Sementara jika didefenisikan pada permukaan luar, maka persamaan yang akan digunakan adalah:
1 2
ln 1
1 A
h Lk
r r
A h
A U
i o
i i
o o
+ +
=
π ………..2.24
Dengan menggunakan defenisi luas permukaan, maka koefisien perpindahan panas menyeluruh pada sisi luar pipa adalah:
1 ln
1 1
h k
r r
r r
r h
U
i o
i o
i o
+ +
= ………..2.25
2.4.1 Faktor Kerak Fouling Factor
Pada persamaan menghitung koefisien perpindahan panas menyeluruh yang ditampilkan pada persaman untuk plat datar dan persamaan 2.23 dan 2.25
untuk bidang yang berbentuk silinder adalah untuk kasus-kasus dimana permukaan APK masih mulus atau kondisi baru. Pada umumnya, setelah
beroperasi beberapa lama pada permukaan APK akan terdapat lapisan. Jika sebuah permukaan dialiri fluida secara terus-menerus, misalkan fluidanya air,
maka setelah beberapa lama di permukaan akan timbul suatu lapisan yang bisa diistilahkan dengan kerak. Untuk memperhitungkan efek dari lapisan kerak ini
digunakan fouling factor. Lapisan kerak ini semakin lama akan semakin tebal dan akan mempengaruhi koefisien perpindahan panas diantara kedua aliran fluida.
Dengan bahasa yang berbeda dapat dituliskan sebagai berikut: kerak ini dapat
Universitas Sumatera Utara
dianggap menjadi permukaan padat tambahan yang akan memisahkan permukaan bidang dengan aliran fluida. Yang pasti, kerak ini akan mengurangi laju
perpindahan panas antara kedua fluida. Pada permukaan plat datar persamaan koefisien perpindahan panas
menyeluruh dengan memasukkan koefisien kerak dapat dituliskan menjadi:
o fo
fi i
h R
k d
R h
U 1
1 1
+ +
+ +
=
………..2.26
Dimana
fi
R
dan
fo
R
adalah tambahan tahanan termal akibat kerak, masing- masing pada permukaan dalam dan permukaan luar.
Banyak faktor yang mempengaruhi terbentuknya kerak pada permukaan suatu bidang APK, beberapa yang umum disebutkan adalah kecepatan fluidanya
mengalir dan jenis fluida yang mengalir. Semakin cepat fluida mengalir akan mengurangi kemungkinan terjadinya kerak. Semakin bersih fluida yang mengalir
dari kotoran maka semakin kecil kemungkinan terjadinya kerak. Seandainya fluida yang digunakan pada suatu APK adalah air yang tersedia di suatu daerah,
maka kandungan air tersebut akan mempengaruhi terjadinya kerak pada APK tersebut nantinya. Pada Tabel 2.3 ditampilkan beberapa besaran faktor kerak yang
diteliti di Amerika Serikat.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.3 Faktor dan koefisien konveksi lapisan kerak Himsar Ambarita, 2011
No Fluida kerja
Koef. kon [Wm
2 o
C] Faktor kerak, R
f
[m
2 o
CW]
1 Air sungai
3000-12000 0,003-0,0001
2 Air laut
1000-3000 0,001-0,0003
3 Air pendingin Cooling
tower 3000-6000
0,0003-0,00017 4
Air Kota bersih 3000-5000
0,0003-0,0002 5
Air Kota sedang 1000-2000
0,001-0,0005 6
Uap kondensasi 1500-5000
0,00067-0,0002 7
Uap bebas minyak 4000-10000
0,0025-0,00001 8
Uap mengandung minyak 2000-5000
0,0025-0,0002 9
Larutan garam dingin 3000-5000
0,0003-0,0002 10
Udara dan gas buang industri
5000-10000 0,0002-0,00001
11 Asap flue gas
2000-5000 0,0005-0,0002
12 Uap organik
5000 0,0002
13 Cairan organik
5000 0,0002
14 Hidrokarbon ringan
5000 0,0002
15 Hidrokarbon berat
2000 0,0005
16 Fluida organik mendidih
2500 0,0004
17 Fluida organik
mengembun 5000
0,0002 18
Heavy transfer fluids 5000
0,0002 19
Larutan garam 3000-5000
0,0003-0,0002
Sampai saat ini belum dijumpai penelitian yang mempublikasikan berapa sebenarnya faktor kerak yang sesuai dengan kondisi air yang ada di Indonesia.
Universitas Sumatera Utara
Misalnya, data pada tabel menyebutkan bahwa fouling factor untuk air kota yang bersih sekitar 3000 – 5000. Hal ini belum tentu sesuaicocok untuk air PAM yang
ada di Indonesia. Meskipun masih diperlukan penelitian lanjutan, tetapi data pada Tabel 2.3 tetap masih dapat digunakan untuk kondisi di Indonesia. Hal ini khusus
untuk air, sementara untuk fluida lain seperti Hidrokarbon data itu dapat langsung digunakan.
2.4.2 Nilai koefisien perpindahan panas menyeluruh
