![Print Laporan He Uye [PDF]](https://pdfs.asia/img/200x200/print-laporan-he-uye.jpg)
21 0 978 KB
Laporan HE (Heat Exchanger) Water to Water
BAB I PENDAHULUAN
1.1
2.1.
Tujuan Percobaan 1.1.1
Menghitung Kecepatan perpiindahan panas
1.1.2
Menghitung Temperatur Rata-rata Logaritmik (LMTD)
1.1.3
Mengetahui koefisien perpindahan panas keseluruhan (Ud)
1.1.4
Mengetahui perbandingan aliran-aliran searah dan berlawanan arah
1.1.5
Menentukan bilangan Re
Dasar Teori Dalam industri proses kimia masalah perpindahan energi atau panas adalah hal yang sangat banyak dilakukan. Sebagaimana diketahui bahwa panas dapat berlangsung lewat 3 cara, dimana mekanisme perpindahan panas itu sendiri berlainan adanya. Adapun perpindahan itu dapat dilaksanakan dengan: 1.
Secara molekular, yang disebut dengan konduksi
2.
Secara aliran yang disebut dengan perpindahan konveksi.
3.
Secara gelombang elektromagnetik, yang disebut dengan radiasi.
Pada alat heat exchanger menyangkut konduksi dan konveksi
2.1.2
Pengertian Heat Exchanger Menurut Incropera dan Dewitt (1981), efektivitas suatu heat
exchanger didefinisikan sebagai perbandingan antara perpindahan panas yang diharapkan (nyata) dengan perpindahan panas maksimum yang mungkin terjadi dalam heat exchanger tersebut. Secara umum pengertian alat penukar panas atau heat exchanger (HE), adalah suatu alat yang memungkinkan perpindahan panas dan bisa berfungsi sebagai pemanas maupun 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 LAPORAN PRAKTIKUM SATUAN OPERASI TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI SAMARINDA
1
Laporan HE (Heat Exchanger) Water to Water
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.
2. 1.2 Prinsip Kerja Heat Exchanger
Gambar 1. Perpindahan Kalor pada Heat Exchanger
Prinsip kerja dari alat penukar kalor yaitu memindahkan panas dari dua fluida pada temperatur berbeda di mana transfer panas dapat dilakukan secara langsung ataupun tidak langsung. a. Secara kontak langsung, panas yang dipindahkan antara fluida panas dan dingin melalui permukaan kontak langsung berarti tidak ada dinding antara kedua fluida. Transfer panas yang terjadi yaitu melalui interfase / penghubung antara kedua fluida. Contoh : aliran steam pada kontak langsung yaitu 2 zat cair yang immiscible (tidak dapat bercampur), gas-liquid, dan partikel padat-kombinasi fluida.
LAPORAN PRAKTIKUM SATUAN OPERASI TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI SAMARINDA
2
Laporan HE (Heat Exchanger) Water to Water
b. Secara kontak tak langsung, perpindahan panas terjadi antara fluida panas dan dingin melalui dinding pemisah. Dalam sistem ini, kedua fluida akan mengalir. Heat exchanger yang digunakan oleh teknisi kimia tidak dapat dikarakterisasi dengan satu rancangan saja, perlu bermacammacam
peralatan
yang
mendukung.
Bagaimanapun
satu
karakteristik heat exchanger adalah menukar kalor dari fase panas ke fase dingin dengan dua fase yang dipisahkan oleh solid boundary.
Beberapa jenis heat exchanger: 1. Concentric Tube Heat Exchanger (Double Pipe) Double pipe heat exchanger atau consentric tube heat exchanger yang ditunjukkan pada gambar 2.1 di mana suatu aliran fluida dalam pipa seperti pada gambar 2.1 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 exchanger merupakan alat yang cocok dikondisikan untuk aliran dengan laju aliran yang kecil.
A Cold fluit in
A’
B Hot fluit out
Cold fluit out
B’
Gambar 2.1. Aliran double pipe heat exchanger
LAPORAN PRAKTIKUM SATUAN OPERASI TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI SAMARINDA
3
Laporan HE (Heat Exchanger) Water to Water
Gambar 2.2 Hairpin heat exchanger
Exchanger ini menyediakan true counter current flow dan cocok untuk extreme temperature crossing, tekanan tinggi dan rendah untuk kebutuhan surface area yang moderat (range surface 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,
-
Straight tubes,
-
Fixed tube sheets Double pipe heat exchanger sangatlah berguna karena ini bisa digunakan
dan dipasang pada pipe-fitting dari bagian standar dan menghasilkan luas permukaan panas yang besar. Ukuran standar dari tees dan return head diberikan pada tabel 2.1. Tabel 2.1. double Pipe Exchanger fittings Outer Pipe, IPS
Inner Pipe, IPS
3
1¼
2½
1¼
3
2
4
3
(source : Kern, “Process Heat Transfer”, 1983) 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
LAPORAN PRAKTIKUM SATUAN OPERASI TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI SAMARINDA
4
Laporan HE (Heat Exchanger) Water to Water
perpindahan panas dan mengeluarkan inner pipe yang menonjol melewati the exchanger section.(Kern, 1983). 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 pada inner pipe dan fluida dingin pada annulus pipe. T2
T1
t1
T1 t2
T
T2 t2
t1
T T1 T1
T2
T2 t2
t1 (a)
L
(b)
T
L
T T1
t2 T2 t1
(c)
L
L (d)
Gambar 2.3 Double pipe heat exchanger aliran cocurrent dan counter current 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 counter current, di dalam tube sebelah dalam dan fluida di dalam annulus masing-masing mempunyai cabang seperti terlihat pada gambar 2.3 dan gambar 2.4.
Gambar 2.3. Double-pipe heat exchangers in series
LAPORAN PRAKTIKUM SATUAN OPERASI TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI SAMARINDA
5
Laporan HE (Heat Exchanger) Water to Water
Gambar 2.4. Double-pipe heat exchangers in series–parallel
Keuntungan dan kerugian penggunaan double pipe heat exchanger: a) Keuntungan 1. Penggunaan longitudinal tinned tubes akan mengakibatkan suatu heat exchanger untuk shell sides fluids yang mempunyai suatu low heat transfer coefficient. 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 a) Bagian hairpin adalah desain khusus yang mana secara normal tidak dibangun untuk industri standar dimanapun selain ASME code. b) Bagian multiple hairpin tidaklah selisih secara ekonomis bersaing dengan single shell dan tube heat exchanger. c) Desain penutup memerlukan gasket khusus.
Beberapa perhitungan pada alat Heat Excheanger (Double Pipe): 1. Distribusi Temperatur pada Alat Perpindahan Panas Berbentuk Tabung konsentris yang Sederhana. Perbedaan temperatur antara dua aliran bervariasi tergantung pada posisi dalam alat perpindahan panas, data ditunjukkan bahwa antara dua
LAPORAN PRAKTIKUM SATUAN OPERASI TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI SAMARINDA
6
Laporan HE (Heat Exchanger) Water to Water
aliran fluida perbedaan temperature rata-rata logaritmik (LMTD) dirumuskan:
( LMTD=
) ( ( (
) ) )
Jadi, kecepatan perpindahan panas berbentuk tabung konsentris yang sederhana. Q = U x A x LMTD
Pada alat-alat Hilton water-water turbulen flow heat taransfer unit, perpindahan panas telah dibagi menjadi tiga bagian dengan memisahkan aliran panas dan dingin dengan batas intermediate (antara). Ini memudahkan perhitungan kondisi temperatur intermediate.
Koefisien Perpindahan Panas Permukaan dalam Tube inti hi = Q / (Ai x (LMTD)i)
Koefisien Perpindahan Panas Permukaan luar Tube inti ho = (Ao x (LMTD)o)
2. Toleransi dari Koefisiensi Perpindahan Panas Dengan meninjau temperatur dan kecepatan aliran massa dari kedua aliran, hal-hal yang dapat dihitung : -
Perpindahan panas dari air panas Qi = mi x Cpi x (t3 - t2)
-
Perpindahan panas dari air dingin Qi = mo x Cpi x (t1 - to)
3. Koefisien Transfer Panas Overall, U (Dinding Plat Datar) Kecepatan transfer panas antara dua fluida melalui dinding pemisah yang datar, dapat dihitung dengan persamaan: LAPORAN PRAKTIKUM SATUAN OPERASI TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI SAMARINDA
7
Laporan HE (Heat Exchanger) Water to Water
q
-
= U . A. (Ta – Tb)
Koefisien perpindahan panas keseluruhan U = Q / (Am x LMTD overall)
4. Log Mean Temperature Difference (LMTD) Sebelum menentukan luas permukaan panas alat penukar kalor, maka ditentukan dulu nilai dari ΔT . ΔT dihitung berdasarkan temperatur dari fluida yang masuk dan keluar. Selisih temperatur rata-rata logaritmik (Tlm) (logaritmic mean overall temperature difference-LMTD) depat dihitung dengan formula berikut : -
Logaritmic Mean Temperature Difference (LMTD) antara air panas dan permukaan dalam tube panas
(LMTD)i
Δt inlet Δt outlet ln
(LMTD)i
-
Δt inlet Δt outlet
t3 t1 t2 t10 t3 t1 ln t2 t10
Logaritmic Mean Temperature Difference (LMTD) antara air dingin dan permukaan dalam tube panas
(LMTD)o
Δt inlet Δt outlet ln
(LMTD)o
Δt inlet Δt outlet
t1 t7 t2 t0 t1 t7 ln t2 t0
LAPORAN PRAKTIKUM SATUAN OPERASI TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI SAMARINDA
8
Laporan HE (Heat Exchanger) Water to Water
-
Logaritmic Mean Temperature Difference (LMTD) antara aliran air panas dengan aliran air dingin
(LMTD)overall
Δt inlet Δt outlet Δt inlet Δt outlet
ln (LMTD)overall
t3 t7 t2 t0 t3 t7 ln t2 t0
Catatan : (LMTD)overall = (LMTD)i + (LMTD)0 Untuk aliran countercurrent ; a
b dTh
Th, in mh
T
dTc
Th, out
Ta Tb
mc Tc, in
dA 0
Tc, out Atotal
Area
Gambar 2.12. LMTD untuk aliran countercurrent
LMTD
T1 t2 T2 t1 T1 t2 ln T2 t1
........................................................ (2.12)
Untuk aliran cocurrent; a
b
Th, in mh dTh Th, out Ta
T Tc, out dTc mc
Tc, in
dA 0
Area
Atotal
Gambar 2.13. LMTD untuk aliran cocurrent LAPORAN PRAKTIKUM SATUAN OPERASI TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI SAMARINDA
9
Laporan HE (Heat Exchanger) Water to Water
LMTD
T1 t1 T2 t2 T1 t1 ln T2 t2
..................................................... (2.13)
LAPORAN PRAKTIKUM SATUAN OPERASI TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI SAMARINDA
10
Laporan HE (Heat Exchanger) Water to Water
BAB II METODOLOGI
2.1 Alat dan Bahan 2.1.1 Alat yang digunakan: 1. Satu unit peralatan Heat Exchanger jenis double pipe 2. Satu buah stop watch 3. Gelas ukur 100 ml 4. Gelas kimia 100 ml 2.1.2 Bahan yang digunakan: 1. Aquades 2. Air 2.2 Prosedur Kerja 1. Mengalirkan aliran listrik dengan memasukkan steker ke sumber arus listrik untuk masing-masing alat pompa dan alat HE. 2. Menyalakan pompa dan menyalakan HE. 3. Mengatur kran kontrol aliran air searah (co-current flow). 4. Menyeting Cooling Water Flow meter pada posisi 20 L/min. 5. Menyeting High Flow untuk Hot Water actual pada posisi 1 g/s, 1.5 g/s, 2 g/s, 2.5 g/s, 3 g/s, 3.5 g/s, 4 g/s, 4.5 g/s, dan 5 g/s. 6. Memutar kran temperatur pada pada posisi t1, dan setiap dicapai suhu yang konstan dilanjutkan t2 sampai t9. 7. Mencatat data t0 sampai t9 8. Melakukan hal yang sama untuk aliran yang berlawanan arah (counter current) dengan High Flow Rate masing-masing pada 1 g/s, 1.5 g/s, 2 g/s, 2.5 g/s, 3 g/s, 3.5 g/s, 4 g/s, 4.5 g/s, dan 5 g/s. 9. Setelah melakukan percobaan, mematikan dan memutuskan aliran listrik pada pompa dan alat HE. 9. Membersihkan alat percobaan.
LAPORAN PRAKTIKUM SATUAN OPERASI TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI SAMARINDA
11
Laporan HE (Heat Exchanger) Water to Water
BAB III HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1
Data Pengamatan Tabel 3.1 Data Counter Current
Data
1 L/min 1.5 L/min
2 L/min
2.5 L/min
3 L/min
3.5 L/min
4 L/min
4.5 L/min
5 L/min
to (0C)
34.6
34.4
34.35
34.3
34.25
34.15
34.05
33.8
33.8
t1(0C)
78.25
77.3
76.45
76.15
75.45
75.15
74.75
74.3
74.75
0
t2( C)
61.7
63.95
64.85
65.9
66.4
66.75
66.95
67.1
67.85
0
t3( C)
81.2
79.5
78.15
77.5
76.75
76.05
75.7
75.05
75.3
0
t4( C)
79.4
78.45
77.5
76.9
76.45
75.95
75.4
75
75.35
t5(0C)
75.6
75.85
75.25
75.2
74.8
74.3
74
73.9
74.1
t6(0C)
61.7
63.95
64.85
65.9
66.4
66.75
66.95
67.1
67.85
t7(0C)
72.1
72.6
72.2
72.2
72.05
71.55
71.45
71.3
71.7
t8(0C)
63.9
65.8
65.8
66.3
66.55
66.45
66.35
66.4
67
t9(0C)
58.85
55.75
56.25
56.75
57.3
57.4
57.3
57.6
58.05
Tabel 3.2 Data Co-Current Data To (0C) t1(0C)
1 L/min
1.5 L/min
2 L/min
2.5 L/min
3 L/min
3.5 L/min
4 L/min
4.5 L/min
5L/min
56.75
64.1
66.4
67.6
68.25
68.15
68.2
68.55
69.9
59
65.45
67.3
68.4
68.6
68.65
68.7
68.7
69.75
0
t2( C)
60.25
67.7
69.7
70.75
71.35
71.15
71.1
71.3
72.55
0
71.55
76.45
77.1
76.95
76.55
76.05
75.4
75.25
75.65
0
t4( C)
66.6
72.55
73.75
74.25
74.1
73.6
74.5
73.35
74.3
t5(0C)
63.1
69.35
71.35
72.15
72.35
72.25
72
72.15
73.1
t6(0C)
60.25
67.7
69.7
70.75
71.35
71.15
71.1
71.3
72.55
t7(0C)
32.45
32.8
33.05
33.2
33.35
33.45
33.45
33.55
33.95
t8(0C)
46.45
50.9
52.85
54.3
54.55
54.6
55
55.25
56.05
t9(0C)
54.6
60.3
62.4
63.55
64
63.9
64.15
64.45
66.45
t3( C)
LAPORAN PRAKTIKUM SATUAN OPERASI TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI SAMARINDA
12
Laporan HE (Heat Exchanger) Water to Water
Data: laju alir air dingin konstan: 20 L/min
3.2 Hasil Perhitungan Tabel 3.2
Hasil Perhitungan Co-current 0.331882333
Mo (kg/s) Vi (L/min)
1
1.5
ρ (kg/m3)
983.18
979.02
t rerata air
65.90
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
977.9
977.32
976.98
977.09
977.12
977.014
976.32
72.08
73.40
73.85
73.95
73.60
73.25
73.28
74.10
0.016281667
0.0244
0.0325
0.0406
to (K)
329.75
337.1
339.4
340.6
341.25
341.15
341.2
341.55
342.9
t3 (K)
344.55
349.45
350.1
349.95
349.55
349.05
348.4
348.25
348.65
t6 (K)
333.25
340.7
342.7
343.75
344.35
344.15
344.1
344.3
345.55
t7(K)
305.45
305.8
306.05
306.2
306.35
306.45
306.45
306.55
306.95
Qh (kJ/s)
0.001672404
0.0019
0.0022
0.0023
0.0023 0.00253
0.00254 0.002625 0.002288
Qc (kJ/s)
0.073308493
0.0944
0.1006
0.1038 0.10529 0.10468
0.10483 0.105588 0.108454
LMTD
14.75122128
16.05
15.725
15.431 15.2215 14.9251
14.6158 14.32565 14.16939
Ud
0.003971066
0.0042
0.0049
0.0052
0.00609 0.006418 0.005657
o
panas ( C) Mi (kg/s)
0.0487 0.05683
0.0053 0.00594
0.06498 0.073105 0.081208
Tabel 3.3 Hasil Perhitungan Re pada aliran co current Vi(L/min)
Vi
ui
density
Re
(m3/min) 1
2x 10-5
0,000584
983,18
109,050905
1.5
3 x 10-5
0,000876
979,02
162,884238
2
3 x 10-5
0,001168
977,9
216,930531
2.5
4 x 10-5
0,001459
977,32
271,002335
3
5 x 10-5
0,001751
976,98
325,089667
3.5
6 x 10
-5
0,002043
977,09
379,313981
7 x 10
-5
0,002335
977,12
433,515003
8 x 10
-5
0,002627
977,014
487,651471
8 x 10-5
0,002919
976,32
541,450088
4 4.5 5
LAPORAN PRAKTIKUM SATUAN OPERASI TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI SAMARINDA
13
Laporan HE (Heat Exchanger) Water to Water
Tabel 3.4 Hasil perhitungan Counter Current 0.331882333
Mo (kg/s) 1
1.5
2
982,37
981,1
980,6
71,45
71,73
0,01619 0,024
Vi (L/min) ρ (kg/m3) t rerata air panas Mi (kg/s)
2.5
3
3.5
4
4.5
5
980
979,75
979,55
979,4
979,36
978.94
71,50
71,70
71,58
71,40
71,33
71,08
71.58
0,032
0,041
0,0487
0,0568
0,065
0,073114
0.081224
to (K)
307,6
307,4
307,4
307,3
307,25
307,15
307.1
306.8
306.8
t3 (K)
354,2
352,5
351,2
350,5
349,75
349,05
348,7
348.05
348.3
t6 (K)
334,7
337
337,9
338,9
339,4
339,75
340
340.1
340.85
t7 (K)
345,1
345,6
345,2
345,2
345,05
344,55
344,5
344.3
344.7
Qh (kJ/s)
0,00287 0,003
0,004
0,004
0,0046
0,0048
0,005
0.005284
0.005501
Qc (kJ/s)
0,11313 0,115
0,114
0,114
0,114
0,1128
0,113
0.11313
0.114337
LMTD
16,4947 15,57
15,02
14,73
14,276
14,19
14
13.53145
13.55203
Ud
0,00609 0,008
0,009
0,01
0,0112
0,0119
0,013
0.013677
0.014217
Tabel 3.5 Hasil Perhitungan Re pada aliran counter current Vi (L/min)
ui
density
Re
-5
0.0006
982.37
108.96
1.5
3 x 10-5
0.0009
981.12
163.23
2
3 x 10-5
0.0012
980.61
217.53
2.5
4 x 10-5
0.0015
980.02
271.75
3
5 x 10-5
0.0018
979.75
326.01
3.5
6 x 10-5
0.002
979.55
380.27
4
7 x 10
-5
0.0023
979.4
434.53
8 x 10
-5
0.0026
979.36
488.82
8 x 10
-5
0.0029
978.94
542.9
1
4.5 5
Vi (m3/min) 2 x 10
LAPORAN PRAKTIKUM SATUAN OPERASI TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI SAMARINDA
14
Laporan HE (Heat Exchanger) Water to Water
3.3
Pembahasan
vi vs Qc (co current) 0,12
Qc (KJ/s)
0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 0 0
2
4
6
Vi (L/min)
Kurva 1. Hubungan antara laju alir air panas (vi) dan Perpindahan Panas pada air dingin (Qc)
Pada kurva vi vs Qc semakin besar laju alir air panas (vi) pada kondisi laju alir air dingin konstan maka semakin besar perpindahan panas pada air dingin yang terjadi.
Vi vs Qh (co-current) 0,003 Qh (KJ/min)
0,0025 0,002 0,0015 0,001 0,0005 0 0
1
2
3
4
5
6
Vi (L/min)
Kurva 2. Hubungan antara Laju Alir Air Panas (vi) dan Perpindahan Panas pada Air Panas (Qh) LAPORAN PRAKTIKUM SATUAN OPERASI TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI SAMARINDA
15
Laporan HE (Heat Exchanger) Water to Water
Pada kurva vi vs Qh semakin besar laju alir air panas (vi), maka besarnya perpindahan panas seharusnya lebih besar pula, karena semakin besar laju alir air panas maka semakin besar panas yang tersedia sehingga panas yang berpindah pun akan semakin banyak. Pada kurva vi vs Qh terlihat bahwa semakin besar laju alir air panas maka semakin besar Qh, terkecuali pada data yang terakhir mengalami penurunan, hal ini dikarenakan pada laju alir 5 L/min, beda temperatur hot stream inlet dan exit sangat kecil dibandingkan yang lain. Hal ini dikarenakan mungkin ada factor pengotor yang menyebabkan perpindahan panasnya mengalami penurun
vi vs ud 0,007 0,006
Ud
0,005 0,004 0,003 0,002 0,001 0 0
2
4
6
8
10
Vi (L/min)
Kurva 3. Hubungan antara Laju Alir Air Panas (vi) dan Koefisien Perpindahan Panas Keseluruhan (Ud) pada aliran co current
Pada kurva vi vs ud, semakin besar laju alir air panas (vi), maka besar perpindahan panas seharusnya lebih besar pula, karena semakin besar laju alir air panas maka semakin besar panas yang tersedia sehingga panas yang berpindah pun akan semakin banyak. Semakin banyak panas yang berpindah menunjukkan kemampuan perpindahan panas (koefisien perpindahan panas overall) yang semakin besar. Terkecuali pada data yang LAPORAN PRAKTIKUM SATUAN OPERASI TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI SAMARINDA
16
Laporan HE (Heat Exchanger) Water to Water
terakhir mengalami penurunan, hal ini dikarenakan pada laju alir 5 L/min, beda temperatur hot stream inlet dan exit sangat kecil dibandingkan yang lain. Hal
ini dikarenakan mungkin ada factor pengotor yang
menyebabkan perpindahan panasnya mengalami penurunan.
vi vs Re 600 500
Re
400 300 200 100 0 0
1
2
3
4
5
Vi (L/min)
Kurva 4. Hubungan antara Laju Alir Air Panas (vi) dan Bilangan Reynold (Re) pada aliran co current
Semakin besar laju alir air panas akan berpengaruh pada besarnya bilangan Re. karena meningkatnya laju alir air panas akan meningkatkan pola aliran menjadi lebih turbulen. Namun bukan berarti aliran dalam HE ini turbulen, karena jika dilihat dari rentang nilai Re sekitar 150-550 , maka aliran dalam HE laminar. Jika nilai laju alir air panas semakin diperbesar maka bisa jadi akan terjadi turbulensi.
LAPORAN PRAKTIKUM SATUAN OPERASI TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI SAMARINDA
17
Laporan HE (Heat Exchanger) Water to Water
vi vs LMTD (co current) 16,5
LMTD
16 15,5 15 14,5 14 0
1
2
3
4
5
6
Vi (L/min)
Kurva 5. Hubungan antara Laju Alir Air Panas (vi) Temperatur Rata-Rata Logaritmik (LMTD) pada aliran co current Semakin besar laju alir air panas maka semakin kecil LMTD, hal ini dikarenakan semakin besar laju alir air panas saat laju alir air dingin konstan maka akan menyebabkan semakin kecil beda temperature yang terjadi. Namun, terjadi penyimpangan pada data laju alir 1 L/min, karena pada data tersebut merupakan awal digunakannya HE, sehingga butuh penyesuaian dan menyebabkan beda temperaturnya sangat beda jauh dengan data yang kedua.
Temperature rata-rata (0C)
vi vs temperatur rata-rata 76,00 74,00 72,00 70,00 68,00 66,00 64,00 0
1
2
3
4
5
6
Vi (L/min)
Kurva 6. Hubungan antara Laju Alir Air Panas (vi) dan Temperatur RataRata pada aliran co current LAPORAN PRAKTIKUM SATUAN OPERASI TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI SAMARINDA
18
Laporan HE (Heat Exchanger) Water to Water
Pada percobaan ini, perpindahan panas pada HE menghasilkan temperature rata-rata air panas yang tidak stabil nilainya seiring peningkatan laju alir air panas. Hal ini dikarenakan perpindahann panas yang kurang baik pada HE. 2. Counter current
vi vs Qc (counter current) 0,1155
Qc (KJ/s)
0,115 0,1145 0,114 0,1135 0,113 0,1125 0
1
2
3
4
5
6
Vi (L/min)
Kurva 7. Hubungan antara Laju Alir Air Panas (vi) dan Perpindahan Panas pada Air Dingin (Qc) pada aliran counter current
Pada kurva vi vs Qc aliran counter current, seiring dengan meningkatnya laju alir air panas nilai Qc yang didapat tidak stabil. Hal ini mungkin dikarenakan belum stabilnya aliran air dingin, sehingga perpindahan panas dari alir panas ke air dingin menjadi tidak seimbang.
LAPORAN PRAKTIKUM SATUAN OPERASI TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI SAMARINDA
19
Laporan HE (Heat Exchanger) Water to Water
Vi vs Qh (counter current) 0,006
Qh (KJ/s)
0,005 0,004 0,003 0,002 0,001 0 0
1
2
3
4
5
6
Vi (L/min)
Kurva 8. Hubungan antara Laju Alir Air Panas (vi) dan Perpindahan Panas pada Air Panas (Qh) pada aliran counter current Pada kurva vi vs Qh semakin besar laju alir air panas (vi), maka besarnya perpindahan panas seharusnya lebih besar pula, karena semakin besar laju alir air panas maka semakin besar panas yang tersedia sehingga panas yang berpindah pun akan semakin banyak.
UD
Vi vs Ud 0,016 0,014 0,012 0,01 0,008 0,006 0,004 0,002 0 0
1
2
3
4
5
6
Vi (L/min)
Kurva 9. Hubungan antara Laju Alir Air Panas (vi) dan Koefisien Perpindahan Panas keseluruhan (Ud) pada aliran counter current
LAPORAN PRAKTIKUM SATUAN OPERASI TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI SAMARINDA
20
Laporan HE (Heat Exchanger) Water to Water
Pada kurva vi vs ud, semakin besar laju alir air panas (vi), maka besar perpindahan panas seharusnya lebih besar pula, karena semakin besar laju alir air panas maka semakin besar panas yang tersedia sehingga panas yang berpindah pun akan semakin banyak. Semakin banyak panas yang berpindah menunjukkan kemampuan perpindahan panas (koefisien perpindahan panas overall) yang semakin besar.
Vi Vs Re 600 500
Re
400 300 200 100 0 0
1
2
3
4
5
6
Vi (L/min)
Kurva 10. Hubungan antara Laju Alir Air Panas (vi) dan Bilangan Reynold (Re) pada aliran counter current
Semakin besar laju alir air panas akan berpengaruh pada besarnya bilangan Re. karena meningkatnya laju alir air panas akan meningkatkan pola aliran menjadi bergolak. Dilihat dari rentang nilai Re sekitar 150-550, maka aliran dalam HE laminar. Jika nilai laju alir air panas semakin diperbesar maka bisa jadi akan terjadi turbulensi.
LAPORAN PRAKTIKUM SATUAN OPERASI TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI SAMARINDA
21
Laporan HE (Heat Exchanger) Water to Water
LMTD
vi vs LMTD (counter current) 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0
1
2
3
4
5
6
Vi (L/min)
Kurva 11. Hubungan antara Laju Alir Air Panas (vi) dan Temperatur Rata-Rata Logaritmik (LMTD) pada aliran counter current
Semakin besar laju alir air panas maka semakin kecil LMTD, hal ini dikarenakan semakin besar laju alir air panas saat laju alir air dingin konstan maka akan menyebabkan semakin kecil beda temperatur yang terjadi
LAPORAN PRAKTIKUM SATUAN OPERASI TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI SAMARINDA
22
Laporan HE (Heat Exchanger) Water to Water
vi vs temp.rata-rata Temperatur rata-rata (0C)
71,80 71,70 71,60 71,50 71,40 71,30 71,20 71,10 71,00 0
1
2
3
4
5
6
Vi (L/min)
Kurva 12. Hubungan antara Laju Alir Air Panas (vi) dan Temperatur Rata-Rata pada aliran counter current
Pada percobaan ini, perpindahan panas pada HE
menghasilkan
temperature rata-rata air panas yang tidak stabil nilainya seiring peningkatan laju alir air panas. Hal ini dikarenakan perpindahan panas yang kurang baik pada HE.
3. Perbandingan antara aliran co current dan counter current Dari hasil pengamatan, pada percobaan ini, jika dibandingkan antara aliran co current dengan counter current, maka yang lebih baik adalah aliran counter current. karena pada data pengamatan, nilai koefisien perpindahan panas, dan nilai Qh dan Qc lebih besar dibanding aliran cocurrent. Dari kurva pun, dapat dilihat bahwa pada aliran counter current , kurva yang dihasilkan lebih stabil dibandingkan pada aliran co current.
LAPORAN PRAKTIKUM SATUAN OPERASI TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI SAMARINDA
23
Laporan HE (Heat Exchanger) Water to Water
BAB IV PENUTUP
4.1 Kesimpulan - Semakin besar laju alir air panas (vi) pada kondisi laju alir air dingin konstan maka semakin besar perpindahan panas pada air dingin yang terjadi. - Semakin besar laju alir air panas (vi), maka perpindahan panas pada air panas (Qh) menjadi lebih besar pula. karena semakin besar laju alir air panas maka semakin besar panas yang tersedia sehingga panas yang berpindah pun akan semakin banyak. - semakin besar laju alir air panas (vi), maka koefisien perpindahan panas semakin besar - Semakin besar laju alir air panas (vi), maka nilai LMTD akan semakin menurun. - Semakin besar laju alir air panas (vi), maka bilangan Re semakin besar. - perbandingan antara co current dan counter current, lebih baik counter current nilai koefisien perpindahan panas, nilai Qh dan Qc lebih besar dibanding aliran co-current.
LAPORAN PRAKTIKUM SATUAN OPERASI TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI SAMARINDA
24
