bab 4 dphe

LABORATORIUM PILOT PLANT

SEMESTER GENAP TAHUN AJARAN 2015/2016

MODUL : DOUBLE PIPE HEAT EXCHANGER

PEMBIMBING : Ir. Emma Hermawati, M.T

Oleh :

Kelompok : 7 (Tujuh)

Nama, NIM : 1. Suci Susilawati 131411029

2. Dila Adila 131411059

Kelas : 3A

PROGRAM STUDI D3 TEKNIK KIMIA

JURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2015

Tanggal Praktikum : 23 November 2015

Tanggal Penyerahan : 4 Januari 2016

(Laporan)

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Alat perpindahan panas ada berbagai tipe dan model yang banyak ragamnya. Secara

garis besar terbagi menjadi tiga macam, yaitu double pipe, shell and tube dan plate heat

exchanger. Masing-asing jenis digunakan berdasarkan keperluan dan ppertimbangan teknis

dan ekonominya, begitu pula dengan kapasitasnya. Salah satu jenis penukar panas adalah

double pipe heat exchanger. Alat penukar panas jenis ini dapat digunakan berlawanan arah

aliran atau searah antara fluida panas dan fluida dingin yang terkandung dalam ruang annular

dan fluida lainnya dalam pipa. Alat penukar panas ini terdiri dari dua pipa logam standart

yang dikedua ujungnya dilas menjadi satu atau dihubungkan dengan kotak penyekat. Fluida

yang satu mengalir di dalam pipa, sedangkan fluida kedua mengalir di dalam ruang anulus

antara pipa luar dengan pipa dalam. Alat penukar panas jenis ini dapat digunakan pada laju

alir fluida yang kecil dan tekanan operasi yang tinggi.

1.2 Tujuan Praktikum

Adapun tujuan dari praktikum ini adalah mengetahui pengaruh laju alir fluida terhadap

koefisien pindah panas keseluruhan (U)

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

1.1. Pengertian Heat Exchanger

Sesuai dengan namanya, maka alat penukar kalor (heat exchanger) berfungsi

mempertukarkan suhu antara dua fluida dengan melewati dua bidang batas. Bidang batas

pada alat penukar kalor ini berupa pipa yang terbuat dari berbagai jenis logam sesuai dengan

penggunaan dari alat tersebut.

Pada percobaan ini akan dilakukan pengamatan unjuk kerja alat penukar kalor pipa

ganda (double pipe heat exchanger) yang terdiri dari dua pipa konsentris. Pipa yang berada di

luar dikenal sebagai annulus (shell), sedangkan bagian dalam dikenal sebagai pipa (tube).

1.2. Prinsip Kerja Heat Exchanger

Heat exchanger adalah heat exchanger antara dua fluida dengan melewati dua bidang

batas. Bidang batas pada heat exchanger adalah dinding pipa yang terbuat dari berbagai jenis

logam. Pada heat exchanger ini, terdapat dari dua pipa konsentris, yaitu: annullus/shell (pipa

yang berada di luar) dan tube (pipa yang berada di dalam).

Berdasarkan jenis alirannya heat exchanger dibagi menjadi tiga, yaitu:

1. Pararel Flow

Kedua fluida ,mengalir dalam heat exchanger dengan aliran yang searah. Kedua fluida

memasuki HE dengan perbedaan suhu yang besar. Perbedaan temperatur yang besar

akan berkurang seiring dengan semakin besarnya x, jarak pada HE. Temperatur keluaran

dari fluida dingin tidak akan melebihi temperatur fluida panas.

2. Counter Flow

Berlawanan dengan paralel flow, kedua aliran fluida yang mengalir dalam HE masuk

dari arah yang berlawanan. Aliran keluaran yang fluida dingin ini suhunya mendekati

suhu dari masukan fluida panas sehingga hasil suhu yang didapat lebih efekrif dari

paralel flow. Mekanisme perpindahan kalor jenis ini hampir sama dengan paralel flow,

dimana aplikasi dari bentuk diferensial dari persamaan steady-state:

(1)

(2)

3. Cross flow Heat exchanger

Dimana satu fluida mengalir tegak lurus dengan fluida yang lain. Biasa dipakai untuk

aplikasi yang melibatkan dua fasa. Misalnya sistem kondensor uap (tube and shell heat

exchanger), di mana uap memasuki shell, air pendingin mengalir di dalam tube dan

menyerap panas dari uap sehingga uap menjadi cair.

1.3. Komponen Penyusun Heat Exchanger

Komponen-komponen dari penyusun Heat Exchanger, terdiri dari:

1. Shell dan Tube

Suatu sillinder yang dilengkapi dengan inlet dan outlet nozzle sebagai tempat keluar

masuknya fluida. Ada 2 jenis tube dalam shell, yaitu finned tube (tube yang

mempunyai sirip (fin) pada bagian luar tube) dan bare tube (tube dengan permukaan

yang rata)

2. Tube Sheet

Tempat untuk merangkai ujung-ujung tube sehingga menjadi satu yang disebut tube

bundle. HE dengan tube lurus pada umumnya menggunakan 2 buah tube sheet.

Sedangkan pada tube tipe U menggunakan satu buah tube sheet yang berfungsi

untuk menyatukan tube-tube menjadi tube bundle dan sebagai pemisah antara tube

side dengan shell side.

3. Baffle

Berfungsi sebagai penyangga tube, menjaga jarak antar tube, menahan vibrasi yang

disebabkan oleh aliran fluida, dan mengatur aliran turbulen sehingga perpindahan

panas lebih sempurna. Jenis baffle yaitu battle melintang (segmental, dish and

doughnut) dan baffle memanjang.

4. Tie Rods

Batangan besi yang dipasang sejajar dengan tube dan ditempatkan di bagian paling

luar dari baffle yang berfungsi sebagai penyangga agar jarak antara baffle yang satu

dengan lainnya tetap.

1.4. Jenis-Jenis Heat Exchanger

A. Berdasarkan Fungsinya

1. Heat exchanger

Heat exchanger mengontrol kalor antara dua proses aliran: aliran fluida panas yang

membutuhkan pendinginan ke aliran fluida temperatur rendah yang membutuhkan

pemanasan. Kedua fluida biasanya satu fasa atau suatu fluida yang berbentuk gas

dan lainnya berbentuk cairan.

2. Condenser

Condenser adalah tipe lain dimana hidrokarbon atau gas lainnya yang mencair

sebagian atau seluruhnya dengan pemindahan panas.

3. Cooler – Chiller

Berfungsi memindahkan panas, baik panas sensibel maupun panas laten fluida yang

berbentuk uap kepada media pendingin, sehingga terjadi perubahan fasa uap menjadi

cair. Media pendingin biasanya digunakan air atau udara. Condensor biasanya

dipasang pada top kolom fraksinasi. Pada beberapa kasus refrijeran biasa digunakan

ketika temperatur rendah dibutuhkan. Pendinginan itu sering disebut ‘chiller’.

4. Reboiler

Digunakan untuk menguapkan kembali sebagian cairan pada dasar kolom (bottom)

distilasi, sehingga fraksi ringan yang masih ada masih teruapkan. Media pemanas

yang digunakan adalah uap (steam). Reboiler bisa dipanaskan melalui media

pemanas atau dipanaskan langsung. Yang terakhir reboilernya adalah furnace atau

fire tube

5. Heater – Superheater

Heater digunakan untuk memanaskan fluida yang memiliki viskositas tinggi baik

bahan baku ataupun fluida proses dan biasanya menggunakan steam sebagai

pemanas. Superheater memanaskan gas dibawah temperatur jenuh.

B. Berdasarkan Konstruksinya

1. Tubular Exchanger

Gambar 1. Double

a. Double-pipe Heat exchanger

Terdiri dari satu buah pipa yang diletakkan di dalam

sebuah pipa lainnya yang berdiameter lebih besar

secara konsentris. Fluida yang satu mengalir di dalam

pipa kecil sedangkan fluida yang lain mengalir di

bagian luarnya. Pada bagian luar pipa kecil biasanya

dipasang fin atau sirip memanjang, hal ini

dimaksudkan untuk mendapatkan permukaan perpindahan panas yang lebih luas.

Double pipe ini dapat digunakan untuk memanaskan atau mendinginkan fluida hasil

proses yang membutuhkan area perpindahan panas yang kecil (biasanya hanya

mencapai 50 m2).

Double-pipe Heat exchanger ini juga dapat digunakan untuk mendidihkan atau

mengkondensasikan fluida proses tapi dalam jumlah yang sedikit. Kerugian yang

ditimbulkan jika memakai Heat exchanger ini adalah kesulitan untuk memindahkan

panas dan mahalnya biaya per unit permukaan transfer. Tetapi, double pipe Heat

exchanger ini juga memiliki keuntungan yaitu Heat exchanger ini dapat dipasang

dengan berbagai macam fitting (ukuran).

Pada alat ini, mekanisme perpindahan kalor terjadi secara tidak langsung (indirect

contact type), karena terdapat dinding pemisah antara kedua fluida sehingga kedua

fluida tidak bercampur. Fluida yang memiliki suhu lebih rendah (fluida pendingin)

mengalir melalui pipa kecil, sedangkan fluida dengan suhu yang lebih tinggi

mengalir pada pipa yang lebih besar (pipa annulus). Penukar kalor demikian

mungkin terdiri dari beberapa lintasan yang disusun dalam susunan vertikal.

Perpindahan kalor yang terjadi pada fluida adalah proses konveksi, sedang proses

konduksi terjadi pada dinding pipa. Kalor mengalir dari fluida yang bertemperatur

tinggi ke fluida yang bertemperatur rendah.

Kelebihan Double-pipe Heat exchanger:

o Dapat digunakan untuk fluida yang memiliki tekanan tinggi.

o Mudah dibersihkan pada bagian fitting

o Fleksibel dalam berbagai aplikasi dan pengaturan pipa

o Dapat dipasang secara seri ataupun paralel

o Dapat diatur sedimikian rupa agar diperoleh batas pressure drop dan LMTD

sesuai dengan keperluan

o Mudah bila kita ingin menambahkan luas permukaannya

o Kalkulasi design mudah dibuat dan akurat

Kekurangan Double-pipe Heat exchanger:

o Relatif mahal

o Terbatas untuk fluida yang membutuhkan area perpindahan kalor kecil (<50 m2)

o Biasanya hanya digunakan untuk sejumlah kecil fluida yang akan dipanaskan atau

dikondensasikan.

b. Shell and tube

Jenis ini terdiri dari shell

yang didalamnya terdapat

rangkaian pipa kecil yang

disebut tube bundle.

Perpindahan panas terjadi

antara fluida yang

mengalir di dalam tube

dan fluida yang mengalir di luar tube (pada shell side). Shell and tube ini merupakan

Heat exchanger yang paling banyak digunakan dalam proses-proses industri.

Keuntungan Shell and Tube Heat exchanger merupakan Heat exchanger yang paling

banyak digunakan di proses-proses industri karena mampu memberikan ratio area

perpindahan panas dengan volume dan massa fluida yang cukup kecil. Selain itu

juga dapat mengakomodasi ekspansi termal, mudah untuk dibersihkan, dan

konstruksinya juga paling murah di antara yang lain. Untuk menjamin bahwa fluida

pada shell-side mengalir melintasi tabung dan dengan demikian menyebabkan

perpindahan kalor yang lebih tinggi, maka di dalam shell tersebut dipasangkan

sekat/penghalang (baffles).

Shell and tube ini dibagi lagi sesuai dengan penggunaannya yaitu class R (untuk

keperluan proses dengan tekanan tinggi), class C (untuk keperluan proses dengan

Gambar 2. Shell and Tube HE

Gambar 3. Plate Heat

tekanan dan temperatur menengah dan fluida yang tidak korosif, serta class B (untuk

keperluan fluida yang korosif). Proses pertukaran panas pada kedua fluida ini terjadi

pada dinding tube dimana terdapat dua proses perpindahan yaitu secara konduksi

dan konveksi. Dilihat dari konstruksinya, Heat exchanger tipe Shell and Tube

dibedakan atas:

Fixed Tube Sheet

Fixed Tube Sheet merupakan jenis shell and tube Heat exchanger yang terdiri dari

tube-bundle yang dipasang sejajar dengan shell dan kedua tube sheet menyatu

dengan shell. Kelemahan pada tipe ini adalah kesulitan pada penggantian tube dan

pembersihan shell.

Floating Tube Sheet

Floating Tube Sheet merupakan Heat exchanger yang dirancang dengan salah satu

tipe tube sheetnya mengambang, sehingga tube-bundle dapat bergerak di dalam shell

jika terjadi pemuaian atau penyusutan karena perubahan suhu. Tipe ini banyak

digunakan dalam industri migas karena pemeliharaannya lebih mudah dibandingkan

fix tube sheet, karena tube-bundlenya dapat dikeluarkan, dan dapat digunakan pada

operasi dengan perbedaan temperatur antara shell dan tube side di atas 200oF.

U tube/U bundle

U tube/U bundle merupakan jenis HE yang hanya mempunyai 1 buah tube sheet,

dimana tube dibuat berbentuk U yang ujung-ujungnya disatukan pada tube sheet

sehingga biaya yang dibutuhkan paling murah di antara Shell and Tube Heat

exchanger yang lain. Tube bundle dapat dikeluarkan dari shellnya setelah channel

headnya dilepas. Tipe ini juga dapat digunakan pada tekanan tinggi dan beda

temperatur yang tinggi. Masalah yang sering terjadi pada Heat exchanger ini adalah

terjadinya erosi pada bagian dalam bengkokan tube yang disebabkan oleh kecepatan

aliran dan tekanan di dalam tube, untuk itu fluida yang mengalir dalam tube side

haruslah fluida yang tidak mengandung partikel-partikel padat.

2. Spiral tube

Plate Heat exchanger

Kedua aliran masuk dari sudut dan melewati

bagian atas dan bawah plat-plat parallel

dengan fluida panas melewati jalan-jalan (ruang antar plat) genap dan fluida dingin

melewati jalan-jalan ganjil. Plat-plat dapat dipasang secara melingkar agar dapat

memberikan perpindahan panas yang besar dan mencegah terjadinya fouling

(deposit yang tidak diinginkan). Plate Heat exchanger juga mudah untuk dilepas dan

dipasang kembali sehingga mudah untuk dibersihkan. Heat exchanger ini dibagi atas

3 macam :

Plate and frame or gasketed plate exchanger

Jenis ini terdiri dari bingkai-bingkai dan plat-plat yang disusun rapat, permukaan

plat mempunyai alur-alur yang berpasangan sehingga jika dirangkai mempunyai dua

aliran. Heat exchanger ini digunakan untuk temperatur dan tekanan rendah seperti

mendinginkan cooling water.

Spiral plate heat exchanger

Lamella (ramen) heat exchanger

C. Berdasarkan Flow arrangements

Terdapat dua jenis Heat Exchanger berdasarkan flow arrangements yakni

single pass dan multiple pass. Pada single pass, kedua fluida melewati sistem hanya

satu kali, sedangkan pada multiple pass, salah satu atau kedua fluida mengalir bolak-

balik secara zigzag. Pada single pass aliran fluida bisa parallel ataupun berlawanan,

sedangkan pada multiple pass merupakan kombinasai keduanya. Fluida juga dapat

mengalir secara crossflow. Yang pertama, kedua fluida tidak bercampur, mereka

melewati jalan masing-masing tanpa bercampur. Yang kedua, kedua fliuda bercampur

tanpa terjadi reaksi kimia. Jika luas shell besar, cross flow akan menghasilkan

koefisien perpindahan kalor yang lebih tinggi daripada aliran aksial yang terjadi di

dalam tabung double-pipe.

D. Berdasarkan Arah Aliran

1. Paralel Flow

Kedua fluida ,mengalir dalam heat exchanger dengan aliran yang searah. Kedua

fluida memasuki HE dengan perbedaan suhu yang besar. Perbedaan temperatur

yang besar akan berkurang seiring dengan semakin besarnya x, jarak pada HE.

Temperatur keluaran dari fluida dingin tidak akan melebihi temperatur fluida

panas.

2. Counter Flow

Berlawanan dengan paralel flow, kedua aliran fluida yang mengalir dalam HE

masuk dari arah yang berlawanan. Aliran keluaran yang fluida dingin ini suhunya

mendekati suhu dari masukan fluida panas sehingga hasil suhu yang didapat lebih

efekrif dari paralel flow.

3. Cross Flow Heat exchanger

Dimana satu fluida mengalir tegak lurus dengan fluida yang lain. Biasa dipakai

untuk aplikasi yang melibatkan dua fasa. Misalnya sistem kondensor uap (tube and

shell Heat exchanger), di mana uap memasuki shell, air pendingin mengalir di

dalam tube dan menyerap panas dari uap sehingga uap menjadi cair. Dari ketiga

tipe Heat exchanger tersebut tipe counter flow yang paling efisien ketika kita

membandingkan laju perpindahan kalor per unit area. Dengan beda temperatur

fluida yang paling maksimal di antara kedua tipe Heat exchanger lainnya, maka

beda temperatur rata-rata (log mean temperature difference) akan maksimal dan

pada akhirnya laju perpindahan kalor akan maksimal pula.

1.5. Parameter Heat Exchanger

Logaritmic Mean Temperature Difference (LMTD)

Pada awalnya kita mengandaikan U (bisa juga digantikan oleh ) sebagai nilai konstan

(nilai U dapat dilihat pada tabel pada lampiran). U sendiri merupakan koefisien heat transfer

overall. Aturan untuk nilai U adalah sebagai berikut :

1. Fluida dengan konduktivitas termal rendah seperti tar, minyak atau gas, biasanya

menghasilkan h yang rendah. Ketika fluida tersebut melewati heat exchanger, U

akan cenderung untuk turun

2. Kondensasi dan Pemanasan merupakan proses perpindahan kalor yang efektif.

Proses ini dapat meningkatkan nilai U.

3. Untuk U yang tinggi, tahanan dalam exchanger pasti rendah

4. Untuk fluida dengan konduktivitas yang tinggi , mempunyai nilai U dan h yang

tinggi.

Untuk U pada suhu yang hampir konstan, variasi temperatur dari aliran fluida dapat

dihitung secara overall heat transfer dalam bentuk perbedaan temperatur rata-rata dari aliran

dua fluida, yang dapat dibuat persamaan sebagai berikut :

(3)

Yang menjadi masalah kali ini adalah bagaimana membuat persamaan tersebut

menjadi benar. Kita harus dapat menghitung nilai dari ΔT yang diinginkan. Hal ini

disebabkan karena terlihat pada grafik mengenai kecenderungan perubahan temperatur fluida

akan lebih cepat sejalan dengan posisinya (grafik bisa dilihat dari lampiran). Selain itu pada

counterflow dan pararel flow, perhitungan tersebut bisa berbeda. Oleh karena itu perlu dicari

suatu persamaan yang dapat menyelesaikan masalah ini. Dengan menurunkan rumus awal

sebagai berikut :

(4)

Keterangan : h untuk aliran panas dan c untuk aliran dingin

Setelah itu kita menyamakan persamaan antara persamaan untuk counterflow dan persamaan

untuk pararel flow dan didapat :

(5)

Dimana ΔTa adalah selisih antara suhu keluaran shell dengan suhu fluida pendingin

awal dan ΔTb adalah selisih antara suhu keluaran shell dengan suhu fluida pendingin akhir.

Δt mean yang dimaksud dalam persamaan tersebut adalah LMTD, yaitu :

(6)

Namun demikian penggunaan LMTD juga cukup terbatas. Kita harus menggunakan

faktor koreksi F yang dapat dilihat dalam grafik pada lampiran. Sehingga rumusnya menjadi :

(7)

BAB 3

METODOLOGI

3.1 Alat dan Bahan

1. Seperangkat alat double pipe yang terdiri atas sistem perpipaan air dan steam,

termometer, rotameter dan heat exchanger

2. Sumber Steam dari boiler

3. Fluida (air)

3.2 Prosedur Percobaan

Percobaan Aliran Searah (co-current)

BAB 4

PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN

4.1 Pembahasan

Pada praktikum kali ini dilakukan dengan menggunakan alat Double Pipe Heat

Exchanger dimana air panas dan air dingin dialirkan melalui aliran yang berbeda dan

dikontakan secara counter current agar terjadi proses perpindahan panas. Pada percobaan ini,

perpindahan panas terjadi akibat adanya perbedaan suhu antara air panas dan air dingin,

Waktu yang digunakan untuk mengamati adalah 5 detik

Waktu yang digunakan untuk mengamati adalah 5 detik

4

sehingga suhu tersebut menyebabkan terjadinya proses perpindahan panas, yaitu kenaikan

suhu air dingin keluar dan penurunan suhu air panas keluar.

Pada percobaan ini, air panas yang digunakan berasal dari air yang dipanaskan terlebih

dahulu menggunakan steam dari boiler dengan suhu 60O-70OC. Laju alir yang digunakan ada

2 macam yaitu laju alir air dingin tetap dan laju alir air panas tetap. Dari hasil percobaan,

diperoleh data nilai koefisien pindah panas keseluruhan (U) dan efisiensi pindah panas

sebagai berikut :

Kurva 1 Hubungan antara Laju Alir Fluida Panas (Berubah) terhadap U Empiris

Kurva 2 Hubungan antara Laju Alir Fluida Panas (Berubah) terhadap U Teoritis

Kurva 3 Hubungan antara Laju Alir Fluida Panas (Berubah) terhadap Efisiensi HE

Kurva 4 Hubungan antara Laju Alir Fluida Dingin (Berubah) terhadap U Empiris

Kurva 5 Hubungan antara Laju Alir Fluida Dingin (Berubah) terhadap U Teoritis

Kurva 6 Hubungan antara Laju Alir Fluida Dingin (Berubah) terhadap Efisiensi HE

Dari literatur yang diperoleh laju nilai koefisien pindah panas keseluruhan (U)

berbanding lurus dengan laju alir fluida sehingga semakin besar laju alir maka akan semakin

besar pula nilai koefisien pindah panas. Hasil percobaan pada variasi laju alir air panas tetap

dan laju alir air dingin tetap sesuai dengan pernyataan tersebut dimana data secara neraca

energi maupun secara empiris memperlihatkan nilai koefisien pindah panas keseluruhan (U)

mengalami kenaikan seiring dengan kenaikan laju alir fluida.

Kemudian dari literatur yang diperoleh untuk mengetahui nilai efisiensi perpindahan

panas didapatkan grafik yang menunjukan bahwa semakin besar laju alir maka semakin besar

pula nilai efisiensi perpindahan panas. Efisiensi perpindahan panas berbanding lurus dengan

laju alir fluida. Hasil percobaan pada variasi laju alir air dingin tetap dan panas tetap sesuai

dengan pernyataan tersebut dimana data memperlihatkan efisiensi pindah panas cenderung

mengalami kenaikan seiring dengan kenaikan laju alir fluida.

Dari hasil percobaan dapat dilihat bahwa selama proses berlangsung ada panas yang

hilang akibat adanya kontak antara double pipe heat exchanger dengan udara luar dan

pembacaan suhu fluida selama proses dan sesuai dengan teori yang didapat dari literatur.

4.2 Kesimpulan

Dari hasil percobaan yang dilakukan, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

1. Semakin besar laju alir fluida maka koefisien pindah panas (U) maka laju alir fluida

akan mengalami kenaikan (Laju alir berbanding lurus dengan U)

2. Faktor-faktor yang mempengaruhi kinerja alat adalah luas permukaan perpindahan

panas, koefisien perpindahan panas, jenis aliran (Bilangan Reynold) dan arah aliran

(co-courent)

3. Efisiensi perpindahan panas mengalami kenaikan seiring dengan kenaikan laju alir

fluida.

LAMPIRAN

Lampiran 1.Pengolahan Data

1) Laju Alir Air Dingin Tetap 1.283 kg/sRun 1 Laju Fluida Dingin TetapEmber : 0.38 kgTerukur : 6.795 kgMassa fluida dingin : 6.415 kgF fluida dingin : 1.283 kg/s

No.FluidaPanas Thi Tci Tho Tco

Massa (kg)

Waktu (s)

LajuAlir (kg/s) (oC) (oC) (oC) (oC)

1 5.72 5 1.144 45 25 35 302 4.3 5 0.86 42 25 34 293 6.24 5 1.248 37 25 31 294 4.6 5 0.92 40 25 33 295 5.64 5 1.128 44 26 36 306 6.04 5 1.208 44 26 36 307 4.64 5 0.928 47 26 38 318 4.98 5 0.996 46 27 36 31

a. Penentuan Koefisien Pindah Panas (U) secara Empiris- Penentuan hi dan ho

NRe = ρ v D/µ NNu laminer (NRe< 2100) = 0.664 * NRe1/2*NPr

1/3

NPr = Cp µ/K h = NNu K / D

Trata2

F (kg/s

)

ρ (kg/m

3)

F (m3/s

)A (m2)

v (m2/s

)

D (m)

µ (kg/m

s)Nre

Cp (KJ/kg.

K)

k (W/m.

K)NPr

Nu (lamine

r)

hi (lam)

27.51.28

3996.2775

0.001288

0.001281246

1.005111

0.0404

847.1712

0.047753

4.1830.6121

545.788931

0.260537209

3.947745

271.28

3996.3541

0.001288

0.001281246

1.005034

0.0404

855.1892

0.047306

4.1830.6113

75.851214

0.260239636

3.938186

271.28

3996.3541

0.001288

0.001281246

1.005034

0.0404

855.1892

0.047306

4.1830.6113

75.851214

0.260239636

3.938186

271.28

3996.3541

0.001288

0.001281246

1.005034

0.0404

855.1892

0.047306

4.1830.6113

75.851214

0.260239636

3.938186

281.28

3996.2009

0.001288

0.001281246

1.005188

0.0404

839.1532

0.04821

4.1830.6129

385.726807

0.26083916

3.957382

281.28

3996.2009

0.001288

0.001281246

1.005188

0.0404

839.1532

0.04821

4.1830.6129

385.726807

0.26083916

3.957382

28.51.28

3996.1243

0.001288

0.001281246

1.005265

0.0404

831.1351

0.048675

4.1830.6137

225.664842

0.261145582

3.967099

291.28

3996.0477

0.001288

0.001281246

1.005343

0.0404

823.1171

0.049149

4.1830.6145

055.603044

0.261456699

3.976892

Trata2

F (kg/s

)

ρ (kg/m

3)

F (m3/s

)A (m2)

v (m2/s

)

D (m)

µ (kg/m

s)Nre

Cp (KJ/kg.

K)

k (W/m.

K)NPr

Nu (lamine

r)

ho (lam)

401.14

4993.6

90.001151

0.00341946

0.336681

0.066

662.2158

0.033344

4.183317

0.631038

4.390003

0.198531517

1.898196

38 0.86994.6

10.000865

0.00341946

0.252865

0.066

680.2014

0.024403

4.183029

0.628549

4.526779

0.171588496

1.634118

341.24

8995.2

80.001254

0.00341946

0.3667

0.066

678.20.035518

4.1830.6223

434.558436

0.207488945

1.956504

36.5 0.92994.9

00.000925

0.00341946

0.270428

0.066

702.8468

0.025265

4.1830.6262

624.694534

0.17672135

1.676877

401.12

8993.6

90.001135

0.00341946

0.331972

0.066

662.2158

0.032877

4.183317

0.631038

4.390003

0.197138296

1.884875

401.20

8993.6

90.001216

0.00341946

0.355516

0.066

662.2158

0.035209

4.183317

0.631038

4.390003

0.204009276

1.95057

42.50.92

8992.5

40.000935

0.00341946

0.273429

0.066

639.7338

0.027999

4.183676

0.63415

4.220514

0.179552203

1.725197

410.99

6993.2

30.001003

0.00341946

0.29326

0.066

653.223

0.02943

4.183460.6322

834.322008

0.185547631

1.777555

- Penentuan Koefisien Pindah Panas (Uoa)ri = 0.0202 m L = 1.4 m

ro = 0.02 m K = 45 W/m k

b. Penentuan Koefisien Pindah Panas secara Neraca EnergiA = 0.185399 m2

UntukAliran Co-current :△T1 = Thi – Tho△T2 = Tci – Tco

Uoa = Q panas / A

∆T1 ∆T2 ∆TlmTh

rata2Tc

rata2Cp

(panas)Cp

(dingin)∆Th ∆Tc

Q1 (panas)

Q2 (dingin) Uoa (W/m2 k)

20 5 10.82021 40 27.5 4.1816 4.1813 10 5 47.8375 26.82304 23.8465817 5 9.805721 38 27 4.1816 4.1813 8 4 28.76941 21.45843 15.8250412 2 5.581106 34 27 4.1818 4.1812 6 4 31.31332 21.45792 30.2623215 4 8.322263 36.5 27 4.1815 4.1812 7 4 26.92886 21.45792 17.45318 6 10.92287 40 28 4.1817 4.18115 8 4 37.73566 21.45766 18.6341118 6 10.92287 40 28 4.18135 4.1811 8 4 40.40857 21.45741 19.9540121 7 12.74335 42.5 28.5 4.1811 4.1811 9 5 34.92055 26.82176 14.7805619 5 10.48688 41 29 4.18135 4.1811 10 4 41.64625 21.45741 21.42017

No hi ho Uoa (W/m2 k)

1 3.947745 1.898196 0.2409552 3.938186 1.634118 0.2176873 3.938186 1.956504 0.2455534 3.938186 1.676877 0.2215785 3.957382 1.884875 0.2400436 3.957382 1.95057 0.2454867 3.967099 1.725197 0.2264338 3.976892 1.777555 0.231238

c. Penentuan Efisiensi Pindah Panas

Efisiensi (%) =

F (kg/s) Q1 (panas)Watt

Q2 (dingin)Watt

Efisiensi%

1.144 47.8375 26.82304 56.0712

0.86 28.76941 21.45843 74.5877

1.248 31.31332 21.45792 68.5265

0.92 26.92886 21.45792 79.6837

1.128 37.73566 21.45766 56.8631

1.208 40.40857 21.45741 53.1011

0.928 34.92055 26.82176 76.808

0.996 41.64625 21.45741 51.523

2) Laju Alir Air DinginTetap 1.22 kg/sRun 2 Laju Fluida Dingin TetapEmber : 0.38 kgTerukur : 6.48 kgMassa fluida dingin : 6.1 kgF fluida dingin : 1.22 kg/s

No.FluidaPanas Thi Tci Tho Tco

Massa (kg)

Waktu (s)

LajuAlir (kg/s) (oC) (oC) (oC) (oC)

1 2.42 5 0.484 57 25 32 302 2.4 5 0.48 75 25 49 303 2.4 5 0.48 73 26 51 294 2.5 5 0.5 65 26 49 305 2.44 5 0.488 51 26 42 296 2.8 5 0.56 42 25 35 287 2.85 5 0.57 42 25 35 298 3.32 5 0.664 40 25 35 29



1/3


Trata2

F (kg/s

)

ρ (kg/m3)

F (m3/s

)A (m2)

v (m2/s

)

D (m)

µ (kg/m

s)Nre

Cp (KJ/kg.

K)

k (W/m.

K)NPr

Nu (lamine

r)

hi (lam)

27.5 1.22996.2775

0.001225

0.001281246

0.955756

0.0404

847.1712

0.045409

4.1830.6121

55.788931

0.25406003

3.849601

27.5 1.22996.2775

0.001225

0.001281246

0.955756

0.0404

847.1712

0.045409

4.1830.6121

55.788969

0.254060583

3.849584

27.5 1.22996.2775

0.001225

0.001281246

0.955756

0.0404

847.1712

0.045409

4.1830.6121

55.788969

0.254060583

3.849584

28 1.22996.2009

0.001225

0.001281246

0.95583

0.0404

839.1532

0.045842

4.1830.6129

45.726807

0.254354474

3.858998

27.5 1.22996.2775

0.001225

0.001281246

0.955756

0.0404

847.1712

0.045409

4.1830.6121

55.788931

0.25406003

3.849601

26.5 1.22996.4306

0.001224

0.001281246

0.955609

0.0404

863.2072

0.044565

4.1830.6105

95.913652

0.253483794

3.831034

27 1.22996.3541

0.001224

0.001281246

0.955683

0.0404

855.1892

0.044983

4.1830.6113

75.851214

0.253769854

3.840279

27 1.22996.3541

0.001224

0.001281246

0.955683

0.0404

855.1892

0.044983

4.1830.6131

45.834351

0.253525839

3.847675

Trata2

F (kg/s

)

ρ (kg/m3)

F (m3/s

)A (m2)

v (m2/s

)

D (m)

µ (kg/m

s)Nre

Cp (KJ/kg.

K)

k (W/m.

K)NPr

Nu (lamine

r)

ho (lam)

44.50.48

4991.6151

0.000488

0.00341946

0.14274

0.066

621.7482

0.015025

4.183964

0.63664

4.086103

0.130120725

1.25515

62 0.48983.5576

0.000488

0.00341946

0.14272

0.066

464.3741

0.019951

4.186482

0.65842

2.952668

0.134550744

1.342285

62 0.48983.5576

0.000488

0.00341946

0.14272

0.066

464.3741

0.019951

4.186482

0.65842

2.952668

0.134550744

1.342285

57 0.5985.8597

0.000507

0.00341946

0.148319

0.066

509.3381

0.018947

4.185763

0.65220

3.268906

0.135647148

1.340433

46.50.48

8990.6942

0.000493

0.00341946

0.144053

0.066

603.7626

0.015601

4.184252

0.63913

3.952721

0.131130427

1.269835

38.5 0.56994.3777

0.000563

0.00341946

0.164695

0.066

675.705

0.015996

4.183101

0.62917

4.492485

0.138570975

1.320983

38.5 0.57994.3777

0.000573

0.00341946

0.167635

0.066

675.705

0.016282

4.183101

0.62917

4.492485

0.139802741

1.332725

37.50.66

4994.7459

0.000668

0.00341946

0.195208

0.066

686.8108

0.01866

4.1830.6278

34.575969

0.15058711

1.432471


ro = 0.02 m K = 45 W/m k

No hi hoUoa

(W/m2

k)1 3.84960 1.25515 0.179152 3.84958 1.34229 0.1881643 3.84958 1.34229 0.1881644 3.85900 1.34043 0.1881025 3.84960 1.26984 0.1806926 3.83103 1.32098 0.1857457 3.84028 1.33273 0.1870668 3.84768 1.43247 0.197132



Uoa = Q panas / A

∆T1

∆T2

∆TlmTh rata2

Tc rata2

Cp (panas)

Cp (ding

in)

∆Th

∆Tc

Q1 (pana

s)

Q2 (dingi

n)

A (m2)

Uoa (W/m2 k)

32 210.82021

44.5

27.5

4.18225

4.18105

25 550.60523

25.50441

0.185399

25.22627

50 1932.03856

6227.5

4.1816

4.18105

26 552.18637

25.50441

0.185399

8.785723

47 2232.93351

6227.5

4.1811

4.18105

22 344.15242

15.30264

0.185399

7.231191

39 1927.81167

57 28 4.1814.181

0516 4

33.448

20.40352

0.185399

6.486891

25 1318.35069

46.5

27.5

4.1814.181

19 3

18.36295

15.30283

0.185399

5.397388

17 711.27

0138.5

26.5

4.1814.181

17 3

16.38952

15.30283

0.185399

7.843894

17 610.56216

38.5

27 4.1814.181

17 4

16.68219

20.40377

0.185399

8.519103

15 69.822

2137.5

27 4.1814.181

15 4

13.88092

20.40377

0.185399

7.622589


Efisiensi (%) =


Q2 (dingin)Watt

Efisiensi%

0.484 50.60523 25.50441 50.39876

0.48 52.18637 25.50441 48.87178

0.48 44.15242 15.30264 34.65868

0.5 33.448 20.40352 61.00073

0.488 18.36295 15.30283 83.33533

0.56 16.38952 15.30283 93.36958

0.57 16.68219 20.40377 122.3087

0.664 13.88092 20.40377 146.9915

3) LajuAlir Air Panas Tetap 0.874kg/sRun 1 Laju Fluida Panas TetapEmber : 0.38 kg

Terukur : 4.75 kgMassa fluidadingin : 4.37 kgF fluida panas : 0.874 kg/s

No.Fluida Dingin Thi Tci Tho Tco

Massa (kg)

Waktu (s)

Laju Alir (kg/s) (oC) (oC) (oC) (oC)

1 5.44 5 1.088 44 24 36 292 5.26 5 1.052 40 24 33 293 5.14 5 1.028 40 24.5 32 284 5.64 5 1.128 39 24.5 32 295 5.62 5 1.124 40 25 32 296 6.88 5 1.376 42 25 29 287 6.6 5 1.32 42 25 29 288 8.8 5 1.76 40 25 29 28



1/3


Trata2

F (kg/s

)

ρ (kg/m

3)

F (m3/s

)A (m2)

v (m2/s

)

D (m)

µ (kg/m

s)Nre

Cp (KJ/kg.

K)

k (W/m.

K)NPr

Nu (laminer

)

hi (lam)

26.51.08

8996.4

310.026595

0.001281246

20.75708

0.0404

863.207

0.96801

4.1830.6105

95.913616

1.181387593

17.85504

26.51.05

2996.4

310.026595

0.001281246

20.75708

0.0404

863.207

0.96801

4.1830.6105

95.913616

1.181387593

17.85504

26.25

1.028

996.465

0.026343

0.001281246

20.56056

0.0404

870.986

0.950314

4.183160.6099

95.973006

1.174444811

17.73266

26.75

1.128

996.392

0.026847

0.001281246

20.95372

0.0404

859.198

0.981702

4.1830.6109

85.882394

1.18761555

17.96063

271.12

4996.3

540.027099

0.001281246

21.15036

0.0404

855.189

0.995521

4.1830.6113

75.851212

1.193828694

18.06612

26.51.37

6996.4

310.026595

0.001281246

20.75708

0.0404

863.207

0.96801

4.1830.6105

95.913616

1.181387593

17.85504

26.5 1.32996.4

310.026595

0.001281246

20.75708

0.0404

863.207

0.96801

4.1830.6105

95.913616

1.181387593

17.85504

26.5 1.76996.4

310.026595

0.001281246

20.75708

0.0404

863.207

0.96801

4.1830.6105

95.913616

1.181387593

17.85504

Trata2

F (kg/s

)

ρ (kg/m

3)

F (m3/s

)A (m2)

v (m2/s

)

D (m)

µ (kg/m

s)Nre

Cp (KJ/kg.

K)

k (W/m.

K)NPr

Nu (laminer

)

ho (lam)

400.87

4993.6

870.000

880.00341

9460.257

220.06

6662.2

160.025474

4.183320.6310

44.389993

0.173528889

1.659147

36.50.87

4994.8

990.000878

0.00341946

0.256906

0.066

702.847

0.024001

4.1830.6262

64.694535

0.172246657

1.634417

360.87

4994.9

760.000878

0.00341946

0.256887

0.066

710.865

0.023731

4.1830.6254

84.754026

0.171992941

1.629972

35.50.87

4995.0

520.000878

0.00341946

0.256867

0.066

718.883

0.023466

4.1830.6246

94.813728

0.171744064

1.625558

36 0.87 994.9 0.000 0.00341 0.256 0.06 710.8 0.023 4.183 0.6254 4.754 0.17199 1.629

4 76 878 946 887 6 65 731 8 026 2941 972

35.50.87

4995.0

520.000878

0.00341946

0.256867

0.066

710.865

0.023731

4.1830.6246

94.760038

0.172065413

1.628599

35.50.87

4995.0

520.000878

0.00341946

0.256867

0.066

710.865

0.023731

4.1830.6246

94.760038

0.172065413

1.628599

34.50.87

4995.2

050.000878

0.00341946

0.256827

0.066

734.919

0.022954

4.1830.6231

34.933427

0.171256404

1.616894

- PenentuanKoefisienPindahPanas (Uoa)ri = 0.0202 m L = 1.4 m

ro = 0.02 m K = 45 W/m k

No hi hoUoa

(W/m2

k)1 17.85504 1.659147 0.2914072 17.85504 1.634417 0.2874583 17.73266 1.629972 0.2865684 17.96063 1.625558 0.2861925 18.06612 1.629972 0.287056 17.85504 1.628599 0.2865277 17.85504 1.628599 0.2865278 17.85504 1.616894 0.284653



Uoa = Q panas / A

∆T1

∆T2

∆TlmTh rata2

Tc rata2

Cp (panas)

Cp (ding

in)

∆Th

∆Tc

Q1 (pana

s)

Q2 (dingi

n)

A (m2)

Uoa (W/m2 k)

20 712.38305

4026.5

4.18225

4.18105

8 529.24229

22.74491

0.185399

12.7373

16 48.656

1736.5

26.5

4.1816

4.18105

7 525.58303

21.99232

0.185399

15.94115

15.5

48.489932

3626.25

4.1811

4.18105

8 3.529.23425

15.04342

0.185399

18.57296

14.5

37.299102

35.5

26.75

4.1814.181

057 4.5

25.57936

21.22301

0.185399

18.90226

15 37.456019

36 27 4.1814.181

18 4

29.23355

18.79823

0.185399

21.14794

17 15.647298

35.5

26.5

4.1814.181

113 3

47.50452

17.25958

0.185399

45.37198

17 15.647298

35.5

26.5

4.1814.181

113 3

47.50452

16.55716

0.185399

45.37198

15 15.169771

34.5

26.5

4.1814.181

111 3

40.19613

22.07621

0.185399

41.93787


Efisiensi (%) =


Q2 (dingin)Watt

Efisiensi%

1.088 29.24229 22.74491 77.78088

1.052 25.58303 21.99232 85.9645

1.028 29.23425 15.04342 51.45819

1.128 25.57936 21.22301 82.96928

1.124 29.23355 18.79823 64.3036

1.376 47.50452 17.25958 36.3325

1.32 47.50452 16.55716 34.85385

1.76 40.19613 22.07621 54.92122

4) Laju Alir Air Panas Tetap 0.644 kg/sRun 2 Laju Fluida Panas TetapEmber : 0.38 kgTerukur : 3.6 kgMassa fluida panas : 3.22 kgF fluida panas : 0.644 kg/s

No.Fluida Dingin Thi Tci Tho Tco

Massa (kg)

Waktu (s)

Laju Alir (kg/s) (oC) (oC) (oC) (oC)

1 2.66 5 0.532 53 25 49 302 5.26 5 1.052 39 25 32 303 6.44 5 1.288 43 26 35 294 6 5 1.2 44 26 36 305 6.12 5 1.224 47 26 35 296 6.88 5 1.376 42 25 35 287 7.46 5 1.492 42 25 35 298 7.72 5 1.544 40 25 35 29



1/3


Trata2

F (kg/s

)

ρ (kg/m

3)

F (m3/s

)

A (m2)

v (m2/s

)

D (m)

µ (kg/m

s)Nre

Cp (KJ/kg.

K)

k (W/m.

K)NPr

Nu (lamine

r)

hi (lam)

27.5 2.66996.2775

0.027603

0.001281

21.54368

0.0404

847.1712

1.023553

4.1830.6121

545.788931

1.2062118.27688

27.5 5.26996.2775

0.027603

0.001281

21.54368

0.0404

847.1712

1.023553

4.1830.6121

545.788931

1.2062118.27688

27.5 6.44996.2775

0.027603

0.001281

21.54368

0.0404

847.1712

1.023553

4.1830.6121

545.788931

1.2062118.27688

28 6996.2009

0.028107

0.001281

21.93707

0.0404

839.1532

1.052121

4.1830.6129

385.726807

1.218536

18.48731

27.5 6.12996.2775

0.027603

0.001281

21.54368

0.0404

847.1712

1.023553

4.1830.6121

545.788931

1.2062118.27688

26.5 6.88996.4306

0.026595

0.001281

20.75709

0.0404

863.2072

0.96801

4.1830.6105

865.913652

1.1813917.85497

27 7.46996.3541

0.027099

0.001281

21.15036

0.0404

855.1892

0.995521

4.1830.6113

75.851214

1.193829

18.06611

27 7.72996.3541

0.027099

0.001281

21.15036

0.0404

855.1892

0.995521

4.1830.6113

75.851214

1.193829

18.06611

Trata2

F (kg/s

)

ρ (kg/m

3)

F (m3/s

)

A (m2)

v (m2/s

)

D (m)

µ (kg/m

s)Nre

Cp (KJ/kg.

K)

k (W/m.

K)NPr

Nu (lamine

r)

ho (lam)

510.64

4988.6

220.000651

0.003419

0.190501

0.066

563.295

0.022067

4.18490.6447

33.656311

0.151956

1.484401

35.50.64

4995.0

520.000647

0.003419

0.18927

0.066

718.883

0.017291

4.1830.6246

94.813728

0.147424

1.395371

390.64

4994.1

470.000648

0.003419

0.189443

0.066

671.209

0.018519

4.183170.6297

94.458282

0.148718

1.419111

400.64

4993.6871

0.000648

0.003419

0.18953

0.066

662.216

0.01877

4.183320.6310

44.389993

0.148956

1.424203

410.64

4993.2

270.000648

0.003419

0.189618

0.066

653.223

0.019029

4.183460.6322

84.322029

0.14921.429338

38.50.64

4994.3

780.000648

0.003419

0.189399

0.066

675.705

0.018396

4.18310.6291

714.492484

0.148601

1.416596

38.50.64

4994.3

780.000648

0.003419

0.189399

0.066

675.705

0.018396

4.18310.6291

714.492484

0.148601

1.416596

37.50.64

4994.7

460.000647

0.003419

0.189329

0.066

686.8108

0.018098

4.1830.6278

34.575

970.14830

21.410732


ro = 0.02 m K = 45 W/m k

No hi hoUoa

(W/m2

k)1 18.27688 1.484401 0.2637712 18.27688 1.395371 0.2491663 18.27688 1.419111 0.2530744 18.48731 1.424203 0.2541375 18.27688 1.429338 0.2547556 17.85497 1.416596 0.2521977 18.06611 1.416596 0.2524318 18.06611 1.410732 0.251468


UntukAliran Co-current :

△T1 = Thi – Tho△T2 = Tci – Tco

Uoa = Q panas / A

∆T1

∆T2

∆TlmTh rata2

Tc rata2

Cp (panas)

Cp (ding

in)

∆Th

∆Tc

Q1 (pana

s)

Q2 (dingi

n)

A (m2)

Uoa (W/m2 k)

28 1923.20

9951

27.5

4.18225

4.18105

4 510.77348

11.12159

0.185399

2.503664

14 26.166

7835.5

27.5

4.1816

4.18105

7 518.85065

21.99232

0.185399

16.48775

17 610.56216

3927.5

4.1811

4.18105

8 321.54103

16.15558

0.185399

11.00037

18 610.92287

40 28 4.1814.181

058 4

21.54051

20.06904

0.185399

10.63684

21 611.97353

4127.5

4.1814.181

112 3

32.31077

15.353

0.185399

14.55521

17 711.27

0138.5

26.5

4.1814.181

17 3

18.84795

17.25958

0.185399

9.020478

17 610.56216

38.5

27 4.1814.181

17 4

18.84795

24.9528

0.185399

9.625092

15 69.822

2137.5

27 4.1814.181

15 4

13.46282

25.82247

0.185399

7.392993


Efisiensi (%) =


Q2 (dingin)Watt

Efisiensi%

0.532 10.77348 11.12159 103.2312

1.052 18.85065 21.99232 116.6661

1.288 21.54103 16.15558 74.9991

1.2 21.54051 20.06904 93.16882

1.224 32.31077 15.353 47.51666

1.376 18.84795 17.25958 91.57273

1.492 18.84795 24.9528 132.39

1.544 13.46282 25.82247 191.8058

DAFTAR PUSTAKA

Faisal, Ahmad.2012. Laporan Praktikum UOP : Heat Exchanger. Jakarta : Departemen

Teknik Kimia Universitas Indonesia.

Geankoplis, Christie J. 1978. Transport Processes and Unit Operations 3rd ed. London :

Prentice-Hall International, Inc.

Prastiyo, Sadig. 2014. PDF (BAB II). http://eprints.undip.ac.id/44619/4/BAB_II.pdf. Diakses

pada [25 September 2015].

http://eprints.undip.ac.id/44619/4/BAB_II.pdf

bab 4 dphe

Documents