Dalam kehidupan sehari-hari banyak terlihat fenomena perpindahan panas ...
perhitungan perpindahan panas yang terjadi di dalam heat exchanger itu sendiri.
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Dalam kehidupan sehari-hari banyak terlihat fenomena perpindahan panas dari material atau fluida yang mempunyai temperatur lebih tinggi ke material atau fluida yang mempunyai temperatur lebih rendah. Dalam dunia industri fenomena perpindahan panas tersebut dimanfaatkan untuk keperluan proses dengan menggunakan suatu alat yang biasa disebut sebagai penukar panas atau heat exchanger. Heat exchanger merupakan alat yang digunakan sebagai media untuk memindahkan panas dari fluida yang bertemperatur lebih tinggi menuju fluida yang bertemperatur lebih rendah. Dalam aplikasinya alat ini digunakan untuk menaikkan maupun menurunkan temperatur, dan juga mengubah fase fluida. Salah satu tipe heat exchanger yang banyak digunakan di dunia industri adalah shell and tube heat exchanger. Hal terpenting dalam proses perancangan heat exchanger adalah perhitungan perpindahan panas yang terjadi di dalam heat exchanger itu sendiri. Ada beberapa metode untuk menghitung perpindahan panas tersebut. Dalam Tugas Sarjana ini akan dibandingkan antara dua metode perhitungan perpindahan panas untuk heat exchanger tipe shell and tube, yaitu metode Delaware dan metode Wills and Johnston. Metode-metode tersebut digunakan untuk menganalisis perpindahan panas dan aliran fluida di dalam shell. Dalam kaitannya dengan aplikasi pada dunia industri, Tugas Sarjana ini difokuskan pada perancangan heat exchanger di suatu perusahaan yang digunakan
Universitas Sumatera Utara
sebagai aftercooler kompresor atau pendingin udara hasil kompresi yang akan didistribusikan ke alat-alat dan instrumen lain pada perusahaan tersebut. Saat ini, heat exchanger yang digunakan menunujukkan kinerja yang kurang memuaskan, dimana terjadi laju pengotoran atau fouling yang tinggi, serta temperatur dan kelembaban udara keluar heat exchanger lebih tinggi dari yang diharapkan. Oleh karena itu, dalam Tugas Sarjana ini dilakukan perancangan ulang heat exchanger untuk memperoleh desain heat exchanger yang paling optimal sesuai dengan kebutuhan perusahaan baik dalam hal dimensi, biaya, maupun kapasitas perpindahan panas. Pada perancangan heat exchanger ini, fluida pendingin yang digunakan adalah air sungai. Air sungai tersebut dialirkan di dalam shell, sedangkan udara dari kompresor dialirkan di dalam susunan pipa-pipa atau tube. 1.2 Tujuan Tujuan penulisan Tugas Sarjana ini bertujuan untuk memperoleh desain heat exchanger yang paling optimal. Penggunaan metode Delaware dan metode Wills and Johnstone dalam perhitungan perpindahaan panas bertujuan untuk membandingkan hasil perhitungan dua metode tersebut sehingga diperoleh metode yang paling baik dalam perhitugan perpindahan panas untuk fluida di dalam shell. Selain itu, tujuan dari penulisan Tugas Sarjana ini adalah untuk mengetahui pola aliran serta distribusi kecepatan, temperatur, dan tekanan fluida pada sisi shell.
Universitas Sumatera Utara
1.3 Batasan Masalah Masalah-masalah yang dibahas dalam Tugas Sarjana ini mencakup analisis termodinamika, perhitungan perpindahan panas, perhitungan penurunan tekanan, penentuan detail desain heat exchanger, pemilihan desain yang paling optimal. Analisis termodinamika mencakup perhitungan psikometrik yang berfungsi untuk mengetahui kelakuan udara basah di dalam shell. Perhitungan perpindahan panas menggunakan metode logarithmic mean temperature difference (LMTD) untuk menentukan koefisien perpindahan panas total yang dibutuhkan. Perhitungan koefisien perpindahan panas dan penurunan tekanan untuk fluida di dalam tube dilakukan berdasarkan bilangan Reynolds dari aliran fluida tersebut, sedangkan perhitungan untuk fluida di dalam shell menggunakan metode Delaware dan Wills and Johnston. Penentuan detail desain heat exchanger dilakukan berdasar pada standar yang tercantum di dalam TEMA untuk kelas C. Pada penulisan Tugas Sarjana ini tipe heat exchanger yang digunakan adalah tipe singel shell and tube—passes dengan fluida kerja berupa udara pada sisi tube dan air pada sisi shell. 1.4 Metodologi Penulisan Metode yang digunakan dalam penulisan Tugas Sarjana ini adalah : a. Survei lapangan, yakni berupa peninjauan langsung ke lokasi tempat alat penukar kalor yang berada di PT. ANEKA GAS INDUSTRI b. Studi literatur, yakni berupa studi kepustakaan dan tulisan-tulisan yang terkait dengan Alat Penukar Kalor. c. Diskusi, yakni berupa tanya jawab dengan dosen pembimbing.
Universitas Sumatera Utara
1.5 Sistematika Penulisan Penulisan Tugas Sarjana ini dibagi dalam beberapa bab dengan sistematika sebagai berikut : 1. Bab I membahas tentang latar belakang, tujuan, batasan masalah, metodologi penulisan, dan sistematika penulisan. 2. Bab II dasar teori dan tinjauan pustaka dalam hubungannya dengan jenisjenis serta bagian-bagian heat exchanger tipe shell and tube, teori perpindahan panas pada heat exchanger tipe shell and tube, teori mengenai analisis psikometrik, serta teori yang berhubungan dengan metode Delaware dan metode Wills and Johnston. 3. Bab III membahas tentang analisis kesetimbangan energi. 4. Bab IV membahas tentang perancangan heat exchanger tipe shell and tube untuk kondisi heat exchanger yang diinginkan yang mencakup data-data awal perancangan, perhitungan perpindahan panas, perhitungan penurunan tekanan, serta perbandingan hasil-hasil perhitungan. 5. Bab V membahas tentang detail desain heat exchanger berdasarkan standar TEMA. 6. Bab VI membahas kesimpulan dan saran dari penulisan Tugas Sarjana.
Universitas Sumatera Utara
