Analisis dan simulasi efektifitas alat penukar kalor tabung sepusat aliran berlawanan dengan variasi temperaturairpanas yang mengalir dalam tabung dalam (tube)

ANALISIS DAN SIMULASI EFEKTIFITAS ALAT PENUKAR
KALOR TABUNG SEPUSAT ALIRAN
BERLAWANANDENGAN VARIASI TEMPERATUR AIR
PANAS YANG MENGALIR DIDALAM TABUNG DALAM
(TUBE)

SKRIPSI

Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Oleh :

WILSON
NIM : 110401146

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015

i

ABSTRAK

Pemakaian alat penukar kalor sudah meluas sekarang ini dan dapat dikatakan sebagai
salah satu cara untuk meningkatkan efektifitas dan kualitas produk dengan cara
memanfaatkan panas buangan sebagai pemanas ataupun sebaliknya memanfaatkan sisa
udara suhu rendah sebagai pendingin. Penelitian ini berpusat pada analisa dan simulasi
dari alat penukar kalor tabung sepusat dengan aliran berlawanan dengan memvariasikan
temperatur fluida panas yang masuk kedalam tabung dalam (tube) pada debit aliran yang
konstan. Dari penelitian ini diperoleh efektifitas APK dengan perhitungan metode NTU,
perhitungan data di lapangan, dan perhitungan secara simulasi software Ansys Fluent.
Untuk perhitungan metode NTU diperoleh efektifitas APK minimum adalah 3,99747 %
pada temperatur fluida panas masuk (Th,i) 40 °C dan temperatur fluida dingin masuk (Tc,i)
32 °C pada debit masuk fluida panas 180l/jam dan debit masuk fluida dingin 180l/jam.
Sedangkan efektifitas APK maksimum adalah 6,53259 % pada temperatur fluida panas
masuk (Th,i) 55 °C dan temperatur fluida dingin masuk (Tc,i) 32 °C pada debit masuk
fluida panas 360 l/jam dan debit masuk fluida dingin 300 l/jam. Untuk perhitungan data
di eksperiment diperoleh efektifitas APK minimum adalah 4,6287 % pada temperatur

fluida panas masuk (Th,i) 40 °C dan temperatur fluida dingin masuk (Tc,i) 32 °C pada debit
masuk fluida panas 180 l/jam dan debit masuk fluida dingin 180 l/jam. Sedangkan
efektifitas APK maksimum adalah 31,00435 % pada temperatur fluida panas masuk (Th,i)
55 °C dan temperatur fluida dingin masuk (Tc,i) 32 °C pada debit masuk fluida panas 180
l/jam dan debit masuk fluida dingin 420 l/jam. Untuk perhitungan simulasi Ansys Fluent
diperoleh efektifitas APK minimum adalah 6,7116 % pada temperatur fluida panas masuk
(Th,i) 40 °C dan temperatur fluida dingin masuk (Tc,i) 32 °C pada debit masuk fluida panas
180l/jam dan debit masuk fluida dingin 180 l/jam. Sedangkan efektifitas APK maksimum
adalah 17,16578 % pada temperatur fluida panas masuk (Th,i) 50 °C dan temperatur fluida
dingin masuk (Tc,i) 32 °C pada debit masuk fluida panas 240 l/jam dan debit masuk fluida
dingin 300 l/jam.
Kata Kunci : Efektifitas, Alat penukar kalor tabung sepusat, temperatur masuk dan keluar.

ABSTRACT

ii

The usage of heat exchangers is widely used nowadays and could be said as one of the
methods to increase of effectiveness and quality of the products by using wasted heat as
heater or using wasted cool air as cooler. This research is focused on the analysis and

simulation of the counterflow concentric tubes heat exchanger by giving variation on the
inlet hot fluid that enter the tube at constant flow. This result of this research is procured
by using NTU method, calculating effectiveness from the site, and simulation in Ansys
Fluent. By using NTU method, the minimum effectiveness is obtained 3,99747 % at hot
fluid inlet (Th,i) 40 °C and cold fluid inlet (Tc,i) 32 °C at 180 l/h hot fluid flow rate and 180
l/h cold fluid flow rate. The maximum effectiveness is obtained 6,53259 % at hot fluid
inlet (Th,i) 55 °C and cold fluid inlet (Tc,i) 32 °C at 360 l/h hot fluid flow rate and 300 l/h
cold fluid flow rate. By calculating effectiveness experimentally, the minimum
efectiveness is obtained 4,6287 % at hot fluid inlet (Th,i) 40 °C and cold fluid inlet (Tc,i)
32°C at 180 l/h hot fluid flow rate and 180 l/h cold fluid flow rate. The maximum
efectiveness is obtained 31,00435 % at hot fluid inlet (Th,i) 55 °C and cold fluid inlet (Tc,i)
32 °C at 180 l/h hot fluid flow rate and 420 l/h cold fluid flow rate. By simulation in
Ansys Fluent, the minimum effectiveness is obtained 6,71166 % at hot fluid inlet (Th,i) 40
°C and cold fluid inlet (Tc,i) 32°C at 180 l/h hot fluid flow rate and 180 l/h cold fluid flow
rate. The maximum effectiveness is obtained 15,34575 % at hot fluid inlet (Th,i) 40 °C
and cold fluid inlet (Tc,i) 32 °C at 240 l/h hot fluid flow rate and 300 l/h cold fluid flow
rate.
Keyword : Effectiveness, Concentric Tube Heat exchanger, inlet and outlet temperature
of fluid.

iii

KATA PENGANTAR

Segala puji, syukur, dan hormat penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa
atas berkat dan penyertaan-Nya sehingga penulis bisa menyelesaikan skripsi ini
sebagai syarat kelulusan tingkat Strata Satu di Departemen Teknik Mesin Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara.
Skripsi ini berjudul “Analisis dan simulasi efektifitas alat penukar kalor
tabung sepusat aliran berlawanan dengan variasi temperaturairpanas yang
mengalir dalam tabung dalam (tube)”. Dalam penulisan skripsi ini, banyak
tantangan dan hambatan yang penulis hadapi, baik secara teknis maupun non
teknis. Penulis telah berupaya keras dengan segala kemampuan dan penyajian,
baik dengan disiplin ilmu yang diperoleh, serta bimbingan dan arahan dari Dosen
Pembimbing.
Selama penulisan skripsi ini, penulis juga mendapatkan bantuan dari
berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis tidak lupa mengucapkan terima kasih
kepada :
1. Kedua Orang Tua penulis,Ricky Tang, SS dan Pipi Rohani Leo yang tidak
henti memberikan semangat dan motivasi serta doa sehingga penulis dapat

menyelesaikan skripsi ini.
2. Bapak Prof. Dr. Ir. Farel H. Napitupulu, D.E.A.selaku dosen pembimbing
yang sudah membimbing dan memberikan solusi dalam berbagai
permasalahan yang penulis hadapi dalam proses penyelesaian skripsi ini.
3. Bapak Tulus B. Sitorus yang turut membimbing dan memberikan solusi
dalam berbagai permasalahan yang penulis hadapi dalam proses
penyelesaian skripsi ini.
4. Bapak Dr.Ing.Ir.Ikwansyah Isranuri, selaku Ketua Departemen Teknik
Mesin Fakultas Teknik USU.
5. Bapak/Ibu Staff Pengajar dan Pegawai di Departemen Teknik Mesin USU.
6. Binsen Wijaya, selaku rekan skripsi atas kesetiaan dan semangatnya di
masa suka maupun duka dalam menghadapi setiap permasalahan.
7. Kakak penulis , Shirleen Tang, atas semangat dan doa yang diberikan.

iv

8. Bang Lawrencius dan Bang Wiranata Sinurat yang terus memberikan
wawasan dan semangat kepada penulis dan rekan – rekan.
9. Keluarga Besar Teknik Mesin USU Stambuk 2011, juga rekan-rekan yang
tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu yang telah memberikan masukan

kepada penulis, SOLIDARITY FOREVER, MESIN JAYA!

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna.Oleh karena
itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi
penyempurnaan dimasa mendatang.
Akhir kata, penulis berharap skripsi ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Terima kasih.

Medan, Juli 2015
Penulis

WILSON
NIM. 110401146

v

DAFTAR ISI

ABSTRAK ........................................................................................................................... i
ABSTRACT......................................................................................................................... i

KATA PENGANTAR ....................................................................................................... iii
DAFTAR ISI....................................................................................................................... v
DAFTAR GAMBAR .........................................................................................................vii
DAFTAR TABEL............................................................................................................... x
DAFTAR NOTASI .............................................................................................................xi
BAB I PENDAHULUAN ................................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang .......................................................................................................... 1
1.2 Tujuan Penelitian ...................................................................................................... 2
1.3 Batasan Masalah Penelitian ...................................................................................... 2
1.4 Manfaat Penelitian .................................................................................................... 3
1.5 Metodologi Penulisan ............................................................................................... 3
1.6 Sistematika Penulisan ............................................................................................... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA......................................................................................... 5
2.1 Teori Dasar Alat Penukar Kalor................................................................................ 5
2.2 Jenis Alat Penukar Kalor........................................................................................... 5
2.3 Klasifikasi Alat Penukar Kalor ................................................................................. 8
2.4 Jenis-Jenis Perpindahan Panas ................................................................................ 17
2.4.1 Konduksi .......................................................................................................... 17
2.4.2 Konveksi .......................................................................................................... 18
2.4.3 Radiasi.............................................................................................................. 19

2.5 Internal Flow (Aliran Dalam) ................................................................................. 21
2.5.1 Aliran Di Dalam Pipa....................................................................................... 21
2.5.2 Aliran Di Dalam Annulus Pipa ........................................................................ 23
2.6 Koefisien Perpindahan Panas Menyeluruh ............................................................. 24
2.7 Faktor Kotoran ( Fouling Factor ) .......................................................................... 26
2.8 Metode LMTD ........................................................................................................ 27
2.8.1 Metode LMTD Pada Aliran Paralel (Sejajar) .................................................. 28

vi

2.8.2 Metode LMTD Pada Aliran Berlawanan ......................................................... 30
2.9 Metode NTU ........................................................................................................... 35
2.8.1 Keefektifan APK Aliran Berlawanan............................................................... 38
2.10 Program Ansys 14.5 .............................................................................................. 42
2.10.1 Persamaan-persamaan Konservasi ................................................................. 46
2.11 Persamaan – Persamaan Yang Digunakan Dalam Perhitungan Teoritis............... 50
BAB III METODE PENELITIAN.................................................................................... 53
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ................................................................................. 53
3.1.1 Tempat Penelitian ............................................................................................ 53
3.1.2 Waktu Penelitian .............................................................................................. 53

3.2 Metode Penelitian ................................................................................................... 53
3.3 Populasi dan Sampel ............................................................................................... 54
3.3.1 Populasi Penelitian ........................................................................................... 54
3.3.2 Sampel Penelitian............................................................................................. 54
3.3.3 Teknik Sampling .............................................................................................. 55
3.4 Teknik Pengumpulan Data ...................................................................................... 56
3.5 Instrumen Penelitian ............................................................................................... 57
3.5.1 Bahan Penelitian .............................................................................................. 57
3.5.2 Alat Penelitian .................................................................................................. 57
3.5.3 Skema Uji Penelitian........................................................................................ 64
3.5.4 Diagram Alir Proses Penelitian ........................................................................ 65
3.5.5 Proses Percobaan.............................................................................................. 66
3.6 Instrumen Simulasi ................................................................................................. 66
3.6.1 Bahan Simulasi ................................................................................................ 66
3.6.2 Alat Simulasi .................................................................................................... 66
3.6.3 Diagram Alir Perhitungan Efektifitas dengan Visual Basic 6.0 ....................... 67
3.6.4 Diagram Alir Simulasi ..................................................................................... 70
BAB IV ANALISA DATA............................................................................................... 71
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .......................................................................... 107
5.1 Kesimpulan ........................................................................................................... 107

5.2 Saran ..................................................................................................................... 108
DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................................... xiii

vii

DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Water – CooledChiller ............................................................................ 6
Gambar 2.2 Thermosiphon Reboiler ...................................................................... 7
Gambar 2.3 Konstruksi Heat Exchanger.................................................................... 8
Gambar 2.4 Aliran double pipe heat exchanger ......................................................... 11
Gambar 2.5 Hairpin heat exchanger.......................................................................... 11
Gambar 2.6 Double pipe heat exchanger aliran cocurrent
dan counter current ................................................................................ 12
Gambar 2.7 Double-pipe heat exchangers in series ................................................... 13
Gambar 2.8 Double-pipe heat exchangers in series–parallel ..................................... 13
Gambar 2.9 Bentuk susunan tabung ........................................................................... 14
Gambar 2.10 Shell and tube heat exchanger .............................................................. 15
Gambar 2.11 Plate type heat exchanger dengan aliran countercurrent...................... 16
Gambar 2.12 Jacketed Vessel With Coil And Stirrer .................................................. 17
Gambar 2.13 Perpindahan Panas secara Konduksi ..................................................... 18

Gambar 2.14 Pendinginan sebuah balok yang panas dengan konveksi paksa ............ 19
Gambar 2.15 Blackbody disebut sebagai pemancar dengan arah yang bebas ............. 20
Gambar 2.16 Jaringan tahanan panas yang dihungkan dengan alat
penukar kalor tabung sepusat ............................................................ 25
Gambar 2.17 Dua luasan area alat penukar kalor untuk dinding tabung
yang tipis Di ≈Do dan Ai ≈Ao............................................................... 25
Gambar 2.18 Distribusi suhu APK aliran sejajar ....................................................... 28
Gambar 2.19 Distribusi suhu APK aliran berlawanan ................................................ 31
Gambar 2.20 Distribusi suhu pada APK aliran sejajar ............................................... 36
Gambar 2.21 ∆Tmax saat Tco mendekati Thi ............................................................ 36
Gambar 2.22 ∆Tmax saat Tho mendekati Tci ............................................................ 36
Gambar 2.23 Grafik efektifitas untuk aliran sejajar .................................................... 41

viii

Gambar 2.24 Grafik efektifitas untuk aliran berlawanan ............................................ 41
Gambar 2.25 Gambaran umum proses CFD ............................................................... 44
Gambar 2.26 Persamaan Konversi Momentum .......................................................... 47
Gambar 2.27 Penerapan Boundary Condition ............................................................ 49
Gambar 2.28 Flowchart simulasi CFD ....................................................................... 50
Gambar 3.1 Alat penukar kalor tabung sepusat ........................................................ 58
Gambar 3.2 Agilent ................................................................................................... 59
Gambar 3.3 Alat ukur kapasitas aliran fluida .......................................................... 60
Gambar 3.4 Water heater .......................................................................................... 61
Gambar 3.5 Alat pengatur suhu fluida panas ............................................................. 62
Gambar 3.6 Pompa fluida panas ................................................................................ 62
Gambar 3.7 Tabung sepusat ...................................................................................... 63
Gambar 3.8 Skema Uji Penelitian ............................................................................. 64
Gambar 3.9 Diagram Alir Penelitian ........................................................................ 65
Gambar 3.10 Laptop ................................................................................................... 67
Gambar 3.11Diagram Alir menggunakan Visual Basic 6.0 ........................................ 68
Gambar 3.12 Program perhitungan efektifitas dengan Visual Basic 6.0 .................... 69
Gambar 3.13 Diagram Alir Simulasi .......................................................................... 70
Gambar 4.1 Dimensi APK tabung sepusat.................................................................. 72
Gambar 4.2 Distribusi suhu pada alat penukar kalor ................................................ 72
Gambar 4.3 Grafik perbandingan efektifitas teori aliran fluida panas variasi 4 suhu
pada kapasitas aliran fluida dingin 180 l/j ........................................... 84
Gambar 4.4 Grafik perbandingan efektifitas teori aliran fluida panas variasi 4 suhu
pada kapasitas aliran fluida dingin 300 l/j ........................................... 84
Gambar 4.5 Grafik perbandingan efektifitas teori aliran fluida panas variasi 4 suhu
pada kapasitas aliran fluida dingin 420 l/j ........................................... 86
Gambar 4.6 Grafik perbandingan efektifitas lapangan aliran fluida panas variasi 4 suhu

ix

pada kapasitas aliran fluida dingin 180 l/j ........................................... 88
Gambar 4.7 Grafik perbandingan efektifitas lapangan aliran fluida panas variasi 4 suhu
pada kapasitas aliran fluida dingin 300 l/j ........................................... 89
Gambar 4.8 Grafik perbandingan efektifitas lapangan aliran fluida panas variasi 4 suhu
pada kapasitas aliran fluida dingin 420 l/j ........................................... 89
Gambar 4.9 Grafik perbandingan efektifitas aliran fluida panas pada kapasitas aliran
fluida panas 240 l/j dan fluida dingin 300 l/j......................................... 96
Gambar 4.10 Grafik perbandingan efektifitas aliran fluida panas pada kapasitas aliran
fluida panas 300 l/j dan fluida dingin 300 l/j......................................... 97
Gambar 4.11 Grafik perbandingan efektifitas aliran fluida panas pada kapasitas aliran
fluida panas 360 l/j dan fluida dingin 300 l/j......................................... 97
Gambar 4.12 Grafik perbandingan efektifitas aliran fluida panas pada kapasitas aliran
fluida panas 180 l/j dan fluida dingin 420 l/j......................................... 98
Gambar 4.13 Proses memasukkan model simulasi ..................................................... 99
Gambar 4.14 Proses pemilihan Fluid Flow (Fluent) ................................................... 100
Gambar 4.15 Proses pemindahan Fluid Flow (Fluent) ............................................... 100
Gambar 4.16 Proses setelah pemilihan Fluid Flow (Fluent) ....................................... 101
Gambar 4.17 Tampilan geometry ............................................................................... 101
Gambar 4.18 Proses pemberian selection pada meshing ............................................ 102
Gambar 4.19 Proses meshing ...................................................................................... 102
Gambar 4.20 Mengatur set up.................................................................................... 102
Gambar 4.21 Mengatur viscous .................................................................................. 103
Gambar 4.22 Mengatur set up heat exchanger .......................................................... 104
Gambar 4.23 Mengatur set up cell zone condition .................................................... 104
Gambar 4.24 Mengatur set up boundary condition ................................................... 105
Gambar 4.25 Mengatur set up solution method ........................................................ 105
Gambar 4.26 Hasil perhitungan pada report…………………………………………………………….106

x

DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Double Pipe Exchanger fittings....................................................... 12
Tabel 2.2 Bilangan Nusselt untuk aliran laminar berkembang penuh
didalam annulus dengan salah satu permukaan pipa isotermal
dan permukaan lainnya adiabatik ................................................... 24
Tabel 2.3 Faktor kotoran untuk berbagai fluida .............................................. 27
Tabel 2.4 Hubungan efektifitas dengan NTU dan c ........................................ 40
Tabel 3.1 Variasi Parameter Sampel Penelitian keadaan I .............................. 54
Tabel 3.2 Variasi Parameter Sampel Penelitian keadaan II ............................. 55
Tabel 3.3 Variasi Parameter Sampel Penelitian keadaan III ............................ 55
Tabel 4.1 Efektifitas APK Secara Teori (Metode NTU)

82

Tabel 4.2 Efektifitas APK di Lapangan ........................................................... 86
Tabel 4.3 Efektifitas APK dengan menggunakan Ansys Fluent..…………….90
Tabel 4.4 Efektifitas APK dengan metode NTU, perhitungan di lapangan,
dan dengan Ansys Fluent ........................................................93

xi

DAFTAR NOTASI
SIMBOL

KETERANGAN

SATUAN

A

luas penampang tegak lurus bidang

m2

Ai

Luas area permukaan dalam APK

m2

Ao

Luas area permukaan luar APK

m2

As

Area permukaan perpindahan panas

m2

Cc

Kapasitas Fluida Dingin

W/K

Ch

Kapasitas Fluida Panas

W/K

cp,c

Panas Jenis fluida dingin

J/kg.K

cp,h

Panas Jenis fluida panas

J/kg.K

cp

Panas Jenis Fluida

J/kg.K

Diameter Pipa

m

Dh

Diameter hidrolik

m

Do

Diameter Luar Tabung

m

Di

Diameter Dalam Tabung

m

ε

Emisifitas

σ

konstanta Stefan-Boltzmann

W/m2.K4

h

Koefisien Perpindahan Panas Konveksi

W/m2K

k

Konduktifitas thermal

W/m.K

L

Panjang tabung

m

ṁ

Laju aliran massa fluida

kg/s

ṁc

Laju aliran massa fluida dingin

kg/s

ṁh

Laju aliran massa fluida panas

kg/s

Nu

Bilangan Nusselt

Nui

Bilangan Nusselt tabung Bagian Dalam

Nuo

Bilangan Nusselt tabung Bagian Luar

p

Keliling penempang pipa

Pr

Bilangan Prandtl

q”x

Fluks Panas

m
W/m2

xii

Q

Laju Perpindahan Panas

W

Tahanan Termal

m2. °C/W

Re

Bilangan Reynold

∆T

Perbedaan Temperatur

o

Th

Suhu fluida panas

°C

Tc

Suhu fluida dingin

°C

Th,i

Temperatur fluida panas masuk

°C

Th,o

Temperatur fluida panas keluar

°C

Tc,i

Temperatur fluida dingin masuk

°C

Tc,o

Temperatur fluida dingin keluar

°C

∆TRL

Beda Suhu rata-rata logaritma

°C

Ts

Temperatur Permukaan Benda

o

T∞

Temperatur lingkungan sekitar benda

o

U

Koefisien Perpindahan Panas Menyeluruh

W/m2°C

V

Kecepatan Fluida

m/s

µ

Viskositas Dinamis

N.s/m2

ρ

Massa Jenis

kg/m3

C

C
C

i

ABSTRAK

Pemakaian alat penukar kalor sudah meluas sekarang ini dan dapat dikatakan sebagai
salah satu cara untuk meningkatkan efektifitas dan kualitas produk dengan cara
memanfaatkan panas buangan sebagai pemanas ataupun sebaliknya memanfaatkan sisa
udara suhu rendah sebagai pendingin. Penelitian ini berpusat pada analisa dan simulasi
dari alat penukar kalor tabung sepusat dengan aliran berlawanan dengan memvariasikan
temperatur fluida panas yang masuk kedalam tabung dalam (tube) pada debit aliran yang
konstan. Dari penelitian ini diperoleh efektifitas APK dengan perhitungan metode NTU,
perhitungan data di lapangan, dan perhitungan secara simulasi software Ansys Fluent.
Untuk perhitungan metode NTU diperoleh efektifitas APK minimum adalah 3,99747 %
pada temperatur fluida panas masuk (Th,i) 40 °C dan temperatur fluida dingin masuk (Tc,i)
32 °C pada debit masuk fluida panas 180l/jam dan debit masuk fluida dingin 180l/jam.
Sedangkan efektifitas APK maksimum adalah 6,53259 % pada temperatur fluida panas
masuk (Th,i) 55 °C dan temperatur fluida dingin masuk (Tc,i) 32 °C pada debit masuk
fluida panas 360 l/jam dan debit masuk fluida dingin 300 l/jam. Untuk perhitungan data
di eksperiment diperoleh efektifitas APK minimum adalah 4,6287 % pada temperatur
fluida panas masuk (Th,i) 40 °C dan temperatur fluida dingin masuk (Tc,i) 32 °C pada debit
masuk fluida panas 180 l/jam dan debit masuk fluida dingin 180 l/jam. Sedangkan
efektifitas APK maksimum adalah 31,00435 % pada temperatur fluida panas masuk (Th,i)
55 °C dan temperatur fluida dingin masuk (Tc,i) 32 °C pada debit masuk fluida panas 180
l/jam dan debit masuk fluida dingin 420 l/jam. Untuk perhitungan simulasi Ansys Fluent
diperoleh efektifitas APK minimum adalah 6,7116 % pada temperatur fluida panas masuk
(Th,i) 40 °C dan temperatur fluida dingin masuk (Tc,i) 32 °C pada debit masuk fluida panas
180l/jam dan debit masuk fluida dingin 180 l/jam. Sedangkan efektifitas APK maksimum
adalah 17,16578 % pada temperatur fluida panas masuk (Th,i) 50 °C dan temperatur fluida
dingin masuk (Tc,i) 32 °C pada debit masuk fluida panas 240 l/jam dan debit masuk fluida
dingin 300 l/jam.
Kata Kunci : Efektifitas, Alat penukar kalor tabung sepusat, temperatur masuk dan keluar.

ABSTRACT

ii

The usage of heat exchangers is widely used nowadays and could be said as one of the
methods to increase of effectiveness and quality of the products by using wasted heat as
heater or using wasted cool air as cooler. This research is focused on the analysis and
simulation of the counterflow concentric tubes heat exchanger by giving variation on the
inlet hot fluid that enter the tube at constant flow. This result of this research is procured
by using NTU method, calculating effectiveness from the site, and simulation in Ansys
Fluent. By using NTU method, the minimum effectiveness is obtained 3,99747 % at hot
fluid inlet (Th,i) 40 °C and cold fluid inlet (Tc,i) 32 °C at 180 l/h hot fluid flow rate and 180
l/h cold fluid flow rate. The maximum effectiveness is obtained 6,53259 % at hot fluid
inlet (Th,i) 55 °C and cold fluid inlet (Tc,i) 32 °C at 360 l/h hot fluid flow rate and 300 l/h
cold fluid flow rate. By calculating effectiveness experimentally, the minimum
efectiveness is obtained 4,6287 % at hot fluid inlet (Th,i) 40 °C and cold fluid inlet (Tc,i)
32°C at 180 l/h hot fluid flow rate and 180 l/h cold fluid flow rate. The maximum
efectiveness is obtained 31,00435 % at hot fluid inlet (Th,i) 55 °C and cold fluid inlet (Tc,i)
32 °C at 180 l/h hot fluid flow rate and 420 l/h cold fluid flow rate. By simulation in
Ansys Fluent, the minimum effectiveness is obtained 6,71166 % at hot fluid inlet (Th,i) 40
°C and cold fluid inlet (Tc,i) 32°C at 180 l/h hot fluid flow rate and 180 l/h cold fluid flow
rate. The maximum effectiveness is obtained 15,34575 % at hot fluid inlet (Th,i) 40 °C
and cold fluid inlet (Tc,i) 32 °C at 240 l/h hot fluid flow rate and 300 l/h cold fluid flow
rate.
Keyword : Effectiveness, Concentric Tube Heat exchanger, inlet and outlet temperature
of fluid.

1

BAB I
PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang
Alat penukar kalor merupakan salah satu alat yang digunakan untuk
memindahkan kalor dari suatu fluida ke fluida yang lain atau dengan kata lain ,
panas yang dipindahkan dari fluida panas akan sama dengan panas yang diterima
oleh fluida dingin.
Sebagai contoh,kebutuhan manusia dari zaman dahulu sudah ada yaitu
ketika memasak air sampai mendidih dengan memindahkan panas dari api sampai
ketel kemudian panas tersebut memanaskan air di dalam ketel dan air paling dasar
yang menerima kalor terlebih dahulu akan naik ke permukaan dan bersikulasi
dengan air dingin dan siklus ini menghangatkan air secara terus menerus sehingga
ketel ini juga termasuk alat penukar kalor (APK).Berbagai cara dilakukan
manusia untuk memodifikasi APK tersebut untuk memenuhi kebutuhannya yang
beragam.
Tidak hanya itu, kondensor dan blower pendingin ruangan yang digunakan
pada mesin pendingin ruangan juga termasuk alat penukar kalor jadi terdapat
beragam alat penukar kalor dalam kehidupan manusia yang telah dimodifikasi
sesuai dengan kebutuhan .
Pada salah satu laboratorium PTKI (Pendidikan Teknologi Kimia Industri)
yaitu laboratorium OTK (Operasi Teknik Kimia) terdapat sebuah alat penukar
kalor tabung sepusat. Alat ini sudah digunakan lebih dari 30 tahun dan menurut
informasi dari mahasiswa pendahulu penulis yang diperolehdari kepala
laboratorium PTKI, alat penukar kalor tersebut belum pernah sekalipun
dikalibrasi. Hal ini memungkinkan terjadinya penurunan efektifitas dari alat
penukar kalor tersebut. Dengan usia alat yang sudah melewati 30 tahun dan belum
sekalipun dikalibrasi akan sangat rentan terhadap kesalahan perhitungan antara
hasil teori dengan hasil percobaan yang dilakukan menggunakan alat penukar

2

kalor tersebut. Sehingga dilakukan suatu percobaan oleh mahasiswa pendahulu
penulis untuk menganalisa sejauh mana penurunan prestasi dari alat penukar kalor
tersebut dan didapat hasil dengan perbandingan keefektifan alat penukar kalor
tersebut secara eksperimen lebih tinggi daripada secara teori.Hal ini tidak
memungkinkan karena hakikatnya hasil eksperimen suatu penelitian lebih tinggi
daripada secara teori.
Demikianlahdilakukan suatu percobaan yang bertujuan untuk menganalisa
ulang seberapa besar persen ralat prestasi alat penukar kalor tersebut secara
eksperimen daripada secara teori yang dilakukan pada sebuah alat penukar kalor
yang menyerupai alat penukar kalor yang terdapat di PTKI .
1.2 Tujuan Penelitian
1.Untuk mengetahui temperatur fluida panas dan fluida dingin yang keluar
dari alat penukar kalor tabung sepusat dengan arah aliran berlawanan,
yakni yang terjadi di lapangan, perhitungan teori, dan hasil simulasi
2. Untuk mengetahui keefektifan alat penukar kalor tabung sepusat aliran
berlawanan, yakni yang terjadi di lapangan,perhitungan teori, dan hasil
simulasi
3. Untuk memperbandingkan keefektifan alat penukar kalor tabung sepusat
aliran berlawananyang diperoleh, yakni yang terjadi di lapangan,
perhitungan teori, dan hasil simulasi.
4. Untuk menjadi bahan referensi untuk peneliti selanjutnya di Departemen
Teknik Mesin USU

1.3 Batasan Masalah Penelitian
1. Alat penukar kalor (pipa dalam) yang diteliti memiliki tebal pipa yang
tipis sehingga tebalnya dapat diabaikan.
2. Tidak ada kehilangan panas yang terjadi pada APK karena permukaan
luarnya telah diisolasi.
3. Kapasitas aliran yang terjadi di lapangan dianggap konstan.
4. Perhitungan dilakukan pada tekanan yang konstan.
5. Metode perhitungan keefektifitasan dilakukan dengan metode NTU.

3

1.4 Manfaat Penelitian
1. Diperoleh perbedaan efektifitas yang terjadi di lapangan, perhitungan teori,
dan hasil simulasi.
2. Diperoleh bahan pertimbangan bagi peneliti selanjutnya dalam melakukan
perawatan yaitu hasil perhitungan yang dilakukan melalui percobaan,
perhitungan teori, dan menggunakan simulasi.

1.5 Metodologi Penulisan
Metodologi penulisan yang digunakan pada penulisan skripsi ini adalah
sebagai berikut :
a. Studi literatur, berupa studi kepustakaan, kajian dari buku-buku dan
tulisan-tulisan yang terkait.
b. Browsing internet, berupa studi artikel-artikel, gambar-gambar dan
buku elektronik (e-book) serta data-data lain yang berhubungan.
c. Metode studi lapangan, yaitu dengan mengambil data dari dari alat
penukar kalor yang dibangun oleh tim penulis.
d. Diskusi, berupa tanya jawab dengan dosen pembimbing yang ditunjuk
oleh Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara.

1.6 Sistematika Penulisan
Skripsi ini dibagi dalam beberapa bab dengan garis besar tiap bab adalah
sebagai berikut :
•

Bab I : Pendahuluan
Bab ini berisikan latar belakang, tujuan, manfaat, dan ruang lingkup
penelitian.

•

Bab II : Tinjauan Pustaka
Bab ini berisikan landasan teori yang digunakan yaitu mengenai neraca
energi, jenis-jenis alat penukar kalor, metode LMTD, metode NTU.

4

•

Bab III : Metodologi Penelitian
Bab ini memberikan informasi mengenai tempat pelaksanaan pengambilan
data, alat-alat yang digunakan, dan cara melakukan penelitian serta skema
uji dan diagram alir cara melakukan penelitian

•

Bab IV : Hasil dan Analisa Penelitian
Bab ini membahas tentang hasil data yang diperoleh dari lapangan dan
dibandingkan

dengan

hasil

perhitungan

secara

teoritis

dengan

menggunakan metode NTU.
•

Bab V : Kesimpulan dan Saran
Bab ini sebagai penutup berisikan kesimpulan dan saran yang diperoleh.

•

Daftar Pustaka
Daftar pustaka berisikan literatur yang digunakan untuk menyusun
laporan.

•

Lampiran
Pada lampiran dapat dilihat hasil data yang diperoleh dari pengujian dalam
bentuk tabel dan gambar

5

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Teori Dasar Alat Penukar Kalor
Secara umum,alat penukar kalor adalah alat yang memindahkan panas
diantara dua fluida yang memiliki temperatur yang berbeda tanpa mencampurkan
kedua fluida tersebut dengan menggunakan suatu medium pembatas. Alat penukar
kalor biasanya digunakan didalam aplikasi yang luas, seperti dalam kasus
pemanasan, teknik pendingin dan sistem pengkondisian udara, proses-proses
kimia, dan proses pembangkitan tenaga. Alat penukar kalor berbeda dengan
ruangan pencampuran yakni alat penukar kalor tidak memperbolehkan kedua
fluida bercampur. Sebagai contoh, pada radiator mobil, panas dipindahkan dari air
panas yang mengalir melalui pipa yang terdapat pada radiator yang ditambahkan
plat pada jarak yang kecil dengan melewatkan udara diantaranya.
Perpindahan panas pada alat penukar kalor biasanya terdiri dari konveksi
di setiap fluida dan konduksi pada dinding yang memisahkan kedua fluida. Pada
saat menganalisa alat penukar kalor, sangat diperlukan untuk menggunakan
koefisien perpindahan panas menyeluruh, U, yang memungkinkan untuk
menghitung seluruh efek dari perpindahan panas. Laju perpindahan panas diantara
kedua fluida terletak pada alat penukar kalor yang bergantung pada perbedaan
temperatur pada suatu titik, yang bervariasi sepanjang alat penukar kalor. Pada
saat menganalisis alat penukar kalor, biasanya bekerja dengan menggunakan
logarithmic mean temperature difference LMTD, yang sebanding dengan
perbedaan temperatur rata-rata diantara kedua fluida sepanjang alat penukar kalor.
Ketika dua temperatur tidak diketahui maka dapat dianalisisdengan metode
keefektifitasan-NTU.
2.2 Jenis Alat Penukar Kalor
Secara umum, alat penukar kalor dibagi berdasarkan fungsinya yakni :
a. Kondensor, alat penukar kalor ini digunakan untuk mendinginkan uap atau
campuran uap, sehingga berubah fasa menjadi cairan. Media pendingin yang
dipakai biasanya air atau udara. Uap atau campuran uap akan melepaskan

6

panas atent kepada pendingin, misalnya pada pembangkit listrik tenaga uap
yang mempergunakan condensing turbin, maka uap bekas dari turbin akan
dimasukkan kedalam kondensor, lalu diembunkan menjadi kondensat.
b. Chiller, alat penukar kalor ini digunakan untuk mendinginkan fluida
sampai

pada

temperatur

yang

rendah.

Temperatur

fluida

hasil

pendinginandidalam chiller yang lebih rendah bila dibandingkan dengan fluida
pendinginan yang dilakukan dengan pendingin air. Untuk chiller ini media
pendingin biasanya digunakan amoniak atau Freon. Salah satu contohmya
adalah water – cooled chiller yang dapat dilihat pada gambar 2.1

Gambar 2.1 :Water – Cooled Chiller
Sumber:

:http://img.archiexpo.com/images_ae/photo-g/water-cooled-chiller-

49317-1533487.jpg
c. Cooler, alat penukar kalor ini digunakan untuk mendinginkan cairan atau gas
dengan mempergunakan air sebagai media pendingin. Disini tidak terjadi
perubahan fasa, dengan perkembangan teknologi dewasa ini maka pendingin
coler mempergunakan media pendingin berupa udara dengan bantuan fan
(kipas).

7

d. Evaporator, alat penukar kalor ini digunakan untuk penguapan cairan menjadi
uap. Dimana pada alat ini menjadi proses evaporasi (penguapan) suatu zat dari
fasa cair menjadi uap. Yang dimanfaatkan alat ini adalah panas latent dan zat
yang digunakan adalah air atau refrigerant cair.
e. Reboiler, alat penukar kalor ini berfungsi mendidihkan kembali (reboil) serta
menguapkan sebagian cairan yang diproses. Adapun media pemanas yang
sering digunakan adalah uap atau zat panas yang sedang diproses itu sendiri.
Hal ini dapat dilihat pada penyulingan minyak pada gambar 2.1, diperlihatkan
sebuah reboiler dengan mempergunakan minyak (665 °F) sebagai media
penguap, minyak tersebut akan keluar dari boiler dan mengalir didalam tube.

Gambar 2.2 :Thermosiphon Reboiler [5]
Sumber :Kister, Henry Z

f. Heat Exchanger, alat penukar kalor ini bertujuan untuk memanfaatkan panas
suatu aliran fluida yang lain. Maka akan terjadi dua fungsi sekaligus, yaitu:
1. Memanaskan fluida
2. Mendinginkan fluida yang panas

8

Suhu yang masuk dan keluar kedua jenis fluida diatur sesuai dengan
kebutuhannya. Pada gambar diperlihatkan sebuah heat exchanger, dimana
fluida yang berada didalam tube adalah air, disebelah luar dari tube fluida yang
mengalir adalah gas buangan yang semuanya berada didalam shell.

Gambar 2.3 : Konstruksi Heat Exchanger
Sumber :http://www.abprogetti.com/heat-exchangers.html

2.3 Klasifikasi Alat Penukar Kalor
1. Klasifikasi berdasarkan proses perpindahan panas
a. Tipe kontak tidak langsung
1. Tipe dari satu fase
2. Tipe dari banyak fase
3. Tipe yang ditimbun (storage type)
4. Tipe fluidized bed
b. Tipe kontak langsung
1. Immiscible fluids
2. Gas liquid
3. Liquid vapor
2. Klasifikasi berdasarkan jumlah fluida yang mengalir
a. Dua jenis fluida
b. Tiga jenis fluida
c. N – Jenis fluida (N lebih dari tiga)
3. Klasifikasi berdasarkan kompaknya permukaan
a. Tipe penukar kalor yang kompak, Density luas permukaan > 700 m

9

b. Tipe penukar kalor yang tidak kompak, Density luas permukaan < 700 m
4. Klasifikasi berdasarkan mekanisme perpindahan panas
a. Dengan cara konveksi, satu fase pada kedua sisi alirannya
b. Dengan cara konveksi pada satu sisi aliran dan pada sisi yang lainnya
terdapat cara konveksi 2 aliran
c. Dengan cara konveksi pada kedua sisi alirannya serta terdapat 2
passaliran masingmasing
d. Kombinasi cara konveksi dan radiasi
5. Klasifikasi berdasarkan konstruksi
a. Konstruksi tubular (shell and tube)
1. Tube ganda (double tube)
2. Konstruksi shell and tube, Sekat plat (plate baffle), Sekat batang (rod
baffle)
3. Konstruksi tube spiral
b. Konstruksi tipe pelat
1. Tipe pelat
2. Tipe lamella
3. Tipe spiral
4. Tipe pelat koil
c. Konstruksi dengan luas permukaan diperluas (extended surface)
1.Sirip pelat (plate fin)
2. Sirip tube (tube fin)
3.Heat pipe wall
4.Ordinary separating wall
d. Regenerative
1. Tipe rotary
2. Tipe disk (piringan)
3 Tipe drum
4. Tipe matrik tetap
6. Klasifikasi berdasarkan pengaturan aliran
a. Aliran dengan satu pass
1. Aliran Berlawanan

10

2.Aliran Paralel
3.Aliran Melintang
4.Aliran Split
5.Aliran yang dibagi (divided)
b. Aliran multipass
a. Permukaan yang diperbesar (extended surface)
1.Alirancounter menyilang
2.Aliran paralel menyilang
3.Alirancompound
b. Multipass plat

Perlu diketahui bahwa untuk alat-alat ini terdapat suatu terminologi yang telah
distandarkan untuk menamai alat dan bagian-bagian alat tersebut yang
dikeluarkan oleh Asosiasi pembuat Heat Exchanger yang dikenal dengan Tubular
Exchanger Manufacture’s Association (TEMA). Standarisasi tersebut bertujuan
untuk melindungi para pemakai dari bahaya kerusakan atau kegagalan alat,
karena alat ini beroperasi pada temperatur dan tekanan yang tinggi.
Didalam standar mekanik TEMA, terdapat dua macam kelas heat Exchanger,
yaitu :
1. Kelas R, yaitu untuk peralatan yang bekerja dengan kondisi berat,
misalnya untuk industri minyak dan kimia berat.
2. Kelas C, yaitu yang dibuat untuk general purpose, dengan didasarkan pada segi
ekonomis dan ukuran kecil, digunakan untuk proses-proses umum industri.
Berikut ini akan dijelaskan beberapa alat penukar kalor yang umum
digunakan dalam dunia industri :
1. Concentric Tube Heat Exchanger (Double Pipe)
Double pipe heat exchanger atau consentric tube heat exchanger yang
ditunjukkan pada gambar 1 di mana suatu aliran fluida dalam pipa seperti pada
gambar 1 mengalir dari titik A ke titik B, dengan space berbentuk U yang
mengalir di dalam pipa. Cairan yang mengalir dapat berupa aliran cocurrent atau
countercurrent. Alat pemanas ini dapat dibuat dari pipa yang panjang dan
dihubungkan satu sama lain hingga membentuk U. Double pipe heat

11

exchangermerupakan
merupakan alat yang cocok dikondisikan untuk aliran dengan laju aliran
yang kecil.

Gambar 2.4 : Aliran double pipe heat exchanger
Sumber :http://www.engineeringexcelspreadsheets.com/wp
http://www.engineeringexcelspreadsheets.com/wpcontent/uploads/2011/08/double
content/uploads/2011/08/double-pipe-heat-exchanger_counterflow
exchanger_counterflow-w-temps.jpg

Gambar 2.5 :Hairpin heat exchanger
Sumber : http://suryamanikam.com/products/peerless-mfg-co/heat
http://suryamanikam.com/products/peerless
co/heat-exchangersalco
alco-and-bos-hatten/

Exchanger ini menyediakan true counter current flow dan cocok untuk extreme
temperature crossing,
crossing tekanan tinggi dan rendah untuk kebutuhan surface area
yang moderat (range
range surface area:
area 1 – 6000 ft2). Hairpin heat exchanger tersedia
dalam :
-

Single tube (double pipe) atau berbagai tabung dalam suatu hairpin shell
(multitube),

-

Bare tubes, finned tube, U-Tubes,
U

-

Straight tubes,

-

Fixed tube sheets

Double
ouble pipe heat exchanger sangatlah berguna karena ini bisa digunakan dan
dipasang pada pipe-fitting
fitting dari bagian standar dan menghasilkan luas permukaan
panas yang besar.Ukuran
Ukuran standar dari tees dan return head diberikan pada tabel
tab
berikut :

12

Tabel 2.1 :Double Pipe Exchanger fittings
Outer Pipe, IPS

Inner Pipe, IPS

3

1¼

2½

1¼

3

2

4

3
Sumber : http://www.hed-inc.com/brochure.jpg

Double pipe exchangers biasanya dipasang dalam 12-, 15- atau 20-ft Panjang
efektif, panjang efektif dapat membuat jarak dalam each leg over di mana terjadi
perpindahan panas dan mengeluarkan inner pipe yang menonjol melewati the
exchanger section.
Susunan dari concentric tube ditunjukan pada gambar di bawah ini. Aliran
dalam type heat exchanger dapat bersifat cocurrent atau counter current dimana
aliran fluida panas ada padainner pipe dan fluida dingin padaannulus pipe.

Gambar 2.6 : Double pipe heat exchanger aliran cocurrent dan counter current[9]
Sumber : Cengel
Pada susunan cocurrent maka fluida di dalam tube sebelah dalam (inner tubes)
maupun yang di luar tube (dalam annulus), artinya satu lintasan tanpa cabang.
Sedangkan pada aliran countercurrent, di dalam tube sebelah dalam dan fluida di

13

dalam annulus masing-masing mempunyai cabang seperti terlihat pada gambar
2.6 dan gambar 2.7.

Gambar 2.7 :Double-pipe heat exchangers in series
Sumber :http://1.bp.blogspot.com/-K4OCOtgarm0/Ux_j1-uvnI/AAAAAAAAAE0/8fS3M6_Otp4/s1600/2.jpg

Gambar 2.8 :Double-pipe heat exchangers in series–parallel
Sumber:http://www.google.co.id/imgres?imgurl=http://byo.com/images/stories/ju
ne13byo/finished%252520project.JPG&imgrefurl=http://byo.com/color/item/284
9-double-pipe
Keuntungan dan kerugian penggunaan double pipe heat exchanger:
a) Keuntungan
1. Penggunaan longitudinal tinned tubesakan mengakibatkan suatu heat
exchanger untuk shell sides fluids yang mempunyai suatu low heat
transfer coefficient.

14

2. Counter current flow mengakibatkan penurunan kebutuhan surface
area permukaan untuk service yang mempunyai suatu temperature
cross.
3. Potensi kebutuhan untuk ekspansi joint adalah dihapuskan dalam kaitan
dengan konstruksi pipa-U.
4. Konstruksi sederhana dalam penggantian tabung dan pembersihan.

b) Kerugian
1. Bagian hairpin adalah desain khusus yang mana secara normal tidak
dibangun untuk 14ndustry standar dimanapun selain ASME code.
2. Bagian multiple hairpin tidaklah selisih secara ekonomis bersaing
dengan single shell dan tube heat exchanger.
3. Desain penutup memerlukan gasket khusus.

2. Shell And Tube Heat Exchanger
Shell and tube heat exchanger biasanya digunakan dalam kondisi tekanan
relatif tinggi, yang terdiri dari sebuah selongsong yang di dalamnya disusun suatu
annulus dengan rangkaian tertentu (untuk mendapatkan luas permukaan yang
optimal). Fluida mengalir di selongsong maupun di annulus sehingga terjadi
perpindahan panas antara fluida dengan dinding annulus misalnya triangular
pitch(Pola segitiga) dan square pitch(Pola segiempat).

Gambar 2.9 :Bentuk susunan tabung [4]
Sumber : Incropera

15

Keuntungan square pitch adalah bagian dalam tube-nya mudah dibersihkan dan
pressure drop-nya rendah ketika mengalir di dalamnya (fluida)

Gambar 2.10 :Shell and tube heat exchanger[4]
Sumber: Incropera

Keuntungan dari shell and tube:
1. Konfigurasi yang dibuat akan memberikan luas permukaan yang besar
dengan bentuk atau volume yang kecil.
2. Mempunyai lay-out mekanik yang baik, bentuknya cukup baik untuk
operasi bertekanan.
3. Menggunakan teknik fabrikasi yang sudah mapan (well-astablished).
4. Dapat dibuat dengan berbagai jenis material, dimana dapat dipilih jenis
material yang digunakan sesuai dengan temperatur dan tekanan operasi.
5. Mudah membersihkannya.
6. Prosedur perencanaannya sudah mapan (well-astablished).
7. Konstruksinya sederhana, pemakaian ruangan relatif kecil.
8. Pengoperasiannya tidak berbelit-belit, sangat mudah dimengerti (diketahui
oleh para operator yang berlatar belakang pendidikan rendah).
9. Konstruksinya dapat dipisah-pisah satu sama lain, tidak merupakan satu
kesatuan yang utuh, sehingga pengangkutannya relatif gampang

Kerugian penggunaan shell and tube heat exchanger adalah semakin besar jumlah
lewatan maka semakin banyak panas yang diserap tetapi semakin sulit
perawatannya

16

3. Plate Type Heat Exchanger
Plate type heat exchanger terdiri dari bahan konduktif tinggi seperti stainless
steel atau tembaga. Plate dibuat dengandesign khusus dimana tekstur permukaan
plate saling berpotongan satu sama lain dan membentuk ruang sempit antara dua
plate yang berdekatan. Jika menggabungkan plate-plate menjadi seperti berlapislapis, susunan plate-plate tersebut tertekan dan bersama-sama membentuk saluran
alir untuk fluida. Area total untuk perpindahan panas tergantung pada jumlah
plate yang dipasang bersama-sama seperti gambar dibawah

Gambar 2.11 :Plate type heat exchanger dengan aliran countercurrent
Sumber :http://www.sptc.us/files/photo/3012141419921048567837018.jpg

4. Jacketed Vessel With Coil and Stirrer
Unit ini terdiri dari bejana berselubung dengan coil dan pengaduk, tangki air
panas, instrumen untuk pengukuran flowrate dan temperatur. Fluida dingin dalam
vessel dipanaskan dengan mengaliri selubung atau koil dengan fluida panas.
Pengaduk dan baffle disediakan untuk proses pencampuran isi vessel. Volume isi
tangki dapat divariasikan dengan pengaturan tinggi pipa overflow. Temperatur
diukur pada inlet dan outlet fluida panas, vessel inlet dan isi vessel

17

Gambar 2.12 : Skema Dari Jacketed Vessel With Coil And Stirrer
Sumber :http://img.tradeindia.com/fp/1/418/239.jpg
2.4 Jenis-Jenis Perpindahan Panas
2.4.1 Konduksi
Terdapat sebuah batang silinder dengan material tertentu diisolasi
pada sisi terluarnya dan pada kedua ujung permukaannya memiliki suhu yang
berbeda yakni T1>T2 . Perbedaan temperatur tersebut menyebabkan
perpindahan panas secara konduksi pada arah x positif. Dapat diukur laju
perpindahan panas qx, dan dapat ditentukan qx bergantung pada variabelvariabel berikut : ∆T, yakni perbedaan temperatur ; ∆x, yakni panjang batang
; dan A, yakni luas penampang tegak lurus bidang.
Jika ∆T dan ∆x adalah konstan dan hanya memvariasikan A, maka dapat
dilihat bahwa qx berbanding lurus dengan A. Dengan cara yang sama, jika ∆T
dan A adalah konstan, dapat dilihat bahwa qx berbanding terbalik dengan ∆x.
Apabila A dan ∆x konstan, maka dapat dilihat bahwa qx berbanding lurus
dengan ∆T. Sehingga dapat disimpulkan bahwa
qx ∞ A

∆
∆x

(2.1)

Berikut ini adalah gambar perpindahan panas secara konduksi melalui sebuah
percobaan.

18

Gambar 2.13 : Perpin