu laju perubahan suhu per satuan panjang jalur dan k

adalah daya hantar panas bahan perantara.

Aliran panas dari bagian terpanas ke bagian terdingin adalah dalam arah

gradien suhu neragtif. Jadi, tanda min harus ada, pada persamaan Fourrier. Akan

tetapi pada persoalan yang sederhana, arah aliran panas kabur dan tanda min

dipertimbangkan meragukan daripada menolong sehingga tidak dipergunakan.

Pada konduksi, energi molekul langsung berubah dari daerah yang lebih panas

ke daerah yang lebih dingin, molekul dengan energi yang lebih besar

memindahkan sebagian energi ke molekul tetangganya yang berenergi lebih

sedikit. Biasanya diaplikasikan pada benda-benda solids.

2. Konveksi

Konveksi yaitu perpindahan energi yang terjadi saat molekul mengalami

proses energi tingkat tinggi yang berpindah ke bagian lain pada sistem tersebut.

Mekanisme transfer panas pada proses ini yaitu akibat gerakan molekuler, bisa

juga terjadi karena adanya gaya mekanis dari luar (misalnya pemompaan,

pengipasan, dll), keadaan ini disebut konveksi paksa (forced convection).

Gerakan konstan yang terjadi karena molekul berpindah dari satu posisi dan

digantikan posisinya oleh molekul lainnya dinamakan konveksi alami. Sedangkan

jika perpindahan molekul dipengaruhi oleh gerakan atau dorongan dari luar

dinamakan konveksi paksa. Biasanya diaplikasikan di perpindahan panas pada

cairan atau gas.

Konveksi paksa merupakan konveksi yang terjadi karena adnya paksaan dari

luar yang menyebabkan fluida mengalir . Bentuk paksaan tersebut antara lain

pemompaan, pengipasan, dll. Karena pada umumnya pada konveksi paksa karena

fluida digerakkan/dialirkan dengan pemompaan dan pengipasan, maka sistem

sangat diperngaruhi oleh kecepatan gerakan fluida. Dalam mempelajari konveksi

paksa, perlu diketahui bilangan-bilangan tidak berdimensi yaitu bilangan Prandtl,

bilangan Nusselt dan bilangan Reynold. Konveksi biasanya diaplikasikan di

perpindahan panas pada cairan atau gas.

3. Radiasi

Radiasi yaitu perpindahan energi dari materi yang satu ke materi yang lainnya

dengan menggunakan gelombang elektromagnetik. Tidak ada kontak antar

molekul dalam hal perpindahan panas dengan cara radiasi.

Panas radiasi ditransfer dari sebuah benda yang mempunyai suhu relatif

tinggi ke benda lain yang bersuhu relatif rendah dengan melintasi ruang dalam

bentuk gelombang elektromagnetik.

Perpindahan panas erat kaitannya dengan suhu. Suhu bisa didefinisikan

sebagai derajat termal yang disebabkan oleh gerakan molekul pada suatu materi.

Suhu diindikasikan dengan alat ukur yang menunjukkan suhu dari elemen yang

diukur, bukan suhu dari medium yang kontak langsung dengan elemen tersebut.

Keakuratan dari pengukuran bergantung pada bagaimana panas berpindah ke

elemen yang diukur panasnya tersebut.

Perpindahan panas erat kaitannya dengan suhu. Suhu bisa didefinisikan

sebagai derajat termal yang disebabkan oleh gerakan molekul pada suatu materi.

Perubahan gerakan molekul pada zat cair atau gas akan menyebabkan perubahan

tekanan dan volume sedangkan pada benda padat akan terjadi perubahan dimensi.

Suhu diindikasikan dengan alat ukur yang menunjukkan suhu dari elemen

yang diukur, bukan suhu dari medium yang kontak langsung dengan elemen tersebut.

Keakuratan dari pengukuran bergantung pada bagaimana panas berpindah ke elemen

yang diukur panasnya tersebut. Suhu memasuki alat tersebut yang nantinya akan

mengukur elemen tersebut setelah pergantian panas mencapai titik ekuilibrium.

II.2 Daya Hantar Panas

Daya hantar panas pada beberapa benda dapat dihitung. Daya hantar panas

sedikit mengalami perubahan akibat pengaruh suhu, akan tetapi dalam beberapa

penggunaan hal ini dapat danggap tetap pada beberapa bahan tertentu.

Sebagian besar bahan pangan mengandung kadar air yang cukup tinggi, dan

oleh karena daya hantar panas air lebih kurang 0,35 BTU/kaki jam °F di atas 32°F ,

maka daya hantar panas bahan-bahan panagn juga di sekitar itu.

II.3 Penguapan

Penguapan adalah proses yang sering dipergunakan oleh ahli pengolahan

pangan. Beberapa jenis pangan dapat dikonsumsi sebagai cairan pemerasan hasil

pertanian antara lain berupa jus, sari buah, nira maupun susu yang langsung

merupakan hasil produk ternak.

Faktor dasar yang mempengaruhi laju penguapan adalah :

Laju panas pada waktu dipindahkan ke bahan cair.

Jumlah panas yang dibutuhkan untuk menguapkan setiap pound cair.

Suhu maksimum yang diperkenankan untuk bahan cair.

Tekanan pada saat penguapan terjadi.

Perubahan lain yang mungkin terjadi di dalam bahan selama proses

penguapan berlangsung.

Sebagai suatu bagian proses di dalam pabrik, secara prinsip alat penguapan

mempunyai 2 fungsi yaitu merubah panas dan memisahkan uap yang terbentuk dari

bahan cair.

Ketentuan-ketentuan yang penting pada praktek penguapan adalah :

Suhu maksimum yang diperkenankan, yang sebagian besar di bawah

212°F

Promosi perputaran bahan cair melalui permukaan pindah panas untuk

mempertahankan koefisisen pindah panas yang tingi dan untuk

menghindari setiap pemanasan lokal yang terlalu tinggi.

Kekentalan bahan cair yang selalu meningkat dengan cepat karena

meningkatnya jumlah bahan yang tidak telarut.

Setiap kecenderungan untuk berbusa yang akan mempersulit pemisahan

bahan cair dengan uap.

II.4 Evaporator (alat penguapan)

Alat penguapan yang dibuat khas dari 3 bagian yang penting, yaitu penukar

panas, bagian penguapan tempat bahan cair dididihkan dan diuapkan, dan alat

pemisah, tempat uap meninggalkan bahan cair keluar ke alat pengembun atau ke

peralatan lain.

Pada sebagian besar alat penguapan, ketiga bagian ini diletakkan dalam suatu

silinder tegak. Di tengah-tengah silinder terdapat bagian pemanasan uap, dengan

beberapa pipa, melalui bagian ini tempat yang akan diuapkan timbul. Pada bagian

puncak silinder terdapat plat yang membiarkan uap terlepas, akan tetapi butir-butir

kecil yang mungkin terbawa uap dari permukaan bahan cair ditahan.

Pada bagian pengukur panas disebut celendria pada jenis alat penguap ini, uap

diembunkan di dalam pembungkus dan bahan cair yang akan diuapkan dididihkan

pada bagian dalam pipa dan di dalam ruangan di atas piringan pipa palig atas.

Tahanan terhadap aliran panas ditimbulkan oleh uap dan koefisien lapisan bahan cair,

dan juga oleh bahan pipa. Perputaran bahan cair sangat mempengaruhi laju

penguapan, akan tetapi kecepatan dan koefisien pindah panas keseluruhan yang telah

dilaporkan untuk alat penguapan antara 300-600 BTU/kaki2 jam°F (1500 kcal/m2jam

°C). untuk penguapan air destilasi di dalam alat penguapan dengan pipa tegak dan

dengan panas diberikan oleh uap yang diembunkan.

Ketika proses penguapan berlangsung, bahan cair yang tertinggal menjadi

lebih pekat dan karena oleh peningkatan kepekatan ini, maka suhu didih meningkat.

Kenaikan suhu didih mengurangi penurunan suhu yang diperkenankan apabila

dianggap tidak ada perubahan pada sumber panas. Laju pindah panas keseluruhan

juga akan menurun. Demikian juga dengan kekentalan bahan cair akan meningkat,

sering sangat tinggi, dan ini mempengaruhi perputaran dan koefisien pindah panas

kembali menjadi lebih rendah daripada laju pendidihan.

Komplikasi lain yaitu bahwa pengukuran koefisien pindah panas keseluruhan

telah dijumpai bervariasi dengan penurunan suhu yang sebenarnya, sehingga desain

sebuah alat penguapan secara teoritis tidak dapat dielakkan tergantung pada

ketidaktentuan yang sangat luas. Pindah panas dalam alat penguapan diatur oleh

persamaan pindah panas untuk pendidihan bahan cair dan dengan persamaan

konveksi serta konduksi. Panas yang harus dihasilkan dari sumber, pada suhu yang

sesuai dan dalam beberapa hal sumber adalah uap. Uap diperoleh baik langsung dari

boiler atau dari suatu tahapan penguapan dalam alat penguapan lain.

BAB III

METODOLOGI PENGAMATAN DAN PENGUKURAN

3.1 Alat dan Bahan

Alat yang digunakan yaitu :

Labu destilasi Baskom

Kolom vigreux Timbangan

Thermometer Cawan ukur

Kondensor Pisau

Labu penampung Kompor listrik

Kawat

Tiang statif

Bahan yang digunakan, yaitu :

400 mL air

daun salam

vaseline

3.2 Prosedur Percobaan

1. Menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan.

2. Praktikum dilakukan bersama-sama, namun dilakukan pembagian

tugas.

3. Memasang dan menyusun alat sesuai gambar yang tertera pada

modul.

4. Mengiris tipis daun salam

5. Mengukur air sebanyak 400ml

6. Mengukur suhu awal air.

7. Memasukkan air dan daun salam ke dalam labu destilasi.

8. Memasangkan termometer di atas labu ukur

9. Menjalankan proses pendinginan dan pemanasan.

10. Mengukur suhu dan kondensat setiap selang 2 menit.

11. Menghitung laju kalor, laju kondensat dan log mean temperatur.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1Table hasil pengamatanwaktu Suhu (oC) V kondensat0 29 02 21 04 21 06 21 08 29,5 010 30 012 31 014 32 016 33 018 35 020 36 022 37 024 38 026 40,5 028 45 030 52 032 58 034 70,5 036 92,5 2,338 93 440 93 642 93 944 93 11,546 93 14,548 93 17,550 93,5 19,852 93,5 22,654 93,5 2556 - -58 - -60 - -

Data Hasil Praktikum :

Volume air dalam gelas ukur = 300 ml

Volume wadah = ¼ π d t = ¼ . π 35 ( 9 ) = 247,4 cm3

Diameter wadah = 35 cm

Tinggi air dalam wadah = 9 cm

Diameter pipa = 3cm

Panjang pipa = 36,5 cm

Luas pipa ( π d ) p = 344 cm2

Suhu air dalam wadah ( Tc1 ) = 24 0C

Massa daun salam = 8 g

Suhu kondensat = 26 0C

Suhu awal air (Tc1) =24oC

Suhu akhir air ( Tc2 ) = 25 0C

Volume kondensat = 25 ml

Massa air = m = ρ .v = 1g/cm3 x 300 ml = 300g

Massa Kondensat ( m = ρ .v ) = 1g/cm3x25 ml = 25 g

Perhitungan :

Heat Balance

Panas spesifik air, Cp = 4,19 kJ/kg oC

Gunakan tabel uap.

Pemanasan :

Suhu air awal (Tc1) :

Suhu air akhir (Tc2) :

Tair = Tc2 – Tc1 = 25oC – 24oC = 1oC

Banyaknya air : 300 ml =300gram=0,3 kg

a. Hitung pindah panas permenit

Qair = m . Cp . ∆T

= 0,3 kg . kJ/kgoC. 1 °C

= 1,257 kJ

Laju Kalor = Qair / t(menit)

= 1,257 kJ / 54 = 0,0233 kJ/menit

b. Hitung uap yang didinginkan (teoritis)

Q = m . U

Q = 0,3 kg x 2260 kJ/kg = 678 kJ

Pendinginan :

Suhu uap awal (Th1) :

Suhu kondensat (Th2) :

Volume kondensat : 25 ml

Laju Kondensat = Volume kondensat / Waktu

= 25 ml / 54 menit = 0,46 ml/menit

a. Hitung pindah panas permenit ( Kondensat )

Q/t = m . Cp . ∆T

= 0,025 kg . 4,19 kJ/kg°C . 1 °C = 0,105 kJ/ 54menit

= 1,94 kJ/menit

Luas Area

Apipa = π.d.p = 344 cm2 = 344 . 10-4 m2

LMTD

T1 = Th1 – Tc1 = 93,5 - 24 =69,5

T2 = Th2 – Tc2 = 92,5 - 25 =67,5

∆TLMTD = = = =66,67

Perbandingan Qair dan Qb

Q air = Qbahan

m. Cp. Tair = m. Cp. Tb + m. U

0,3kg. 4,19kJ/kg . 1 = 0,025 kg .4,19 kJ/kg°C.1 + 0,02. U

1,257 kJ = 0,105 kJ + 0,02kg U

U = 57,6 kJ/kg

Laju pindah panas air

Laju pindah kondensat (Debit kondensat)

4.2Pembahasan

Pembahasan pada praktikum satuan operasi industri tentang pindah panas

pada praktikum kali ini menggunakan alat paraktikum yang cukup banyak dan harus

menggunakan ketelitian karena alat yang digunakan pada praktikum kali ini sangat

mahal harganya. prosses pindah panas adalah Perbedaan suhu antara sumber panas

dan penerima panas merupakan gaya tarik dalam pindah panas. Apabila suhu

meningkat, maka akan meningkatkan juga gaya tarik sehingga kecepatan pindah

panas akan meningkat. Perbedaan suhu antara sumber panas dan penerima panas

merupakan gaya tarik dalam pindah panas. Peningkatan perbedaan suhu akan

meningkatkan gaya tarik sehingga meningkatkan kecepatan pindah panas. Panas yang

melalui satu badan dari badan lain, pindah menembus beberapa perantara, yang pada

umumnya memberikan penahanan pada aliran panas. Ketika proses penguapan

berlangsung, bahan cair yang tertinggal menjadi lebih pekat dan karena oleh

peningkatan kepekatan ini, maka suhu didih meningkat. Kenaikan suhu didih

mengurangi penurunan suhu yang diperkenankan apabila dianggap tidak ada

perubahan pada sumber panas. Laju pindah panas keseluruhan juga akan menurun.

Demikian juga dengan kekentalan bahan cair akan meningkat, sering sangat tinggi,

dan ini mempengaruhi perputaran dan koefisien pindah panas kembali menjadi lebih

rendah daripada laju pendidihan.

BAB V

Kesimpulan dan saran

5.1 Kesimpulan

1. Perpindahan panas merupakan satuan operasi yang sangat penting

diantaranya dalam proses pasteurisasi, sterilisasi, pendinginan, pembekuan,

penguapan, pengeringan.

2.Proses pindah panas terjadi karena adanya perbedaan suhu

5.2 Saran

Saran untuk praktikum kali ini mungkin alat dan bahan yang digunakan harus

menggunakan alat yang cukup agar setiap kelompok memiliki hasil yang berbeda-

beda.

DAFTAR PUSTAKA

Charm, S.E.1971.Fundamentals of Food Engineering. AVI Publishing Company. Westport.Connecticut.

R.L Earle.1983. Unit Operations in Food Processing. NZIFST Inc.

Toledo T., Romeo. 1979. Fundamentals of Food Process Engineering.AVI Publishing Company.Westport, Connecticut.

http://lianuraini.blogspot.com/2010/04/kalor-yang-berpindah-pindah-tempat.html

http://www.bahankuliah.info/pdf/pindah-panas-konduksi.html

kimia.upi.edu/utama/bahanajar/kuliah.../halaman_11.html

www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia...kimia.../destilasi/

www.niroinc.com/evaporators.../evaporation_systems.asp

LAMPIRAN