harga koefisien perindahan panas overall U system dua fluida didalam alat penukar panas
Plate and Frame
, mempelajari pengaruh variable laju alir fluida, temperature fluida, dan arah aliran terhadap
koefisien perpindahan panas overall U, serta membandingkan untuk kerja
counter current
dan
co-current
.
1.4 Ruang Lingkup
Ruang lingkup percobaan perpindahan panas yakni mengggunkan metode konveksi dan cara kerja
counter current dan co-current, serta menggunakan bahan sedikit zat warna kalium permanganate dan
air sebagai fluida panas dan dingin. Percobaan perpindahan panas dilakukan di Laboratorium
Operasi Teknik Kimia, Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sultan Ageng
Tirtayasa.
2. Tinjauan Pustaka
2.1 Proses Perpindahan Kalor
Perpindahan kalor dapat disefinisikan sebagai suatu prose berpindahnya suatu energy kalor dari
suatu daerah ke daerah lain akibat adanya perbedaan suhu pada daerah tersebut
[1]
. Macam-macam perpindahan kalor, yaitu :
a. Perpindahan Kalor Secara Konduksi
Perpindahan kalor secara konduksi adalah proses perpindahan kalor dimana kalor mengalir
dari daerah yang bersuhu tinggi ke daerah yang bersuhu rendah dalam suatu medium padat atau
antara medium-medium yang berlainan yang bersinggung secara langsung. Secara unum laju
aliran kalor secara konduksi dapat dihitung dengan rumus berikut
[2]
: = −�� �……………………….
Keterangan : = laju alir kalor W
� = konduktivitas termal bahan Wm
2
. C
� = luas penampang m
2 �
�
= laju perubahan T terhadap jarak dalam arah aliran panas x.
b. Perpindahan Kalor Secara Konveksi
Perpindahan kalor secara konveksi adalah proses transport energy dengan kerja gabungan dari
konduksi kalor, penyimpangan energy dan gerakan mencampur. Konveksi sangat penting sebagai
mekanisme peerpindahan energy antara permukaan benda padat dan cair atau gas. Perpindahan kalor
secara konveksi dari suatu permukaan yang suhunya diatas suhu fluida disekitarnya berlangsung dalam
beberapa tahap. Pertama, kalor akan mengalir dengan cara konduksi dari permukaan ke pertikel-
partikel fluida yang berbatasan. Energy yang berpindah dengan cara demikian akan menaikan
suhu dan energy dalam partikel-partikel fluida tersebut. Kedua, partikel-partikel tersubut akan
bercampur dengan partikel-partikel fluida lainnya
[3]
. Persamaan untuk perpindahan panas secara
konveksi yaitu : = ℎ . �. ∆ … … … … … … … … . .
Keterangan : = laju perpindahan kalor secara konveksi W
ℎ = koefisien perpindahan kalor koneksi Wm
2
. C
� = Luas perpindahan kalor m
2
∆ = Perbedaan temperature C
c. Perpindahan Kalor Secara Radiasi
Pada proses radiasi, panas diubah menjadi gelombang elektromagnetik yang merambat tanpa
melalui ruang media penghantar. Jika elombang tersubut mengena suatu benda, maka gelombang
dapat mengalami transisi diteruskan, refleksi dipantulkan, dan absorpsi diserap dan menjadi
kalor. Hal itu tergantung pada jenis benda.
Menurut hukum Stefan Boltzman tentang radiasi panas dan berlaku hanya untuk benda hitam,
bahwa kalor yang dipancarkan dari benda hitam dengan laju yang sebanding dengan pangkat empat
temperature absolut benda itu dan berbanding lurus dengan permukaan benda. Secra matematis dapat
ditulis sebagai berikut
[3]
: = �. �.
… … … … … … … … … . .
2.2 Alat Penukar Panas
Alat penukar panas adlah alat yang digunakan untuk memindahkan panas dapat
berfungsi sebagai pemanas maupun pendingin. Penukar panas dirancang sebisa mungkin agar
pepindahan panas antara fluida dapat berlangsung secara efiesien. Penukaran panas terjadi karena
adanya kontak balik antara fluida terdapat dinding yang memisahkannya maupun keduanya bercampur
langsung direct contact.
Terdapat dua aliran penukaran panas yaitu penukaran panas dengan aliran searah co-current
dan penukaran panas dengan aliran berlawanan arah counter-current.
a. Aliran
Co-Current
Penukaran panas jenis ini, kedua fluida dingin dan panas masuk pada sisi penukar yang
sama, mengalir dengan arah yang sama dan keluar pada sisi yang sama pula. Karakter penukar panas
jenis ini, temperature fluida dingin yang keluar dari alat penukar panas, sehingga diperlukan media
pendingin pemanas yang banyak.
Gambar 1. Profil temperature aliran Co-Current
[1]
Neraca panas yang terjadi : � .
− = �
ℎ
.
ℎ
−
ℎ
… … … Dengan asumsi nilai kapasitas panas spesifik
�
fluida dingin dan panas konstan, tidak ada kehilangan panas ke lingkungan serta keadaan
steady state,
maka kalor yang dipindahkan. = . �. ∆
�
… … … … … … …
b. Aliran
Counter Current
Penukar panas jenis ini, kedua fluida panas dan dingin masuk dan keluar pada sisi yang
berlawanan. Temperatur fluida dingin yang keluar dari penukar panas lebih tinggi dibandingkan
temperature fluida panas yang keluar dari penukar kalor, sehingga dianggap lebih baik dari aliran
searah. Gambar 2. Profil termperatur aliran
counter- current.
2.3
Plate and Frame Heat Exchanger
Alat penkar panas ini terdiri dari pelat-pelat tegak lurus, bergelombang atau profil lainnya. Pemisahan
antara pelat tegak lurus dipasang penyekat lunak. Pelat
–pelat dari sekat ditentukan oleh suatu perangkat penekan yang pada setiap sudut pelat
terdapat lubang pengalih fluida, fluida mengalir pada sisi yang lain, sedangkan fluida yang lain
mengalir melalui lubang dan ruang pada sisi sebelahnya karena ada sekat
[4]
.
Gambar 3. Desain
Plate and Frame Heat Exchanger
3. Metodelogi Penelitian
