4.12. PENUKAR PANAS

4.12.1. PendahuluanPenukar panas atau dalam industri kimia populer dengan istilah

bahasa Inggrisnya, heat exchanger (HE), adalah suatu alat yangmemungkinkan perpindahan panas dan bisa berfungsi sebagai pemanasmaupun sebagai pendingin. Biasanya, medium pemanas dipakai uap lewat panas (super heated steam) 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 begitu saja. 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.

1234567891011121314151617

4.12.2. Tabung dan Selongsong (Shell and Tube)

Jenis umum dari penukar panas, biasanya digunakan dalam kondisi

tekanan relatif tinggi, yang terdiri dari sebuah selongsong yang didalamnya

disusun suatu anulus dengan rangkaian tertentu (untuk mendapatkan luas

permukaan yang optimal). Fluida mengalir di selongsong maupun di anulus

sehingga terjadi perpindahan panas antar fluida dengan dinding anulus

sebagai perantara. Beberapa jenis rangkaian anulus misalnya; triangular,

segiempat, dll.

Gambar 4.85. Aliran pada alat penukar panas tabung dan selongsong

4.12.3. Jenis Plat

Contoh lainnya adalah penukar panas jenis plat. Alat jenis ini terdiri dari

beberapa plat yang disusun dengan rangkaian tertentu, dan fluida yang

mengalir diantaranya.

4.12.4. Dasar Teori

1. Pengertian Perpindahan Panas

Alat penukar kalor merupakan suatu alat yang menghasilkan

perpindahan panas dari suatu fluida yang temperaturnya lebih tinggi ke

fluida yang temperaturnya lebih rendah. Proses perpindahan panas tersebut

dapat dilakukan secara langsung dan tidak langsung. Maksudnya ialah :

1819202122232425

262728

29

30313233

34

35

363738394041

a. Alat penukar kalor kontak langsung

Pada alat ini fluida yang panas akan bercampur secara langsung dengan

fluida dingin (tanpa adanya pemisah) dalam suatu bejana atau ruangan.

Misalnya ejector, daerator dan lain-lain.

b. Alat penukar kalor kontak tak langsung

Pada alat ini fluida panas tidak berhubungan langsung (indirect contact)

dengan fluida dingin. Jadi proses perpindahan panasnya itu mempunyai

media perantara, seperti pipa, plat, atau peralatan jenis lainnya.

Misalnya kondensor, ekonomiser air preheater dan lain-lain.

2. Cara-cara Perpindahan Panas

Perpindahan panas dapat didefinisikan sebagai berpindahnya energi

dari satu tempat ke tempatnya sebagai akibat dari perbedaan temperatur

antara tempat-tempat tersebut. Pada umumnya perpindahan panas dapat

berlangsung melalui 3 cara yaitu secara konduksi, konveksi, radiasi. Untuk

alat penukar kalor tipe spiral ini lebih ditekankan pada perpindahan panas

secara konveksi sehingga pembahasannya tidak menjelaskan tentang

perpindahan panas secara konduksi dan radiasi.

Konveksi adalah proses transport energy dengan kerja gabungan

dari konduksi panas, penyimpanan energy dan gerakan mencampur fluida.

Perpindahan panas konveksi menurut cara menggerakkan alirannya

diklasifikasikan dalam konveksi bebas dan konveksi paksa. Dikatakan

sebagai konveksi bebas (free/ natural convection) apabila gerakan

mencampur diakibatkan oleh perbedaan kerapatan massa jenis yang

disebabkan oleh gradien suhu, contohnya gerakan yang terlihat pada air

yang sedang dipanaskan. Sedangkan apabila gerakan fluida disebabkan

kerena adanya energi dari luar seperti pokpa atau kipas maka disebut

sebagai konveksi paksa (forced convection), misalnya pendinginan radiator

dengan udara yang dihembuskan oleh kipas.

Laju perpindahan panas konveksi antara suatu permukaan dan suatu

fluida dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut

Qc = hc.A.dT

Dimana

Qc = Laju perpindahan panas dengan cara konveksi (Watt)

Hc = Koefisien perpindahan panas konveksi (W/m2K)

A = Luas penampang aliran permukaan dan fluida (m2)

dT = Perbedaan suhu antara permukaan dan fluida (K)

424344454647484950

51

52

535455565758596061626364656667686970717273747576777879

Keefektifan perpindahan panas dengan cara konveksi tergantung

sebagian besarnya gerakan mencampur fluida. Sehingga studi perpindahan

konveksi didasarkan pada pengetahuan tentang ciri-ciri aliran fluida.

4.12.5. Pemeriksaan Peralatan Penukar Panas

Pada alat penukar kalor ini, kedua fluida mengalir pada dua jalur yang

berbeda dan kedua jalur dipisahkan oleh satu plat. Plat yang digunakan

adalah dari bahan tembaga. Hal ini dengan pertimbangan bahan plat dan

bahan tembaga mempunyai harga konduktivitas (thermal) yang tinggi

sehingga mempunyai kemampuan menghantarkan panas yang baik.

Pemeriksaan dilakukan sebagai berikut :

• Melakukan pemeriksaan pada sekat aliran fluida yang terbuat dari

tembaga, untuk pemeriksaan kebocoran.

• Melakukan pengecekan pada saluran fluida panas dan fluida dingin, jika

ada kotoran yang menyumbat harus dibersihkan terlebih dahulu,

sehingga aliran fluida dapat lancar.

• Kedua jalur plat ini juga harus diperiksa agar terjadi pertukaran panas

antara kedua fluida tersebut agar fluida panas secara optimum akan

mengalami penurunan temperatur sedangkan fluida dingin akan

mengalami kenaikan temperatur.

• Pemeriksaan pendahuluan sangat penting dikarenakan perbedaan

temperatur fluida pada saat masuk dan keluar alat untuk pengambilan

data menghitung q (laju aliran panas) yang terjadi pada alat penukar

kalor, sehingga pemeriksaan pendahuluan sangat penting.

4.12.6. Perawatan Peralatan Penukar Panas

Peralatan penukar panas sederhana terdiri dari :

a. 1 unit Heat Exchanger 1 unit

b. Thermometer Digital 1 buah

c. Stop Watch 1 buah

d. Selang air

Langkah-langkah perawatan sebagai berikut :

a. Buka penuh katup-katup

b. Kemudian tutup penuh katup-katup

c. Dicoba mengalirkan fluida dingin dengan menggunakan katup dan atur

debitnya dengan mengatur katup

808182

83

84

858687888990919293949596979899100101102103104

105

106

107108

109110111112113114

d. Dicoba mengalirkan fluida panas dengan menggunakan pompa dan atur

debitnya dengan mengatur katup

e. Perawatan pada aliran searah, apabila bukaan katup semakin

dipersempit maka kecepatan pada aliran fluida panas dan fluida dingin

akan semakin lambat, sehingga kinerja peralatan dapat optimum.

115116117118119

120