laporan phe grk

LABORATORIUM TEKNIK KIMIASEMESTER GENAP TAHUN AJARAN 2014/2015

MODUL

: Plate Heat ExchangerPEMBIMBING: Rispiandi ST, MT.

Praktikum

: 18 Maret 2015 Penyerahan: 25 Maret 2015(Laporan)

Oleh:

Kelompok: 2 (dua)Nama

: 1. Elis Salimah

NIM.131411035 2. Guntur Rizky Kautsar NIM.131411039 3. Wina septiyeni

NIM.131411056Kelas

: 2B

PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNNIK KIMIA

JURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2015I. Tujuan : Memahami fungsi alat penukar kalor jenis pelat Memahami mekanisme operasi alat penukar kalor jenis pelat Mengetahui komponen-komponen utama alat penukar kalor jenis pelat Mengetahui cara menghitung total heat transfer coefficient alat penukar kalor pelat yang ada di Laboratorium Pilot PlantII. Dasar Teori

Apabila dua benda yang suhunya berbeda berada dalam kontak termal, maka kalor akan mengalir dari benda yang suhunya lebih tinggi ke benda yang suhunya lebig rendah. Pengaliran kalor itu dapat berlangsung dengan tiga macam mekanisme, yaitu sebagai berikut:1. Perpindahan kalor secara rambatan (konduksi), yaitu perpindahan kalor tanpa disertai oleh sesuatu gerakan zat yang terjadi dalam suatu bahan kontinu yang memiliki gradien suhu. Contoh : perpindahan kalor dalam zat padat buram yang tak tembus cahaya (dinding logam pada tabung).

2. Perpindahan kalor secara pancaran (konveksi), yaitu perpindahan kalor di dalam fluida secara memancar yang biasanya diserta perpindahan massa. Contoh : perpindahan entalpi oleh pusaran-pusaran (eddy) aliran turbulen dan oleh arus udara panas yang mengalir melintas dan menjauhi radiator (pemanas) biasa.

3. Perpindahan kalor secara radiasi, yaitu perpindahan energi melalui ruang oleh gelombang-gelombang elektromagnetik tanpa memerlukan media penghantar (fluida atau padat).

Tidak jarang ditemukan bahwa kalor mengalir dengan cara radiasi serta konduksi-konveksi bersama-sama. Contohnya ialah proses hilangnya kalor dari radiator atau pipa uap tanpa isolasi ke udara ruang sekitar. Beberapa jenis alat penukar panas adalah :

1. Plate heat exchanger

2. Double pipe heat exchanger

3. Shell and tube heat exchanger

4. Spiral heat exchanger

Plate Heat Exchanger

Plate heat exchanger terdiri dari lempeng standar sebagai permukaan berlangsungnya perpindahan kalor dan rangka penyangga tempat susunan lempeng tersebut. Penurunan tekanan (pressure drop) yang terjadi antar plate heat exchanger relatif kecil. Permukaan plate heat exchanger berlubang untuk memberikan efek turbulensi terhadap aliran. Kelebihan plate heat exchanger adalah mudah untuk melakukan perawatan dan pembersihan serta dapat digunakan untuk berbagai macam fluida (tergantung dari bahan konstruksi yang digunakan) dan mudah untuk dilakukan modifikasi (penambahan luas permukaan perpindahan kalor atau mengubah posisi keluar masuk fluida)Alat penukar panas pelat dan bingkai terdiri dari paket pelat pelat tegak lurus, bergelombang, atau profil lain. Pemisah antara pelat tegak lurus dipasang penyekat lunak( biasanya terbuat dari karet). Pelat pelat dan sekat disatukan oleh suatu perangkat penekan yang pada setiap sudut pelat 10 ( kebanyakan segi empat ) terdapat lubang pengalir fluida. Melalui dua dari lubang ini, fluida dialirkan masuk dan keluar pada sisi yang lain, sedangkan fluida yang lain mengalir melalui lubang dan ruang pada sisi sebelahnya karena ada sekat.

Penukar panas jenis pelat and Frame

Gambar 2. Penukar panas jenis pelat and Frame

Dalam peralatan PHE, panas dipindahkan dengan semua cara, namun yang dominan terjadi dengan dua cara secara simultan, yaitu dengan konduksi dan konveksi. Perpindahan kalor secara konduksi, perpindahan ini biasanya terjadi pada benda padat, panas merambat dari satu bagian kebagian lain secara merambat tanpa ada material yang berpindah. Perpindahan kalor secara konveksi, Perpindahan ini terjadi karena adanya aliran massa yang berpindah. Aliran massa tersebut bisa terjadi secara difusi maupun adanya tenaga dari luar. Tenaga dari luar tersebut bisa berupa pengadukan maupun fluida mengalir. Penukar panas pada PHE terdiri dari susunan lempeng sesuai dengan luas permukaan yang diperlukan.

Kelebihan Plate Heat Exchanger (PHE) dibanding penukar panas jenis lain adalah kemudahan dalam perawatan dan pembersihan dengan berbagai macam fluida. Selain itu juga mudah melakukan modifikasi terhadap luas permukaan, baik itu menambah maupun mengurangi.

Menghitung Koefisien Pindah Panas Keseluruhan (U)

a. Menggunakan Neraca Energi

Harga Q dapat dihitung dari :

Q = (M.Cp.T)1 .. Kalor yang diberikan fluida panas

= (M.Cp.T)2 .. Kalor yang diterima fluida dingin

Efisiensi kalor yang dipertukarkan :

Q = Laju Alir Kalor (Watt)

A = Luas Permukaan (m2)

U = Koefisien Pindah panas Keseluruhan (W/m2.K)

Tlm = Perbedaan Suhu logaritmik (K)

T1 = Thi Tco

T2 = Tho Tci

III. Alat dan Bahan

Seperangkat Alat PHE

Gelas Beaker Plastik 2000 ml

Gelas Kimia 1000 ml

Termometer

Stopwach

Air IV. Langkah Kerja1. Kalibrasi alat pengukur laju alir cairan panas dan cairan dingin nyalakan kompor pemanas sehingga suhu air mencapai lebih kurang 600C

Hidupkan pompa air panas (P1) dan aturlah keran air panas (V1) hingga laju alir air panas yang terbaca pada rotameter pengukur aliran mencapai kira-kira 100 L/jam Tunggu sampai konstan, kemudian tampunglah air panas yang mengalir keluar pipa (sebelum masuk ke bejana air panas) selama waktu tertentu (missal 5 detik) dnegan menggunakan bejana ukur plastic. Hitung berapa banyak volume air panas yang tertampung dalam bejana tersebut. Konversikan satuannya menajdi 1 L/jam Atur kembali keran air panas (V1) hingga laju alr kira-kira 200 L/jam. Kemudian lakukan kembali kangkah c Buat grafik hubungan antara laju alir yang terbaca dengan rotameter dan laju alir yang dihitung dari pengukuran dengan bejana ukur Lakukan hal yang sama untuk kalibrasi laju alir air dingin. (catatan : untuk pengukuran laju alir dingin, airnya tidak perlu dipanaskan, tetapi diukur pada suhu kamar dan dicatat suhunya)2. Pengamatan Suhu dan Laju Alir Cairan Nyalakan kompor pemanas sehingga suhu air mencapai lebih kurang 600C Hidupkan pompa air panas (P1) dan aturlah keran air panas (V1) hingga laju alir air panas yang terbaca pada rotameter pengukur aliran mencapai kira-kira 200 L/jam Tunggu sampai konstan. Catat suhu masuk air panas ke alat (Tin) Nyalakan pompa air dingin (P2) dan aturlah keran air dingin (V2) hingga laju alir air dingin yang terbaca pada rotameter pengukur aliran mencapai kira-kira 100 L/jam Baca secara serentak suhu ari panas masuk (Tin), suhu air panas keluar (Tout), suhu air dingin masuk (tin) dan suhu air dingin keluar (tout) Lakukan langkah d dan e dengan mengatur laju alir dingin berturut-turut, 200 L/jam; 300 L/jam; 400 L/jam Usahakan agar suhu air panas selalu berada pada sekitar 60 0C dengan cara mengatur pemanasan, dan suhu air dingin selalu di bawah 300C dengan cara mengeluarkan air yang sudah panas dari bak penampung dan menambah air dingin ke dalam bak penampung.GAMBARAN KERJA

V. DATA PENGAMATAN Data Kalibrasi laju alir air panas dan dingin

Kalibrasi Laju Air dinginNoSuhu Air

(0C)Pembacaan Rotameter (L/jam)Waktu

(detik)Volume air panas

(Liter)Laju alir hasil pengukuran

(L/jam)

1Sesuai suhu air dingin100351102.857

2200171211.76

3300111327.27

440081450

550071514.28

660051720

Kalibrasi Laju Alir Air PanasNoSuhu Air

(0C)Pembacaan Rotameter (L/jam)Waktu

(detik)Volume air panas

(Liter)Laju alir hasil pengukuran

(L/jam)

1Sesuai suhu air panas (sedang dilakuakan pemanasan)100311116.129

2200161225.00

3300111327.27

440091400

550071 514.28

660061600

Tabel data pengamatan untuk mencatat hasil pengukuran laju alir dan suhu

1. Data suhu aliran air panas dan air dingin

RUN 1

NoAir Panas (Laju Tetap)Air Dingin (Laju Berubah)

Laju alir

(1 L/jam)Suhu Masuk (Thi), (0C)Suhu Masuk (Tho), (0C)Laju alir

(1 L/jam)Suhu Masuk (Tin), (0C)Suhu Masuk (Tout), (0C)

120061481003047

220063472003146

320064453003043

420064414003041

520064415003141

620064416003239

RUN 2NoAir Panas (Laju Tetap)Air Dingin (Laju Berubah)

Laju alir



140065561003245

240065502003249

340065513003348

440065504003345

540065505003545

640065496003543

RUN 3NoAir Panas (Laju Tetap)Air Dingin (Laju Berubah)

Laju alir



160063591003247

260064572003249

360064553003248

460064534003246

560064515003345

660063506003444

RUN 4

NoAir Panas (Laju Berubah)Air Dingin (Laju Tetap)

Laju alir

(1 L/jam)Suhu Masuk (Tin), (0C)Suhu Masuk (Tout), (0C)Laju alir


110055402003236

220058422003240

330063462003243

440064542003245

550065562003246

660065592003347

RUN 5


Laju alir



110064504003437

220063444003442

330064474003545

440064494003646

550064524003747

660064554003848

RUN 6


Laju alir



110061356002731

2 20061346002734

330069376002938

440068476003040

550065506003141

660069506003446

2. Koreksi laju alir masing-masing cairan dnegan menggunakan table hasil kalibrasi

RUN 1


Laju alir



1225.006148102.8573047

2225.006347211,763146

3225.006445327,273043

4225.0064414503041

5225.006441514,83141

6225.0064417203239

RUN 2


Laju alir



14006556102.8573245

24006550211,763249

34006551327,273348

440065504503245

54006550514,83545

640065497203543

RUN 3


Laju alir



16006359102.8573247

26006457211,763249

36006455327,273248

460064534503246

56006451514,83345

660063507203444

RUN 4


Laju alir



1116,1295540211.763236

2225,005842211.763240

3327,276346211.763243

44006454211.763245

5514,286556211.763246

66006559211.763347

RUN 5


Laju alir



1116,12964504503437

2225,0063444503442

3327,2764474503545

440064494503646

5514,2864524503747

660064554503848

RUN 6


Laju alir



1116,12961357202731

2225,0061347202734

3327,2769377202938

440068477203040

5514,2865507203141

660069507203446

VI. PENGOLAHAN DATA1. Kalibrasi laju alir air panas

NoLaju alir nyata (L/jam)Laju alir terukur (L/jam)

1100116.129

2200225.00

3300327.27

4400400

5500514.28

6600600

2. Kalibrasi laju alir air dingin

NoLaju alir nyata (L/jam)Laju alir terukur (L/jam)

1100102.857

2200211.76

3300327.27

4400450

5500514.28

3. Menghitung kalor (Q) dan efisiensi ( )Q = m x Cp x T = (Qdingin / Qpanas ) * 100%

a. Laju alir air panas tetap, air dingin berubahRUNlaju air panas (L/jam)laju air dingin (L/jam)T (panas)T (dingin)Mdingin (Kg/jam)Mpanas (Kg/jam)Qpanas (Kj/jam)Qdingin (Kj/jam)

1225102.8571317102.8572251228573440.598

225211.761615211.7622515120133410.882

225327.271913327.2722517955178690.995

225450231145022521735207900.957

225514.82310514.822521735216220.995

22572023772022521735211680.974

2400102.857913102.8574001512056160.371

400211.761517211.7640025200151200.6

400327.271415327.2740023520206180.877

400450151345040025200245700.975

400514.81510514.840025200216220.858

40072016872040026880241920.9

3600102.857415102.8576001008064800.643

600211.76717211.7660017640151200.857

600327.27916327.2760022680219930.97

600450111445060027720264600.955

600514.81312514.860032760259460.792

600720131072060032760302400.923

b. Laju alir air panas berubah, air dingin tetap

RUNlaju air panas (L/jam)laju air dingin (L/jam)T (panas)T (dingin)Mdingin (Kg/jam)Mpanas (Kg/jam)Qpanas (Kj/jam)Qdingin (Kj/jam)

1116.129211.76154211.76116.1297316.13557.60.486

225211.76168211.76225151207115.10.471

327.27211.761711211.76327.27233679783.30.419

400211.761013211.7640016800115620.688

514.28211.76914211.76514.2819440124510.641

600211.76614211.7660015120124510.824

2116.129450143450116.1296828.456700.83

22545019845022517955151200.842

327.274501710450327.2723367189000.809

400450151045040025200189000.75

514.284501210450514.2825920189000.729

60045091045060022680189000.833

3116.129720264720116.12912681120960.954

22572027772022525515211680.83

327.27720329720327.2743985272160.619

400720211072040035280302400.857

514.287201510720514.2832400302400.933

600720191272060047880362880.758

4. Menghitung nilai UDiketahui : P = 0,4 m L = 0,1 m Jumlah Plate = 25 buahA = 0,4 x 0,1 x 25 = 1 m2

Ttm= (T1 T2) / (ln T1/T2)

U= Qpanas atau dingin / (A x TLMTD)

a) Laju alir air panas tetap, air dingin berubahRUNQpanas (Kj/jam)Qpanas (Watt)TtmU (W/m2K)

1122853.61111414.910690.242183

151204.44444815.494620.286838

179555.27778215.810710.333811

217356.38889416.2690.392703

217356.38889415.607950.409336

217356.38889413.450080.475008

2151202.50000210.87770.229828

252004.1666715.979140.260757

235203.88889214.494250.268306

252004.1666713.976160.298127

252004.1666712.331520.337888

268804.44444811.541560.385082

3100801.1111128.3222630.133511

176401.94444611.27010.172531

226802.50000212.166210.205487

277203.05555812.439770.245628

327603.61111412.493330.289043

327603.61111411.434480.315809

b) Laju alir air panas berubah, air dingin tetapRUNQdingin (Kj/jam)Qdingin (Watt)TtmU (W/m2K)

13557.6988.21412398.322263118.7434

7115.11976.42824811.54156171.2445

9783.32717.58884113.78303197.1693

115623211.69590311.43448280.8781

124513458.74943411.3165305.6378

124513458.7494349.44178366.3239

256701575.001267.140794220.5639

151204200.0033612.7168330.272

189005250.004213.19191397.9715

189005250.004212.33152425.7387

189005250.004210.96963478.5945

189005250.00429.491222553.1431

3120963360.00268811.75338285.8755

211685880.00470414.81562396.8788

272167560.00604818.13149416.9545

302408400.0067214.82605566.5708

302408400.0067212.33152681.1819

3628810080.0080615.23288661.7271

VII. PEMBAHASAN

Oleh Guntur Rizky Kautsar (131411039)

Pada praktikum kali ini dilakukan perpindahan panas pada fluida berupa cairan dimana air panas dan air dingin dialirkan melalui aliran yang berbeda dan dikontakan secata counter current pada Plate Heat Exchanger (PHE). Perpindahan panas yang terjadi merupakan perpindahan panas secara tidak langsung karena kedua cairan tidak bercampurdi dalam PHE. Pada PHE terjadi perpindahan panas secara konveksi-konduksi. Kalor yang dilepas oleh air panas diserap oleh lempengan kemudian diberikan pada air dingin (konduksi), kemudian panas dari air dingin tersebar di dalam air dingin (konveksi).

Pada percobaan dilakukan variasi laju alir sebesar 100 L/Jam sampai dengan 600 L/Jam. Variasi ini dilakukan untuk mengetahui performa PHE. Dari hasil percobaan diperoleh nilai Koefisien pindah panas dan efisiensi yang diolah dalam grafik dengan menggunakan persamaan Neraca Energi dan persamaan Empiris.

Sesuai dengan teori, bahwa perpindahan panas dapat terjadi akibat adanya driving force berupa perbedaan suhu, tekanan, atau konsentrasi. Pada percobaan ini, perpindahan panas pada PHE terjadi akibat adanya perbedaan suhu antara air panas dan air dingin. Adanya perbedaan suhu tersebutmenyebabkan perpindahan panas dari air panas ke air dingin sehingga terjadi kenaikan suhu air dingin keluar dan penurunan suhu air panas keluar. Berdasarkan literatur yang diperoleh laju nilai koefisien pindah panas keseluruhan (U) berbanding lurus dengan laju alir fluida. dan hal tersebut bisa dikatakan sesuai dengan percobaan karena diihat dari rata rata nilai tiap RUN. Dari data grafik didapatkan bahwa hasil koefisien pindah panas (U) secara NE hasilnya bisa dikatakan linear walaupun ada salah satu RUN yang tidak stabil atau lebih fluktuatif. Perolehan nilai yang fluktuatif tersebut dapat disebabkan karena pengukuran suhu yang kurang tepat pada suhu masuk dan suhu yang keluar baik pada pengukuran suhu panas maupun pengukuran suhu dingin. Selain itu, berdasarkan literatur juga semakin besar laju alir maka akan semakin besar pula nilai koefisien pindah panas. Pada percobaan berdasarkan perhitungan NE pada laju alir panas tetap hal tersebut sesuai dengan literatur yang diperoleh. Dimana dari data grafik semakin tinggi laju alir maka nilai koefisien pindah panas juga tinggi.Efisiensi yang dihasilkan pada percobaan sangat bervariasi. Pada laju alir panas tetap efisiensi tertingginya adalah 0,995 pada laju alir 200 L/Jam sedangkan pada laju alir dingin tetap efisiesnsi tertingginya adalah 0,954 pada laju alir 600L/Jam. Semakin besar laju alir maka akan semakin besar efisiensi yang didapatkan. Walaupun begitu pada percobaan untuk laju alir panas tetap 200 L/Jam hasil efisiensinya cenderung fluktuatif dan tidak mengalami peningkatan efisiensi untuk setiap kenaikan laju alir.

Ketidaksesuain hasil percobaan dengan literatur dapat disebabkan karena adanya panas yang hilang akibat adanya kontak anatara PHE dengan udara luar . Selain itu hal tersebut dapat disebabkan karena kerak atau karat pada PHE yang menghambat perpindahan panas sehingga menyebabkan efisiensi alat menjadi kurang bagus.

Untuk menanggulangi permasalahn-permasalahn tersebut maka diperlukan ketelitian dalam pembacaan skala temperatur supaya hasil pengukuran tidak banyak melakukan penyimpangan, perawatan pada PHE dengan melakukan pemeriksaan dan penggantian gasket,nserta pembersihan plate danpembersihan saluran cairan . Hal tersebut dilakukan supaya efisiensi yang dihasilkan baik dan performa alat dalam melakukan perpindahan panas berjalan optimal.

VIII. KESIMPULAN1. Perpindahan panas dapat terjadi dengan 3 cara, yaitu : konduksi, konveksi, dan radiasi. Pada alat Plate Heat Exchanger (PHE) perpindahan panas terjadi secara konduksi dan konveksi.2. Sebagai alat perpindahan panas, PHE memiliki keunggulan lebih mudah dilakukan pembersihan dan modifikasi

3. Pada percobaan fluida panas tetap, diperoleh nilai U terbesar dengan perhitungan = 0.475008 W/m2K4. Efisiensi alat dari Plate Heat Exchanger pada fluida panas tetap = 0,371 0,995 artinya kisaran 37,1% 99,5%5. Pada percobaan fluida dingin tetap, diperoleh nilai U terbesar dengan perhitungan = 681.1819 W/m2K6. Efisiensi alat dari PHE pada fluida dingin tetap = 0,419 0,954 atau kisaran 41,9% - 95,4 %IX. DAFTAR PUSTAKA

Artono Koestoer, Raldi .Perpindahan Kalor. Salemba Teknika. Jakarta 2002Geankoplis J. Christie. 1983.transport Processes and unit operations. Amerika

Holman, JP. Alih bahasa E.Jasifi. Perpindahan Kalor. Penerbit Erlangga.Jakarta.1995Jobsheet praktikum Pilot Plant. Plate Heat Exchanger. Jurusan Teknik Kimia. Politeknik Negeri Bandung.

Kays,W.M. and London, A.L, Compact Heat Exchanger, 2 nd Edition McGraw-Hill, New York, 1964

LAMPIRAN

Panaskan fluida (air) di dalam drum sampai suhu yang dikehendaki

Siapkan air dingin

Siapkan alat PHE, saluran- saluran, serta alat-alat ukur

Siapkan listrik untuk aliran pompa

Atur pompa dan laju alir setelah suhu yang diinginkan tercapai

Ambil data sesuai pada data pengamatan

Matikan pemanas pada tangki fluida pemanas

Rapikan dan bersihkan peralatan PHE seperti keadaan semula

Matikan aliran fluida pemanas dan biarkan aliran air dingin.

Matikan aliran pendingin setelah suhu keluaran tidak terlalu tinggi

Pompa Fluida Dingin

Pompa Fluida Panas

Pemanasan Drum Penampung Air Panas

Penampung Air Panas

Penampung Ari Dingin

Seperangkat Alat

Plate Heat Exchanger

laporan phe grk

Documents