328793143-Laporan-Praktikum-Heat-Exchanger.docx

Laporan Praktikum
UOP : Heat Exchanger
Disusunoleh :
Ahmad Faisal (1006660491)
Dimas Riska Irawan (1006660541)
Hana Nabila Anindita (1006660573)
Meyda Astria (1006679743)
Departemen Teknik Kimia
Universitas Indonesia
November, 2012

Laporan Praktikum UOP : Heat Exchanger 2012
2 Departemen Teknik Kimia Universitas Indonesia
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Tujuan Percobaan
Percobaan Double pipe Heat exchanger ini bertujuan untuk mengetahui unjuk
kerja alat penukar kalor jenis pipa ganda (double pipe HE) dengan menghitung
koefisien perpindahan panas, faktor kekotoran, efektivitas dan perbandingan untuk
aliran searah (co-current) dan berlawanan arah (counter current).
1.2. Prosedur Percobaan
A. Percobaan Aliran Searah (co-current)
1. Aliran uap air: buka penuh semua aliran di bawah ini secara berurutan: 1, 8, 10, 12,
13.
2. Aliran air: buka penuh semua aliran di bawah ini secara berurutan: 4, 6 dan buka
kran 14 sebanyak 1/5 putaran.
3. Amati dan catat T3, T4, T2, T1 setelah suhu tersebut konstan.
4. Amati dan catat kecepatan alir air pada flow meter.
5. Dengan menggunakan gelas ukur dan stopwatch ukurlah laju uap air, dengan
mengukur kondensat yang terjadi.
6. Lakukan percobaan ini untuk 3 macam bukaan kran 14.
B. Percobaan Aliran Berlawanan (counter-current)
1. Aliran uap air: buka penuh semua aliran di bawah ini secara berurutan: 1, 8, 11, 9,
13.
2. Aliran air: buka penuh semua aliran di bawah ini secara berurutan: 4, 6 dan buka
kran 14 sebanyak 1/5 putaran.
3. Amati dan catat T3, T5, T2, T1 setelah suhu tersebut konstan.
4. Amati dan catat kecepatan alir air pada flow meter.
5. Dengan menggunakan gelas ukur dan stopwatch ukurlah laju uap air, dengan
mengukur kondensat yang terjadi.

6. Lakukan percobaan ini untuk 3 macam bukaan kran 14.
1.3. Instumentasi
Double pipe Heat exchanger merupakan suatu alat yang didisain untuk
mempelajari dan mengevaluasi pengaruh perbedaan laju alir dan material teknik pada
laju transfer panas melalui dinding tipis.
● Pengaturan Pipa (Pipe Arrangement)
Alat ini terdiri atas dua pipa logam berdinding tipis yang tersusun dalam suatu panel
vertikal. Pipa dapat beroperasi dengan baik pada aliran searah maupun berlawanan.
Setiap pipa terdiri dari sebuah pipa tembaga luar dan dalam. Fluida panas mengalir
melalui pipa bagian dalam, sedangkan fluida dingin mengalir melalui anulus antara
pipa luar dan dalam. Pengaturan terhadap valve dalam rangkaian ini akan
menghasilkan aliran yang sesuai dengan tujuan percobaan yaitu searah dan
berlawanan arah.
● Sambungan (Fitting)
Heat exchanger mempunyai sambungan pipa standar yang terletak sepanjang siku
yang paling rendah dari panel. Tiga sambungan masuk dialokasikan di sebelah
kanan panel.
● Valves
Valve digunakan untuk mengatur kondisi aliran yang diinginkan dan untuk mengatur
laju alir dari fluida. Unit ini memiliki empat needle type metering valve. Dua valve
pada masukan tangkin pencampuran dan dua lainnya pada keluaran. Semua valve
yang lain berjenis global type gate valve.Valve yang menangani fluida panas di cat
berwarna merah sedangkan yang menangani fluida dingin di cat bewarna biru.

● Flowmeter
Aliran dari suatu fluida diregulasikan dengan needle valve. Laju alir untuk fluida
panas dan fluida dingin dengan specific gravity yang sama diukur dengan
menggunakan single-pass-tube-type flowmeter. Flowmeter dilengkapi dengan
sebuah skala logam yang dapat dipindahkan dan sudah dikalibrasi.

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. 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).
2.2. 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. CounterFlow
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:
  dL
a
t
T
U
dQ "

 (1)
wcdt
WCdT
dQ 
 (2)
3. CrossflowHeat exchanger
Dimana satu fluida mengalir tegak lurus dengan fluida yang lain. Biasa dipakai
untuk aplikasi yang melibatkan dua fasa. Misalnya sistem kondensor uap
(tubeandshellheat exchanger), di mana uap memasuki shell, air pendingin mengalir
di dalam tube dan menyerap panas dari uap sehingga uap menjadi cair.
2.3. 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
tubeside dengan shellside.
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.
2.4. 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.

Gambar 1.Double pipe HE
B. Berdasarkan Konstruksinya
1. Tubular Exchanger
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 pipeHeat
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).
Gambar 2.Shell and Tube HE type

Shell and tube ini dibagi lagi sesuai dengan penggunaannya yaitu class R (untuk
keperluan proses dengan tekanan tinggi), class C (untuk keperluan proses dengan
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.

Gambar 3.Plate Heat Exchanger
2. Spiral tube
a. 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, crossflow akan menghasilkan

koefisien perpindahan kalor yang lebih tinggi daripada aliran aksial yang terjadi di
dalam tabung double-pipe.
D. Berdasarkan Arah Aliran
1. ParalelFlow
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. CounterFlow
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. CrossFlowHeat exchanger
Dimana satu fluida mengalir tegak lurus dengan fluida yang lain. Biasa
dipakai untuk aplikasi yang melibatkan dua fasa. Misalnya sistem kondensor uap
(tubeandshellHeat 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 counterflow 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.
2.5. Parameter Heat Exchanger
A. Logaritmic Mean Temperature Difference (LMTD)
Pada awalnya kita mengandaikan U (bisa juga digantikan oleh

h ) 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 :
mean
T
UA
Q 
 (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 :
c
c
p
h
h
p dT
mc
dT
mc
T
dA
U
dQ )
(
)
(
)
( 



 (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 :














b
a
b
a
T
T
T
T
UA
Q
/
ln(
(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 :

















b
a
b
a
mean
T
T
T
T
LMTD
T
/
ln(
(6)
Namun demikian penggunaan LMTD juga cukup terbatas. Kita harus menggunakan
faktor koreksi F yang dapat dilihat dalam grafik pada lampiran. Sehingga rumusnya
menjadi :
)
(LMTD
UAF
Q  (7)
B. Koefisien perpindahan kalor keseluruhan U (overall coefficient of heat
transfer),
Koefisien perpindahan kalor keseluruhan (U), terdiri dari dua macam yaitu:
(1) UC adalah koefisien perpindahan kalor keseluruhan pada saat alat penukar kalor
masih baru
(2) UD adalah koefisien perpindahan kalor keseluruhan pada saat alat penukar kalor
sudah kotor.
Secara umum kedua koefisien itu dirumuskan sebagai:
(8)
C. Fouling Resistance
Jika sebuah pipa baru saja digunakan, maka keadaannya masih normal dan bersih
sehingga tidak mengganggu proses perpindahan kalor. Namun pada suatu saat fluida
yang terus menerus mengalir dalam pipa akan membentuk seperti sebuah lapisan yang
akan mengganggu aliran kalor. Hal inilah yang disebut dengan fouling resistance.
Untuk menghitung fouling resistance dapat digunakan rumus berikut ini :

C
D
d
U
U
R
1
1


Dimana U pipa yang sudah tua tersebut dapat dihitung dengan menggunakan rumus
sebagai berikut :
d
i
pipe
i
p
j
insulator
p
i
i
R
h
r
r
k
r
r
r
k
r
r
r
h
U





0
0
0 )
/
ln(
)
/
ln(
1
1
(9)
Untuk U<<10000 W/m2 °C fouling mungkin tidak begitu penting, karena hanya
menghasilkan resistan yang kecil. Namun pada water to waterheat exchanger dimana
nilai U disekitar 2000 maka fouling factor akan menjadi penting. Pada finnedtubeheat
exchanger dimana gas panas mengalir di dalam tube dan gas yang dingin mengalir
melewatinya, nilai U mungkin sekitar 200, fouling factor akan menjadi signifikan.
D. Efektivitas Heat exchanger
Efektivitas heat exchanger dapat dirumuskan sebagai berikut :
 
 
 
 
in
in
in
out
in
out
in
c
h
c
c
c
c
h
h
h
h
T
T
C
T
T
C
T
T
C
T
T
C






min
min min
 (10)
Maka untuk mencari efektifitas untuk paralel single pass HE adalah sebagai berikut :
Gambar 4.Kekotoran Pipa
another
to
stream
one
from
d
transferre
be
possibly
could
that
heat
imum
d
transferre
heat
actual
max



 
max
min
max
min
/
1
)
/
1
(
exp
1
C
C
NTU
C
C





 (11)
Sedangkan untuk counterflow adalah sebagai berikut :
 
 
NTU
C
C
C
C
NTU
C
C
)
/
1
(
exp
)
/
(
1
)
/
1
(
exp
1
max
min
max
min
max
min







 (12)
Keterangan : NTU (Number of Transfer Unit) bisa didapatkan dari rumus :
min
C
UA
NTU  (13)
Cmin merupakan nilai C tekecil antara Ch dan Cc, sedangkan Cmax merupakan nilai yang
terbesar.
E. Perpindahan Kalor pada Alat Penukar Kalor
(14)
Δtm merupakan suhu rata-rata log atau Log Mean Temperature Difference (LMTD).
Untuk shellandtubeheat exchanger, nilai LMTD harus dikoreksi dengan faktor yang
dicari dari grafik yang sesuai (Fig 18 s/d Fig 23 Kern). Caranya adalah dengan
menggunakan parameter R dan S.
(15-16)
Nilai LMTD dihitung dengan persamaan sbb:
Bila UD konstan
Untuk aliran searah (co-current)

Atau
Untuk aliran berlawanan arah (Counter Current)

(17)
Nilai LMTD yang diperoleh ini harus dikoreksi dengan faktor FT yang dicari dari grafik
yang sesuai. Caranya yaitu dengan menggunakan parameter R dan S:
(18-19)
Dan harga Δ tm =FT.LMTD
Bila UD tidak konstan (berubah) terhadap suhu
Untuk aliran searah atau aliran berlawanan arah, maka persamaan LMTD berupa
persamaan implisit:
(20)

F. Penurunan Tekanan pada Alat Penukar Kalor
Pada setiap aliran akan terjadi penurunan tekanan (pressure drop) karena gaya gesek
yang terjadi antara fluida dan tempatnya.

BAB III
PERHITUNGAN
3.1. Aliran Berlawanan Arah
3.1.1. Data Percobaan
Valve T3 T4 T5 T6 VAIR VSTEAM
1/5 28 35 96 62 62 2.4
2/5 27 32 97 52 142 3
3/5 27 31 97 45 168 3.3
4/5 27 30 97 43 228 3.4
5/5 27 30 97 40 236 3.6
3.1.2. Identifikasi Data
𝐷 = 𝐷𝑒 =
(𝐷2
2
− 𝐷1
2
)
𝐷1
=
0,0252
− 0,0142
𝐷1
= 0,03064 𝑚
𝐷ℎ = 𝐷2 − 𝐷1 = 0.025 − 0.014 = 0.011
Dimana :
 Suhu rata-rata Steam
𝑇𝑎𝑣𝑒 𝑆𝑡𝑒𝑎𝑚 =
𝑇5 + 𝑇4
2
 Suhu rata-rata air
𝑇𝑎𝑣𝑒 𝑎𝑖𝑟 =
𝑇3 + 𝑇6
2
 ∆𝑇𝐿𝑀𝑇𝐷
∆𝑇𝐿𝑀𝑇𝐷 =
(𝑇5 − 𝑇6) − (𝑇4 − 𝑇3)
ln
(𝑇5−𝑇6)
(𝑇4−𝑇3)
Dariidentifikasidi
atasselanjutnyadianalisakarakteristikdarisetiapalirandenganmerujukpada “buku Holman
ApendixTabel A-9” yang diadaptasidariA.I.Browndan S.M. Marco, “Introduction to Heat
Transfer”, 3rd ed., McGraw-Hill Book Company,New York, 1958.
Valve 𝑻𝒂𝒗𝒆 𝑺𝒕𝒆𝒂𝒎
.𝟎 𝑪
𝑻𝒂𝒗𝒆 𝒂𝒊𝒓
.𝟎 𝑪
𝑸𝒔𝒕𝒆𝒂𝒎
𝒎𝟑/𝒔
𝑸𝒂𝒊𝒓
𝒎𝟑/𝒔
∆𝑻𝑳𝑴𝑻𝑫
.𝟎 𝑪
1/5 65.5 45 2.4E-06 6.2E-05 17.08374
2/5 64.5 39.5 3.0E-06 1.4E-04 18.20478
3/5 64 36 3.3E-06 1.7E-04 18.71382
4/5 63.5 35 3.4E-06 2.3E-04 17.64479
5/5 63.5 33.5 3.6E-06 2.4E-04 18.33966

VALVE
(bukaankran)
SUHU
(0
C)
Cp
(kJ/kg.0
C)
Ρ
(kg/m3
)
μ
(kg/m.s)
k
(W/m0
C)
Pr
1/5 Tavg air = 45 4,174 989.52 5.94.10-4
0,646 3,76
Tavg steam = 65.5 4.183 980.6 4,33.10-4
0.659 2,73
2/5 Tavg air = 39.5 4.174 991.5 6.35.10-4
0,635 4.24
Tavg steam = 64.5 4.182 982.06 4,4.10-4
0,657 2,81
3/5 Tavg air = 36 4.174 993.5 7.04.10-4
0,628 4.72
Tavg steam = 64 4.182 982.66 4,45.10-4
0,650 2,87
4/5 Tavg air = 35 4.174 994.1 7.25.10-4
0,625 4,81
Tavg steam = 63.5 4.180 981.6 4,53.10-4
0.657 2,85
5/5 Tavg air = 33.5 4.174 994.5 7.51. 10-4
0,624 4.95
Tavg steam = 63.5 4.182 981.4 4,45.10-4
0,658 2,83
3.1.3. Perhitungan
a. Menghitung𝒉𝟎(aliran air diantarapipa annulus)
i. Alirandengan valve 1/5 bukaan
𝑤 = 𝜌. 𝑄 = 989.52
𝑘𝑔
𝑚3
. 6.2 .10−5
𝑚3
𝑠
= 0,06135
𝑘𝑔
𝑠
𝑅𝑒 = 𝐷ℎ
𝐺𝑒
𝜇
=
𝐷ℎ
𝜇
[
4𝑤
𝜋(𝐷2
2
− 𝐷1
2
)
] =
0.011
5.94. 10−4
[
4 . 0,06135
𝜋(0.0252 − 0.0142)
]
= 3373.8
Re < 10.000 makaaliran LAMINER
ℎ0 = 1,86 .[𝑅𝑒 .Pr.
𝐷𝑒
𝐿
]
1
3
.
𝑘
𝐷𝑒
= 1,86 .[9397.434 .3,76 .
0,014
1,62
]
1
3
.
0,646
0,014
= 410.76
𝑊
𝑚2. ℃
ii. Alirandengan valve 2/5 bukaan
𝑤 = 𝜌. 𝑄 = 991.5
𝑘𝑔
𝑚3
. 1.4. 10−4
𝑚3
𝑠
= 0.1387
𝑘𝑔
𝑠
𝑅𝑒 = 𝐷ℎ
𝐺𝑒
𝜇
=
𝐷ℎ
𝜇
[
4𝑤
𝜋(𝐷2
2
− 𝐷1
2
)
] =
0.011
6.35. 10−4
[
4 .0,0726
𝜋(0.0252 − 0.0142)
]
= 7134.9

ℎ0 = 1,86 .[𝑅𝑒 .Pr.
𝐷𝑒
𝐿
]
1
3
.
𝑘
𝐷𝑒
= 454.5
𝑊
𝑚2. ℃
iii. Alirandengan valve 3/5 bukaan
𝑤 = 𝜌. 𝑄 = 993.5
𝑘𝑔
𝑚3
. 1,7. 10−4
𝑚3
𝑠
= 0,169
𝑘𝑔
𝑠
𝑅𝑒 = 𝐷ℎ
𝐺𝑒
𝜇
=
𝐷ℎ
𝜇
[
4𝑤
𝜋(𝐷2
2
− 𝐷1
2
)
] =
0.011
7.04. 10−4
[
4 .0,1016
𝜋(0.0252 − 0.0142)
]
= 7841.5
ℎ0 = 1,86 .[𝑅𝑒 .Pr.
𝐷𝑒
𝐿
]
1
3
.
𝑘
𝐷𝑒
= 570.6
𝑊
𝑚2. ℃
iv. Alirandengan valve 4/5 bukaan
𝑤 = 𝜌. 𝑄 = 994.1
𝑘𝑔
𝑚3
. 2.3. 10−4
𝑚3
𝑠
= 0,2286
𝑘𝑔
𝑠
𝑅𝑒 = 𝐷ℎ
𝐺𝑒
𝜇
=
𝐷ℎ
𝜇
[
4𝑤
𝜋(𝐷2
2
− 𝐷1
2
)
] =
0.011
7.25. 10−4
[
4 .0,1159
𝜋(0.0252 − 0.0142)
]
= 10159.5
Re > 10.000 makaaliran TURBULEN
ℎ0 = 0,023 .𝑅𝑒0,8
. 𝑃𝑟0,3
.
𝑘
𝐷𝑒
= 0,023. 28298.930,8
.4.810,3
.
0.625
0.03064
= 1206.32
𝑊
𝑚2 . ℃
v. Alirandengan valve 5/5 bukaan
𝑤 = 𝜌. 𝑄 = 994.5
𝑘𝑔
𝑚3
. 2.4. 10−4
𝑚3
𝑠
= 0,2386
𝑘𝑔
𝑠
𝑅𝑒 = 𝐷ℎ
𝐺𝑒
𝜇
=
𝐷ℎ
𝜇
[
4𝑤
𝜋(𝐷2
2
− 𝐷1
2
)
] =
0.011
7.51. 10−4
[
4 .0,1341
𝜋(0.0252 − 0.0142)
]
= 10378.05

ℎ0 = 0,023 .𝑅𝑒0,8
. 𝑃𝑟0,3
.
𝑘
𝐷𝑒
= 0,023. 28907.570,8
.4.950,3
.
0,624
0.03064
= 1235.66
𝑊
𝑚2 . ℃
b. Menghitung𝒉𝒊(aliran steam padapipadalam)
𝑤 = 𝜌. 𝑄 = 980.6
𝑘𝑔
𝑚3
. 2,4. 10−6
𝑚3
𝑠
= 0,00235
𝑘𝑔
𝑠
𝑅𝑒 = 𝐷𝑖
𝐺𝑒
𝜇
=
𝐷𝑖
𝜇
[
4𝑤
𝜋(𝐷𝑖
2
)
] =
0.014
4,33. 10−4
[
4 .0,00235
𝜋(0.0142)
] = 493.8114
Re < 10.000 makaaliran LAMINAR
ℎ𝑖 = 1,86 .[𝑅𝑒 . Pr .
𝐷𝑖
𝐿
]
1
3
.
𝑘
𝐷𝑖
= 1,86 .[493.8114 .2,73 .
0,014
1,62
]
1
3
.
0,659
0,014
= 198.5
𝑊
𝑚2. ℃
𝑤 = 𝜌. 𝑄 = 982,06
𝑘𝑔
𝑚3
. 3.10−6
𝑚3
𝑠
= 0,00304
𝑘𝑔
𝑠
𝑅𝑒 = 𝐷𝑖
𝐺𝑒
𝜇
=
𝐷𝑖
𝜇
[
4𝑤
𝜋(𝐷𝑖
2
)
] =
0.014
4,33. 10−4
[
4 𝑥 0,00304
𝜋(0.0142)
] = 628.64
ℎ𝑖 = 1,86 .[𝑅𝑒 . Pr .
𝐷𝑖
𝐿
]
1
3
.
𝑘
𝐷𝑖
= 1,86 .[628.64 .2,81 .
0,014
1,62
]
1
3
.
0,657
0,014
= 216.53
𝑊
𝑚2. ℃
iii. Alirandengan valve 3/5 bukaan
𝑤 = 𝜌. 𝑄 = 982.66
𝑘𝑔
𝑚3
. 3.3. 10−6
𝑚3
𝑠
= 0,00324
𝑘𝑔
𝑠
𝑅𝑒 = 𝐷𝑖
𝐺𝑒
𝜇
=
𝐷𝑖
𝜇
[
4𝑤
𝜋(𝐷𝑖
2
)
] =
0.014
4,33. 10−4
[
4 𝑥 0,00324
𝜋(0.0142)
] = 662.47

ℎ𝑖 = 1,86 .[𝑅𝑒 . Pr .
𝐷𝑖
𝐿
]
1
3
.
𝑘
𝐷𝑖
= 1,86 .[662.47 .2,87 .
0,014
1,62
]
1
3
.
0,65
0,014
= 219.54
𝑊
𝑚2. ℃
𝑤 = 𝜌. 𝑄 = 981,6
𝑘𝑔
𝑚3
. 3,4. 10−6
𝑚3
𝑠
= 0,00334
𝑘𝑔
𝑠
𝑅𝑒 = 𝐷𝑖
𝐺𝑒
𝜇
=
𝐷𝑖
𝜇
[
4𝑤
𝜋(𝐷𝑖
2
)
] =
0.014
4,33. 10−4
[
4 𝑥 0,00334
𝜋(0.0142)
] = 670.85
ℎ𝑖 = 1,86 .[𝑅𝑒 . Pr .
𝐷𝑖
𝐿
]
1
3
.
𝑘
𝐷𝑖
= 1,86 .[608,72 .2,85 .
0,014
1,62
]
1
3
.
0,657
0,014
= 222,32
𝑊
𝑚2. ℃
𝑤 = 𝜌. 𝑄 = 981,4
𝑘𝑔
𝑚3
. 3.6. 10−6
𝑚3
𝑠
= 0,00353
𝑘𝑔
𝑠
𝑅𝑒 = 𝐷𝑖
𝐺𝑒
𝜇
=
𝐷𝑖
𝜇
[
4𝑤
𝜋(𝐷𝑖
2
)
] =
0.014
4,33. 10−4
[
4 𝑥 0,00304
𝜋(0.0142)
] = 721,74
ℎ𝑖 = 1,86 .[𝑅𝑒 . Pr .
𝐷𝑖
𝐿
]
1
3
.
𝑘
𝐷𝑖
= 1,86 .[721,74 .2,83 .
0,014
1,62
]
1
3
.
0,658
0,014
= 227.62
𝑊
𝑚2. ℃
c. Menghitungnilai𝑼𝒄
Dari tabel A-2 buku Holman, diperolehbahwanilaiKCumurni (T = 20oC) =
386 W/moC
𝑈𝑐 =
1
1
ℎ𝑖
+
𝐴𝑖 ln(
𝑟𝑜
𝑟𝑖
)
2𝜋𝐾𝐿
+
𝐴𝑖
𝐴𝑜
1
ℎ𝑜
dimana :
𝑟𝑖 = 0,007 𝑚

𝑟𝑜 = 0,01465 𝑚
𝐴𝑖 = 𝜋 𝐷𝑖 𝐿 = 3,14 (0,014) (1.62) = 0,0712 𝑚2
𝐴𝑜 = 𝜋 𝐷𝑜 𝐿 = 3,14 (0,0293) (1.62) = 0,1272 𝑚2
Untukperhitunganaliran valve 1/5
𝑈𝑐 =
1
1
ℎ𝑖
+
𝐴1 ln(
𝑟0
𝑟1
)
2𝜋𝐾𝐿
+
𝐴1
𝐴0
.
1
ℎ0
=
1
1
198.48
+
0,0712 ln(
0.0125
0.007
)
2𝜋(386)(1,62)
+
0,0712
0,1272
.
1
577.945
= 166.18
𝑊
𝑚2. ℃
Dengancara yang samadidapatkan :
ho (W/m2.oC) hi (W/m2.oC) Uc (W/m2.oC)
198.4795 410.76 155.9688
216.5328 454.4926 170.6383
219.5423 570.5956 180.2958
222.3202 1206.318 201.104
227.6192 1235.656 205.896
d. Menentukannilai𝑼𝒅
MenghitungNilaiUd(koefisienperindahanpanas total dalamkeadaankotor)
𝑈𝑑 =
𝑞
𝐴 (𝐿𝑀𝑇𝐷)
dimana :
 A = 0,0712 m2
 𝑞 = 𝑊. 𝐶𝑝.∆𝑇𝑖𝑛 + 𝑊𝜆
dimana λ adalahpanaslaten (asumsisaturated steam) = 334,994 danCp =
Cpsteamdaritabel A-9 Holman.
Untukperhitungan q padaalirandenganbukaan valve 1/5
adalahsebagaiberikut :
𝑞 = 𝑊. 𝐶𝑝.∆𝑇𝑖𝑛 + 𝑊𝜆
𝑞 = 0,00235 .4,183 .(96 − 35) + 0,00235(334,994)
𝑞 = 1,38𝐽/𝑠

Selanjutnyadengancara yang samadidapatkan :
Perhitungan q
Valve T
out
T
in
w Steam
(kg/s)
Lambda
(J/kg)
Cp
(kJ/kgoC)
q
(J/s)
1/5 35 96 0.00235 335 4.183 1.386883
2/ 5 32 97 0.00304 335 4.182 1.844763
3/5 31 97 0.00324 335 4.182 1.979679
4/ 5 30 97 0.00334 335 4.18 2.0543
5/ 5 30 97 0.00353 335 4.182 2.171635
SetelahmengetahuinilaiLMTD, A dan q,
makadapatdilakukanperhitunganmencarinilaiUd.Berikutialahperhitunganu
ntuk valve 1/5 :
𝑈𝑑 =
𝑞
𝐴 .𝐿𝑀𝑇𝐷
𝑈𝑑 =
1,38
0,0712 .17,83
𝑈𝑑 = 1,201
𝑊
𝑚2. ℃
Dengancara yang samauntukaliran lain diperoleh :
Perhitungan𝑼𝒅
Valve q A LMTD 𝑼𝒅
1/5 1.386883 0.0712 17.08374 1.140189
2/ 5 1.844763 0.0712 18.20478 1.42323
3/5 1.979679 0.0712 18.71382 1.485772
4/ 5 2.0543 0.0712 17.64479 1.635187
5/ 5 2.171635 0.0712 18.33966 1.663089
e. MenentukanNilai𝑹𝒅
Untukmenghitungfactorpengotordigunakanpersamaan:
𝑅𝑑 =
1
𝑈𝑑
−
1
𝑈𝑐
Berikutialahtabulasihasilperhitunganyangmenggunakanpersamaandiatas:
Perhitungan 𝑹𝒅
Ud Uc 1/Ud 1/Uc Rd
1.140189 155.9688 0.877047 0.006412 0.870636
1.42323 170.6383 0.702627 0.00586 0.696767

1.485772 180.2958 0.673051 0.005546 0.667504
1.635187 201.104 0.611551 0.004973 0.606578
1.663089 205.896 0.601291 0.004857 0.596434
f. Menentukanɛ (nilai keefektifan)dan NTU
 Penentuanfluida minimum
𝐶 = 𝐶𝑝 × 𝑤
Fluida Min = C terkecil
FluidaMaks = C terbesar
 𝜀 (nilai kefektifan)
𝜀 =
∆𝐹𝑙𝑢𝑖𝑑𝑎 𝑚𝑖𝑛
𝐵𝑒𝑑𝑎 𝑆𝑢ℎ𝑢 𝑇𝑒𝑟𝑏𝑒𝑠𝑎𝑟
 NTU
𝑁𝑇𝑈 =
−𝑙𝑛[1 − (1 + 𝐶∗
)𝜀]
1 + 𝐶∗
Dengan :
𝐶∗
=
𝐶𝑚𝑖𝑛
𝐶𝑚𝑎𝑥
Berikutialahhasilperhitungan yang ditabulasikan :
fluida C ket C* Tin Tout 𝜺 NTU
Steam 0.00983 Fluida Min 0.03838 96 35 0.897059 2.581736
Air 0.256075 FluidaMaks 28 62
𝜀 =
 NTU

𝑁𝑇𝑈 =
−𝑙𝑛[1 − (1 + 𝐶∗
)𝜀]
1 + 𝐶∗
Dengan :
𝐶∗
=
𝐶𝑚𝑖𝑛
𝐶𝑚𝑎𝑥
fluida C ket C* Tin Tout e NTU
Steam 0.012713 Fluida Min 0.02196 97 32 0.928571 2.911267
iii.Alirandengan valve 3/5 bukaan
𝜀 =
 NTU
𝑁𝑇𝑈 =
−𝑙𝑛[1 − (1 + 𝐶∗
)𝜀]
1 + 𝐶∗
Dengan :
𝐶∗
=
𝐶𝑚𝑖𝑛
𝐶𝑚𝑎𝑥
Steam 0.01355 Fluida Min 0.019208 97 31 0.942857 3.182244

𝜀 =
 NTU
𝑁𝑇𝑈 =
−𝑙𝑛[1 − (1 + 𝐶∗
)𝜀]
1 + 𝐶∗
Dengan :
𝐶∗
=
𝐶𝑚𝑖𝑛
𝐶𝑚𝑎𝑥
Steam 0.013961 Fluida Min 0.014632 97 30 0.957143 3.494428
𝜀 =
 NTU
𝑁𝑇𝑈 =
−𝑙𝑛[1 − (1 + 𝐶∗
)𝜀]
1 + 𝐶∗
Dengan :
𝐶∗
=
𝐶𝑚𝑖𝑛
𝐶𝑚𝑎𝑥
Steam 0.014762 Fluida Min 0.014823 97 30 0.957143 3.500043
RingkasanHasil Perhitungan
Tabel. RingkasanHasilOlah data

Aliran Fluida Q
(m3
/s)
h
W/m2
.o
C
Uc
W/m2
.o
C
Ud
W/m2
.o
C
Rd
m2
.o
C/W
e NTU
1/5 Steam 2.40E-06 198.47946
155.9688 1.1402 0.8706 0.8971 2.5817
Air 6.20E-05 410.75996
2/5 Steam 3.00E-06 216.5328
170.6383 1.4232 0.6968 0.9286 2.9113
Air 1.42E-04 454.49256
3/5 Steam 3.30E-06 219.5423
180.2958 1.4858 0.6675 0.9429 3.1822
Air 1.68E-04 570.59562
4/5 Steam 3.40E-06 222.3202
201.1040 1.6352 0.6066 0.9571 3.4944
Air 2.28E-04 1206.3179
5/5 Steam 3.60E-06 227.6192
205.8960 1.6631 0.5964 0.9571 3.5000
Air 2.36E-04 1235.6563
3.2. Aliran Searah
3.2.1. Data Percobaan
Valve T1 T2 T3 T4 VSTEAM VAIR
1/5 80 41 36 93 3.26 81
2/5 56 38 34 94 4.2 140
3/5 44 35 33 93 2.8 212
4/5 42.5 34 33 93 3.2 256
5/5 39 23 32 93 3.4 274
3.2.2. Identifikasi Data
𝐷 = 𝐷𝑒 =
(𝐷2
2
− 𝐷1
2
)
𝐷1
=
0,0252
− 0,0142
𝐷1
= 0,03064 𝑚
Dimana :
 Suhu rata-rata Steam
𝑇𝑎𝑣𝑒 𝑆𝑡𝑒𝑎𝑚 =
𝑇1 + 𝑇4
2
 Suhu rata-rata air
.𝟎 𝑪
.𝟎 𝑪
𝒎𝟑/𝒔
𝑸𝒂𝒊𝒓
𝒎𝟑/𝒔
.𝟎 𝑪
1/5 38.5 86.5 3.3E-06 8.1E-05 47.89
2/5 36 75 4.2E-06 1.4E-04 36.39
3/5 34 68.5 2.8E-06 2.1E-04 28.27
4/5 33.5 67.75 3.2E-06 2.6E-04 27.104
5/5 27.5 66 3.4E-06 2.7E-04 27.36

𝑇𝑎𝑣𝑒 𝑎𝑖𝑟 =
𝑇3 + 𝑇2
2
 ∆𝑇𝐿𝑀𝑇𝐷
∆𝑇𝐿𝑀𝑇𝐷 =
(𝑇4 − 𝑇2) − (𝑇1 − 𝑇3)
ln
(𝑇4−𝑇2)
(𝑇1−𝑇3)
Dari identifikasi di
atasselanjutnyadianalisakarakteristikdarisetiapalirandenganmerujukpada “buku
Holman ApendixTabel A-9” yang diadaptasidariA.I.Browndan S.M. Marco,
“Introduction to Heat Transfer”, 3rd ed., McGraw-Hill Book Company,New
York, 1958.
VALVE
(bukaankran)
SUHU
(0
C)
Cp
(kJ/kg.0
C)
ρ
(kg/m3
)
μ
(kg/m.s)
k
(W/m0
C)
Pr
1/5 Tavgair = 86.5 4.198 967.503 3.32.10-4
0.674 2.059
Tavg steam = 38.5 4.174 992.690 6.73.10-4
0.631 4.467
2/5 Tavg air= 75 4.189 974.787 3.81.10-4
0.667 2.390
Tavg steam = 36 4.174 993.609 7.08.10-4
0.627 4.719
3/5 Tavg air= 68.5 4.185 978.707 4.15.10-4
0.662 2.634
Tavg steam = 34 4.174 994.292 7.38.10-4
0.625 4.931
4/5 Tavg air= 67.75 4.184 979.112 4.19.10-4
0.661 2.651
Tavg steam = 33.5 4.174 994.463 7.46.10-4
0.625 4.984
5/5 Tavg air= 66 4.183 980.057 4.28.10-4
0.659 2.714
Tavg steam = 27.5 4.178 995.666 8.46.10-4
0.615 5.741
3.2.3. Perhitungan
a. Menghitung𝒉𝟎(aliran air diantarapipa annulus)
i. Aliran valve 1/5 bukaan
Olehkarenaaliran annulus merupakanaliranfluidainkompressibel,
makauntukmenentukannilaiRehdibutuhkannilai Rh = S/Z (luas
area/kelilingterbasahi). Dalampipa,
luaspenampangnyaadalahlingkaran.Jadimencarinilai
Rhdenganmembagiantaraluaslingkarandengankelilingterbasahi(BukuTrans
port Phenomena Bird Edisi 1)
D2 = 0.025 m ; D1 = 0.014 m

𝑅ℎ =
𝑆
𝑍
=
1
2
(𝑅2 − 𝑅1)
𝑅ℎ =
1
2
(0.0125 − 0.007)𝑚 = 2.75 × 10−3
𝑚
〈𝑣̅〉 =
𝑄
𝐴
=
𝑄𝑎𝑖𝑟
𝐴2 − 𝐴1
〈𝑣̅〉 =
8.1 × 10−5 𝑚3
𝑠
⁄
𝜋
4
(0.0252 − 0.0142)𝑚2
= 0.241𝑚
𝑠
⁄
𝑅𝑒ℎ =
4𝑅ℎ〈𝑣̅〉𝜌
𝜇
=
4 × 2.75 × 10−3
𝑚 × 0.241𝑚
𝑠
⁄ × 989.52
𝑘𝑔
𝑚3
⁄
3.32 × 10−4 𝑘𝑔
𝑚𝑠
⁄
= 7710.1884
𝐷 = 𝐷𝑒 =
(𝐷2
2
− 𝐷1
2
)
𝐷1
=
0.0252
− 0.0142
𝐷1
= 0.03064 𝑚
ℎ0 = 1,86 .[𝑅𝑒 . Pr.
𝐷𝑒
𝐿
]
1
3
.
𝑘
𝐷𝑒
= 1,86 × [7710.1884× 2.059 .
0.03064
0.81
]
1
3
.
0,674
0.03064
= 𝟑𝟒𝟓.𝟏𝟗
𝑾
𝒎𝟐.℃
𝑅ℎ =
𝑆
𝑍
=
1
2
(𝑅2 − 𝑅1)
𝑅ℎ =
1
2
(0.0125 − 0.007)𝑚 = 2.75 × 10−3
𝑚
〈𝑣̅〉 =
𝑄
𝐴
=
𝑄𝑎𝑖𝑟
𝐴2 − 𝐴1
〈𝑣̅〉 =
1.4 × 10−4 𝑚3
𝑠
⁄
𝜋
4
(0.0252 − 0.0142)𝑚2
= 0.241 𝑚
𝑠
⁄

𝑅𝑒ℎ =
4𝑅ℎ〈𝑣̅〉𝜌
𝜇
=
4 × 2.75 × 10−3
𝑚 × 0.415𝑚
𝑠
⁄ × 974.787
𝑘𝑔
𝑚3
⁄
3.81 × 10−4 𝑘𝑔
𝑚𝑠
⁄
= 11699.8024
ℎ0 = 0,023 .𝑅𝑒0,8
. 𝑃𝑟0,3
.
𝑘
𝐷𝑒
= 0,023. 11699.80240,8
. 2.390,3
.
0,667
0.03064
= 𝟖𝟎𝟖.𝟖𝟏𝟐𝟓
𝑾
𝒎𝟐.℃
Selanjutnya dengan cara yang sama, akan diperoleh hasil sebagai berikut
ini:
Water
Valve Rh miu v Reh Jenisaliran Pr k ho
1 per 5 0.003 0.000332 0.241 7710.188 Laminer 2.059 0.674 345.190
2 per 5 0.003 0.000381 0.416 11699.802 Turbulen 2.390 0.667 808.813
3 per 5 0.003 0.000415 0.630 16330.752 Turbulen 2.634 0.662 1168.496
4 per 5 0.003 0.000419 0.760 19539.977 Turbulen 2.651 0.661 1559.146
5 per 5 0.003 0.000428 0.814 20493.865 Turbulen 2.714 0.659 1800.540
b. Menghitung 𝒉𝒊(aliran steam padapipadalam)
Dalamperhitunganini, pipa yang terlibathanyalahpipa steam
(bagiandalam).Jadi, praktikanmenghitungnilai Re di
Jikaaliranturbulen:
ℎ0 = 0,023 .𝑅𝑒0,8
. 𝑃𝑟0,3
.
𝑘
𝐷𝑒
Jikaaliran laminar:
ℎ0 = 1,86 .[𝑅𝑒 .Pr.
𝐷𝑒
𝐿
]
1
3
.
𝑘
𝐷𝑒

dalampipatersebutkemudianmengkategorikantermasukjenisaliranmanakah,
apakah laminar atauturbulen.
〈𝒗
̅〉 =
𝑄 𝑠𝑡𝑒𝑎𝑚
𝐴 𝑝𝑖𝑝𝑎 𝑘𝑒𝑐𝑖𝑙
=
3.26 × 10−6
1.54 × 10−4
= 𝟎. 𝟎𝟐𝟏𝟐 𝒎/𝒔
𝑹𝒆 =
𝜌〈𝑣̅〉𝐷
𝜇
=
992.69 × 0.0212 × 0.014
0.000673
= 𝟒𝟑𝟕.𝟓𝟒𝟎𝟕𝟑
Re < 10.000makaaliranLAMINAR
𝒉𝒊 = 1,86 .[𝑅𝑒 .Pr .
𝐷𝑖
𝐿
]
1
3
.
𝑘
𝐷𝑖
= 1,86 . [437.54073 .4.467 .
0,014
0.81
]
1
3
.
0,631
0,014
= 𝟐𝟕𝟏.𝟎𝟎𝟐𝟑
𝑾
𝒎𝟐.℃
Denganlangkah yang sama, akandiperolehhasilsebagaiberikut:
Steam
Valve D miu v Re Jenisaliran Pr k h1
1 per 5 0.014 0.000673 0.0211881 437.5407334 Laminer 4.467 0.631 271.0023
2 per 5 0.014 0.000708 0.0272975 536.3321818 Laminer 4.719 0.627 293.5131
3 per 5 0.014 0.000738 0.0181984 343.25583 Laminer 4.931 0.625 255.8565
4 per 5 0.014 0.000746 0.0207981 388.152232 Laminer 4.984 0.625 267.5092
5 per 5 0.014 0.000846 0.022098 364.1032359 Laminer 5.741 0.615 270.1124
Jikaaliranturbulen:
ℎ0 = 0,023 .𝑅𝑒0,8
. 𝑃𝑟0,3
.
𝑘
𝐷𝑒
Jikaaliran laminar:
ℎ0 = 1,86 .[𝑅𝑒 .Pr.
𝐷𝑒
𝐿
]
1
3
.
𝑘
𝐷𝑒

c. Menghitungnilai𝑼𝒄
Dari tabel A-2 buku Holman, diperolehbahwanilaiKCumurni (T = 20oC) =
386 W/moC
𝑈𝑐 =
1
1
ℎ𝑖
+
𝐴𝑖 ln(
𝑟𝑜
𝑟𝑖
)
2𝜋𝐾𝐿
+
𝐴𝑖
𝐴𝑜
1
ℎ𝑜
dimana :
𝑟𝑖 = 0,007 𝑚
𝑟𝑜 = 0,0125 𝑚
𝐴𝑖 = 𝜋 𝐷𝑖 𝐿 = 3,14 (0,014) (0.81) = 0.0356𝑚2
𝐴𝑜 = 𝜋 𝐷𝑜 𝐿 = 3,14 (0,025) (0.81) = 0.0635𝑚2
Untukperhitunganaliran valve 1/5
𝑼𝒄 =
1
1
ℎ𝑖
+
𝐴1 ln(
𝑟0
𝑟1
)
2𝜋𝐾𝐿
+
𝐴1
𝐴0
.
1
ℎ0
=
1
1
198.48
+
0.0356 ln(
0.0125
0.007
)
2𝜋(386)(0.81)
+
0.0356
0.0635
.
1
345.19
= 𝟏𝟖𝟕.𝟖𝟕𝟎𝟓
𝑾
𝒎𝟐. ℃
Dengancara yang samadidapatkan :
HitungUc
1/hi 1/h0 Ai Ai/A0 ro/ri Uc
0.004 0.003 0.036 0.560 1.786 187.870
0.003 0.001 0.036 0.560 1.786 243.315
0.004 0.001 0.036 0.560 1.786 227.365
0.004 0.001 0.036 0.560 1.786 243.435
0.004 0.001 0.036 0.560 1.786 248.528
d. Menentukannilai𝑼𝒅
MenghitungNilaiUd(koefisienperindahanpanas total dalamkeadaankotor)
𝑈𝑑 =
𝑞
dimana :
 A = 0,0712 m2
 𝑞 = 𝑊. 𝐶𝑝.∆𝑇𝑖𝑛 + 𝑊𝜆

dimana λ adalahpanaslaten (asumsisaturated steam) = 334,994 danCp =
Cpsteamdaritabel A-9 Holman
Untukperhitungan q padaalirandenganbukaan valve 1/5
ialahsebagaiberikut :
𝑞 = 𝑊. 𝐶𝑝.∆𝑇𝑖𝑛 + 𝑊𝜆
𝑞 = 0,003 .4.174 .(93 − 80) + 0,003(335.00)
𝑞 = 0.909𝐽/𝑠
Selanjutnyadengancara yang samadidapatkan :
Hitung q
Valve T1 (out) T2 (in) w steam lambda Cp q
1 per 5 80 93 0.003 335.000 4.174 0.909
2 per 5 56 94 0.004 335.000 4.174 0.736
3 per 5 44 93 0.003 335.000 4.174 0.363
4 per 5 42.5 93 0.003 335.000 4.174 0.395
5 per 5 39 93 0.003 335.000 4.178 0.370
Setelahmengetahuinilai LMTD, A dan q,
makadapatdilakukanperhitunganmencarinilaiUd.Berikutialahperhitunganu
ntuk valve 1/5 :
𝑈𝑑 =
𝑞
𝐴 .𝐿𝑀𝑇𝐷
𝑈𝑑 =
0.909
0.036 .47.889
𝑈𝑑 = 0.533
𝑊
𝑚2. ℃
Dengancara yang samauntukaliran lain diperoleh :
Ud
Valve q A steam LMTD Ud
1 per 5 0.909 0.036 47.889 0.533
2 per 5 0.736 0.036 36.391 0.568
3 per 5 0.363 0.036 28.270 0.361
4 per 5 0.395 0.036 27.105 0.410
5 per 5 0.370 0.036 27.361 0.380
e. MenentukanNilai𝑹𝒅
Untukmenghitungfaktorpengotordigunakanpersamaan :
𝑅𝑑 =
1
𝑈𝑑
−
1
𝑈𝑐

Berikutialahtabulasihasilperhitungan yang menggunakanpersamaandiatas :
Rd
Ud Uc 1/Ud 1/Uc Rd
0.533 187.870 1.877 0.005 1.872
0.568 243.315 1.760 0.004 1.756
0.361 227.365 2.771 0.004 2.767
0.410 243.435 2.442 0.004 2.438
0.380 248.528 2.631 0.004 2.627
f. Menentukan ɛ(nilai keefektifan)danNTU
𝜀 =
 NTU
𝑁𝑇𝑈 =
−𝑙𝑛[1 − (1 + 𝐶∗
)𝜀]
1 + 𝐶∗
Dengan :
𝐶∗
=
𝐶𝑚𝑖𝑛
𝐶𝑚𝑎𝑥
Perhitungan e dan NTU
Valve fluida w Cp C ket C* Tin Tout e NTU
1 per 5 Steam 0.00324 4.174 0.0135 fluida
min
0.041059 93 80 0.22807 0.260376
Air 0.07837 4.198 0.3290 fluida
max
36 41

𝜀 =
 NTU
𝑁𝑇𝑈 =
−𝑙𝑛[1 − (1 + 𝐶∗
)𝜀]
1 + 𝐶∗
Dengan :
𝐶∗
=
𝐶𝑚𝑖𝑛
𝐶𝑚𝑎𝑥
2 per 5 Steam 0.00417 4.174 0.0174 fluida
min
0.03047 94 56 0.633333 1.026102
Air 0.13647 4.189 0.5717 fluida
max
34 38
iii.Alirandengan valve 3/5 bukaan
𝜀 =
 NTU
𝑁𝑇𝑈 =
−𝑙𝑛[1 − (1 + 𝐶∗
)𝜀]
1 + 𝐶∗
Dengan :
𝐶∗
=
𝐶𝑚𝑖𝑛
𝐶𝑚𝑎𝑥
Berikut ialah hasil perhitungan yang ditabulasikan :
3 per 5 Steam 0.0028 4.174 0.0116 fluida
min
0.013383 93 44 0.816667 1.734699
Air 0.2075 4.185 0.8683 fluida
max
33 35

𝜀 =
 NTU
𝑁𝑇𝑈 =
−𝑙𝑛[1 − (1 + 𝐶∗
)𝜀]
1 + 𝐶∗
Dengan :
𝐶∗
=
𝐶𝑚𝑖𝑛
𝐶𝑚𝑎𝑥
4 per 5 Steam 0.0032 4.174 0.0133 fluida
min
0.012666 93 42.5 0.841667 1.888831
Air 0.2507 4.184 1.0487 fluida
max
33 34
𝜀 =
 NTU
𝑁𝑇𝑈 =
−𝑙𝑛[1 − (1 + 𝐶∗
)𝜀]
1 + 𝐶∗

Dengan :
𝐶∗
=
𝐶𝑚𝑖𝑛
𝐶𝑚𝑎𝑥
5 per 5 Steam 0.0034 4.178 0.0141 fluida min 0.01259 93 39 0.77143 1.50044
Air 0.2685 4.183 1.1233 fluidamax 32 23
RingkasanHasil Perhitungan
Aliran Fluida
Q h Uc Ud Rd
e NTU
(m3
/s) (W/m2
.o
C) (W/m2
.o
C) (W/m2
.o
C) (m2
.o
C/W)
1/5 Steam 3.26E-06 345.1900 187.8705 0.5328 1.8716 0.2281 0.2604
Air 8.10E-05 271.0023
2/5 Steam 4.20E-06 808.8125 243.3155 0.5681 1.7562 0.6333 1.0261
Air 1.40E-04 293.5131
3/5 Steam 2.80E-06 1168.4956 227.3655 0.3609 2.7668 0.8167 1.7347
Air 2.12E-04 255.8565
4/5 Steam 3.20E-06 1559.1459 243.4349 0.4096 2.4375 0.8417 1.8888
Air 2.56E-04 267.5092
5/5 Steam 3.40E-06 1800.5397 248.5278 0.3801 2.6269 0.7714 1.5004
Air 2.74E-04 270.1124
BAB IV
ANALISIS
5.1. Analisis Percobaan

Dalam percobaan ini, praktikan melakukan prosedur terkait dengan heat
exchanger (alat penukar kalor) dengan variasi arah aliran (searah dan berlawanan) dan
laju alir air sebagai fluida dingin melalui variasi bukaan valve (1/5, 2/5, 3/5, 4/5,1
putaran). Selain itu, praktikan juga menghitung laju alir keluaran berupa kondensat
sebagai fluida panas. Dengan variasi laju alir yang masuk (sebagai fluida dingin), maka
dapat diketahui efektivitas atau efisiensi suatu alat penukar kalor.
Dalam percobaan ini digunakan HEjenis pipa ganda tubular. Jenis pipa ganda
tubular digunakan karena lebih efektif mempertukarkan kalor pada skala kecil
dibanding jenis HE lain seperti jenis shell and tube. HE tipe ini hanya membutuhkan
area perpindahan kalor yang kecil dan mudah diamati suhu masukan dan keluarannya.
Untuk aliran searah, praktikan mengatur bukaan valve dan menutup valve tertentu agar
aliran fluida menjadi searah. Ketika kedua aliran dimasukkan secara searah,
perpindahan kalor mulai terjadi. Data yang diambil berupa suhu yang terbaca pada
sensor dan juga laju alir fluida dingin dan kondensat didapatkan saat perubahan suhu
fluida dingin dan kondensat yang keluar sudah konstan. Hal yang sama juga dilakukan
untuk aliran berlawanan arah sehingga praktikan juga mengambil data suhu serta laju
alir air dan kondensat setelah suhu fluida telah konstan. Pengambilan data setelah suhu
konstan ini dimaksudkan agar data lebih akurat. Adapun suhu fluida di awal dianggap
konstan karena belum dialirkan kalor.
Fluida yang dialirkan terlebih dahulu dalam alat penukar kalor adalah air agar
kalor dari steam dapat diserap oleh air. Hal ini dikarenakan kalor cenderung bersifat
menuju arah lingkungan sehingga pemakaian steam diatur agar aliran kalor tidak
menuju langsung ke dinding pipa karena selain akan merusak dinding pipa juga akan
meningkatkan pemakaian steam sehingga pemakaian steam menjadi lebih boros dan
mahal karena steam harus dibuat terlebih dahulu dengan steam generator.
Saat steam panas baru melewati pipa-pipa HE (sebelum bertemu dengan air),
pipa tersebut terasa panas. Hal ini dikarenakan adanya proses perpindahan kalor dari
steam menuju lingkungan juga terjadi pressure drop sepanjang aliran pipa yang
mengakibatkan proses perubahan fasa steam menjadi embun meskipun suhu belum
mencapai 100oC. Adapun steam dialirkan di dalam pipa yang lebih kecil agar tidak
merusak alat karena tekanan steam yang sangat tinggi juga untuk menghindari transfer
panas ke pipa bagian luar yang dapat membahayakan praktikan apabila tersentuh.

Selain itu, steam dialirkan ke dalam pipa yang lebih kecil untuk menghemat
penggunaannya karena harga steam lebih mahal.
5.2. Analisis Hasil dan Perhitungan
 Aliran Berlawanan Arah
 Aliran Searah
Berdasarkan data di atas, ditunjukkan bahwa laju alir steam meningkat seiring dengan
laju alir air. Hal ini dikarenakan semakin tingginya kalor yang terpakai untuk
mengubah air menjadi steam. Karena besarnya laju alir air yang mengalir, maka bisa
dikatakan fluida pendingin (air) yang digunakan banyak sehingga kemampuan
mendinginkan fluida panas (steam) lebih besar. Dampaknya, suhu steam yang keluar
semakin rendah.Pada aliran berlawanan arah, suhu keluaran steam lebih rendah
dibandingkan pada aliran searah, hal ini dikarenakan perbedaan suhu awal pada titik-
titik tertentu akan lebih besar sehingga menghasilkan driving forceyang mendorong
steam dan air untuk saling bertukar panas.
Analisis h0 dan hi
 Aliran Berlawanan Arah
.𝟎 𝑪
.𝟎 𝑪
𝒎𝟑/𝒔
𝑸𝒂𝒊𝒓
𝒎𝟑/𝒔
.𝟎 𝑪
1/5 65.5 45 2.4E-06 6.2E-05 17.08374
2/5 64.5 39.5 3.0E-06 1.4E-04 18.20478
3/5 64 36 3.3E-06 1.7E-04 18.71382
4/5 63.5 35 3.4E-06 2.3E-04 17.64479
5/5 63.5 33.5 3.6E-06 2.4E-04 18.33966
.𝟎 𝑪
.𝟎 𝑪
𝒎𝟑/𝒔
𝑸𝒂𝒊𝒓
𝒎𝟑/𝒔
.𝟎 𝑪
1/5 38.5 86.5 3.3E-06 8.1E-05 47.89
2/5 36 75 4.2E-06 1.4E-04 36.39
3/5 34 68.5 2.8E-06 2.1E-04 28.27
4/5 33.5 67.75 3.2E-06 2.6E-04 27.104
5/5 27.5 66 3.4E-06 2.7E-04 27.36

ho
(W/m2.oC)
hi
(W/m2.oC)
Uc
(W/m2.oC)
198.4795 577.9452 166.1864
216.5328 1700.708 201.6989
219.5423 2223.399 207.5893
222.3202 2737.655 212.1791
227.6192 2804.236 217.2292
 Aliran Searah
Water
Valve Rh miu v Re Jenisaliran Pr k ho
1 per 5 0.003 0.000332 0.241 7710.188 Laminer 2.059 0.674 345.190
2 per 5 0.003 0.000381 0.416 11699.802 Turbulen 2.390 0.667 808.813
3 per 5 0.003 0.000415 0.630 16330.752 Turbulen 2.634 0.662 1168.496
4 per 5 0.003 0.000419 0.760 19539.977 Turbulen 2.651 0.661 1559.146
5 per 5 0.003 0.000428 0.814 20493.865 Turbulen 2.714 0.659 1800.540
Steam
Valve D miu v Re Jenisaliran Pr k h1
1 per 5 0.014 0.000673 0.0211881 437.5407334 Laminer 4.467 0.631 271.0023
2 per 5 0.014 0.000708 0.0272975 536.3321818 Laminer 4.719 0.627 293.5131
3 per 5 0.014 0.000738 0.0181984 343.25583 Laminer 4.931 0.625 255.8565
4 per 5 0.014 0.000746 0.0207981 388.152232 Laminer 4.984 0.625 267.5092
5 per 5 0.014 0.000846 0.022098 364.1032359 Laminer 5.741 0.615 270.1124
Untuk persamaan h0 karena alirannya cenderung turbulen, persamaannya adalah :
ℎ0 = 0,023 .𝑅𝑒0,8
.𝑃𝑟0,3
.
𝑘
𝐷𝑒
Untuk persamaan hi (koefisien panas dari steam) adalah sebagai berikut:
hi = NuD . k/D

Karena aliran steam dalam alat penukar kalor bersifat laminar ditinjau dari bilangan
Reynold, maka persamaan yang dipakai untuk bilangan Nusselt adalah :
ℎ𝑖 = 1,86 .[𝑅𝑒 . Pr .
𝐷𝑖
𝐿
]
1
3
.
𝑘
𝐷𝑖
Persamaan Bilangan Reynold adalah :
𝑅𝑒 = 𝐷𝑒
𝐺𝑒
𝜇
=
𝐷𝑒
𝜇
[
4𝑤
𝜋(𝐷2
2
− 𝐷1
2
)
]
Nilai hi dan h0 banyak dipengaruhi oleh berbagai faktor, antara lain Bilangan Reynold,
bilangan Prandtl, serta termal konduktivitas. Bilangan Prandtl dan termal konduktivitas
didasarkan oleh kondisi steam sedangkan bilangan Reynold adalah didasarkan jenis
aliran dari fluida. Jika dilihat berdasarkan persamaan, bilangan Reynold sangat
dipengaruhi oleh laju alir. Semakin besar laju alirnya maka semakin besar nilai
bilangan Reynoldnya sehingga h0 dan hi dan laju alir berbanding lurus.
Analisis Uc,Ud, dan Rd
ho
(W/m2.oC)
hi
(W/m2.oC)
Uc
(W/m2.oC)
198.4795 577.9452 166.1864
216.5328 1700.708 201.6989
219.5423 2223.399 207.5893
222.3202 2737.655 212.1791
227.6192 2804.236 217.2292
Perhitungan𝑼𝒅
Valve q A LMTD 𝑼𝒅
1/5 1.386883 0.0712 17.08374 1.140189

2/ 5 1.844763 0.0712 18.20478 1.42323
3/5 1.979679 0.0712 18.71382 1.485772
4/ 5 2.0543 0.0712 17.64479 1.635187
5/ 5 2.171635 0.0712 18.33966 1.663089
 Aliran Searah
Uc
1/hi 1/h0 Ai Ai/A0 ro/ri Uc
0.004 0.003 0.036 0.560 1.786 187.870
0.003 0.001 0.036 0.560 1.786 243.315
0.004 0.001 0.036 0.560 1.786 227.365
0.004 0.001 0.036 0.560 1.786 243.435
0.004 0.001 0.036 0.560 1.786 248.528
Adapun persamaan Uc (koefisien perpindahan panas dalam keadaan bersih) adalah
sebagai berikut :
𝑼𝒄 =
1
1
ℎ𝑖
+
𝐴1 ln(
𝑟0
𝑟1
)
2𝜋𝐾𝐿
+
𝐴1
𝐴0
.
1
ℎ0
Sedangkan persamaan Ud (koefisien perpindahan panas dalam keadaan kotor)
adalah sebagai berikut :
𝑈𝑑 =
𝑞
Dengan q merupakan panas yang dapat dipindahkan oleh alat penukar kalor dan A
adalah luas luas bidang perpindahan panas atau dalam hal ini adalah luas pipa dalam
(Ai).
Ud
Valve q A steam LMTD Ud
1 per 5 0.909 0.036 47.889 0.533
2 per 5 0.736 0.036 36.391 0.568
3 per 5 0.363 0.036 28.270 0.361
4 per 5 0.395 0.036 27.105 0.410
5 per 5 0.370 0.036 27.361 0.380

𝑞 = 𝑊. 𝐶𝑝. ∆𝑇𝑖𝑛 + 𝑊. 𝜆
Dengan W = ρ.Q , dan λ adalah panas laten.
Dari persamaan di atas, dapat disimpulkan bahwa nilai Uc berbanding lurus dengan
nilai hi dan h0. Semakin besar hi dan ho, maka semakin besar juga Uc. Hal ini
dikarenakan adanya kaitan erat bilangan Re dengan nilai h.
Lain hal nya dengan nilai Ud. Nilai Ud berbanding terbalik dengan LMTD
(logarithmic mean temperature difference). LMTD ini mempunyai suatu faktor
koreksi, yaitu FT. Nilai FT didapat dari fig. 18 buku Kern. Dan nilai FT ini
didapatkan dari titik temu antara R dan S
Nilai LMTD sendiri dapat dihitung menggunakan persamaan berikut :
𝐿𝑀𝑇𝐷 =
(𝑇1−𝑡2) − (𝑇2−𝑡1)
𝑙𝑛 (
(𝑇1−𝑡2)
(𝑇2−𝑡1)
)
Di samping itu, praktikan juga menghitung faktor pengotor (Rd) alat penukar kalor
melalui persamaan berikut:
𝑅𝑑 =
1
𝑈𝑑
−
1
𝑈𝑐
Perhitungan𝑹𝒅 (berlawanan arah)
Ud Uc 1/Ud 1/Uc Rd
1.140189 166.1864 0.877047 0.006017 0.87103
1.42323 201.6989 0.702627 0.004958 0.697669

Penyebab yang memengaruhi faktor kekotoran secara langsung adalah Uc dan Ud.
Secara teoritis, nilai Uc > Ud sehingga nilai dari Rd selalu positif.
Analisis Efektifitas dan NTU
Aliran Fluida Q
(m3
/s)
h
W/m2
.o
C
Uc
W/m2
.o
C
Ud
W/m2
.o
C
Rd
m2
.o
C/W
e NTU
1/5 Steam 2.40E-06 198.4795 166.1864 1.1402 0.8710 0.8971 2.5817
Air 6.20E-05 577.9452
2/5 Steam 3.00E-06 216.5328 201.6989 1.4232 0.6977 0.9286 2.9113
Air 1.42E-04 1700.7079
3/5 Steam 3.30E-06 219.5423 207.5893 1.4858 0.6682 0.9429 3.1822
Air 1.68E-04 2223.3994
4/5 Steam 3.40E-06 222.3202 212.1791 1.6352 0.6068 0.9571 3.4944
Air 2.28E-04 2737.6546
5/5 Steam 3.60E-06 227.6192 217.2292 1.6631 0.5967 0.9571 3.5000
Air 2.36E-04 2804.2359
 Aliran Searah
Aliran Fluida Q h Uc Ud Rd e NTU
(m3
/s) (W/m2
.o
C) (W/m2
.o
C) (W/m2
.o
C) (m2
.o
C/W)
1/5 Steam 3.26E-06 345.1900 187.8705 0.5328 1.8716 0.2281 0.2604
Air 8.10E-05 271.0023
2/5 Steam 4.20E-06 808.8125 243.3155 0.5681 1.7562 0.6333 1.0261
Air 1.40E-04 293.5131
1.485772 207.5893 0.673051 0.004817 0.668233
1.635187 212.1791 0.611551 0.004713 0.606838
1.663089 217.2292 0.601291 0.004603 0.596687
Rd (searah)
Ud Uc 1/Ud 1/Uc Rd
0.533 187.870 1.877 0.005 1.872
0.568 243.315 1.760 0.004 1.756
0.361 227.365 2.771 0.004 2.767
0.410 243.435 2.442 0.004 2.438
0.380 248.528 2.631 0.004 2.627

3/5 Steam 2.80E-06 1168.4956 227.3655 0.3609 2.7668 0.8167 1.7347
Air 2.12E-04 255.8565
4/5 Steam 3.20E-06 1559.1459 243.4349 0.4096 2.4375 0.8417 1.8888
Air 2.56E-04 267.5092
5/5 Steam 3.40E-06 1800.5397 248.5278 0.3801 2.6269 0.7714 1.5004
Air 2.74E-04 270.1124
Persamaan untuk mendapatkan nilai efektifitas adalah :
 
 
 
 
in
in
in
out
in
out
in
c
h
c
c
c
c
h
h
h
h
T
T
C
T
T
C
T
T
C
T
T
C






min
min min

Sedangkan persamaan untuk mendapatkan nilai NTU adalah :
𝑁𝑇𝑈 =
−𝑙𝑛[1 − (1 + 𝐶∗
)𝜀]
1 + 𝐶∗
Dengan :
𝐶∗
=
𝐶𝑚𝑖𝑛
𝐶𝑚𝑎𝑥
Dengan :
Dari hasil perhitungan di atas, dapat diketahui bahwa nilai efisiensi dari aliran
berlawanan arah lebih besar dikarenakan suhu keluaran air dari aliran berlawanan
arah lebih besar. Dengan kata lain, nilai efisiensi ini tergantung dari suhu masukan
serta keluaran dari fluida dingin dan steam. Sesuai dengan hasil perhitungan yang
ada, nilai NTU memiliki hubungan berbanding lurus dengan efektifitas.
5.3. Analisis Kesalahan
 Adanya kesalahan paralaks yang mengakibatkan kesalahan pencatatan volume air
dan kondensat.

 Terjadinya kemacetan pada keluaran dari pipa dan valve yang memungkinkan
terjadinya perubahan nilai pada suhu sehingga suhu yang tercatat tidak sesuai
dengan yang seharusnya.
 Proses pembukaan valve yang kurang sesuai sehingga volume air dan steam serta
suhu tidak optimal.
BAB V
KESIMPULAN
Berdasarkan percobaan yang dilakukan, dapat ditarik kesimpulan :

1. Double Pipe 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.
2. Beberapa faktor yang menjadi parameter unjuk kerja dari alat Double Pipe Heat
Exchanger adalah faktor kekotoran (dirt factor), luas permukaan perpindahan kalor,
koefisien perpindahan kalor, beda temperatur rata-rata, jenis aliran (bilangan reynold) dan
arah aliran (co-current atau counter current).
3. Faktor pengotoran akan memperkecil efisiensi HE. Parameter faktor kekotoran pada alat
ini sangat mempengaruhi unjuk kerja alat tersebut. Hal ini terlihat dari koefisien
perpindahan panas menyeluruh antara alat saat bersih (UC)dan saat kotor (UD) yang akan
berpengaruh pada temperatur akhir yang diperoleh.
4. Aliran fluida berlawanan akan mempunyai selisih suhu uap dan air awal yang relatif
sama dengan selisih suhu uap dan air pada kondisi akhir.
5. Aliran fluida searah akan memberikan selisih suhu uap dan air awal jauh lebih besar
daripada selisih suhu uap dan air pada kondisi akhir.
6. Aliran counter current lebih efektif daripada aliran co current. Perpindahan panas yang
terjadi pada aliran berlawanan lebih menyeluruh, fluida panas dan fluida dingin saling
bertukar panas pada titik-titik yang memiliki perbedaan suhu yang besar sehingga jarak
suhu steam dan air keluar cukup dekat.
7. Untuk kedua aliran, laju air meningkat  Re meningkat  h0 dan hi meningkat  Uc
meningkat  Rd meningkat  UD menurun  LMTD meningkat ɛ meningkat 
NTU meningkat.

DAFTAR PUSTAKA
Buku Panduan Praktikum Proses Operasi Teknik I, Teknik Gas dan Petrokimia UI.
Holman,J.P. 1997. Perpindahan Kalor. Jakarta:Erlangga.
Kern,D.Q. 1981. Process Heat Transfer.Mc-Graw Hill International Company Book,
http://dokumen.tips/documents/laporan-praktikum-heat-exchanger-558463e160d19.html

328793143-Laporan-Praktikum-Heat-Exchanger.docx

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to 328793143-Laporan-Praktikum-Heat-Exchanger.docx

Similar to 328793143-Laporan-Praktikum-Heat-Exchanger.docx (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (12)

328793143-Laporan-Praktikum-Heat-Exchanger.docx