sekilas tentang pindah panas

Pindah Panas

1. Heat Exchanger

Heat exchanger adalah adalah sistem yang efisien untuk menukarkan panas dari satu medium ke medium lainnya. Objek heat exchanger ini yaitu fluida, sehingga prosesnya mengalir. Kinerja heat exchanger dapat dipengaruhi oleh penambahan dalam satu atau dua arah, yang akan meningkatkan luas permukaan dan dapat saluran aliran fluida atau menyebabkan turbulensi. Untuk efisiensi, heat exchanger dirancang untuk memaksimalkan luas permukaan dinding antara kedua cairan, dan meminimalkan resistensi terhadap aliran fluida melalui exchanger tersebut. Suhu yang terdapat dalam aliran heat exchanger disebut Log Mean Temperature.

 

1.1 Jenis Aliran Heat Exchanger

Adapun jenis aliran heat exchanger, di antaranya :

• ounter current, yaitu jenis heat exchanger di mana aliran bahan dengan aliran energi (fluida pemanas) mengalir berlawanan.
• Co current, yaitu jenis heat exchanger di mana aliran bahan dengan aliran energi (fluida pemanas) mengalir searah.
• Cross flow, yaitu terjadi ketika salah satu aliran fluida tegak lurus terhadap cairan kedua, yaitu, satu aliran fluida melalui tabung dan cairan kedua melewati sekitar saluran di sudut 90 °. Biasanya ditemukan pada kondisi perubahan cairan 2 fasa. Contohnya adalah sistem uap kondensor, di mana uap keluar turbin memasuki sisi shell kondensor, dan air dingin yang mengalir di tabung menyerap panas dari uap, kondensasi itu ke dalam air.

1.2 Tipe Heat Exchanger

Beberapa tipe heat exchanger, antara lain :

• Shell and tube heat exchanger, terdiri dari serangkaian tabung yang berisi fluida yang akan dipanaskan ataupun didinginkan. Sehingga aliran tersebut akan mengalami perubahan panas karena akan melepaskan ataupun menyerap kalor. Tipe ini biasanya digunakan untuk aplikasi tekanan tinggi (dengan tekanan yang lebih besar dari 30 bar dan suhu lebih besar dari 260° C). Hal ini karena desainnya yang kuat. Hal yang perlu diperhatikan dalam tabung tipe ini yaitu diameter tabung, panjang tabung, tube corrugation, tube pitch dan tube layout.
• Plate heat exchanger , terdiri dari lempengan logam tipis yang memiliki luas permukaan yang sangat besar sebagai penampang aliran fluida untuk mentransfer panas.
• Adiabatic wheel heat exchanger, menggunakan cairan untuk menahan panas. Contohnya adalah roda adiabatik , yang terdiri dari roda besar dengan benang halus berputar melalui cairan panas dan dingin, dan penukar panas fluida.
• Plate fin heat exchanger, desainnya mencakup gabungan crossflow dan counterflow dengan konfigurasi berbagai sirip seperti sirip lurus, offset sirip dan sirip bergelombang.

2. Perpindahan Panas Konduksi

Adalah suatu proses perpindahan energi panas dimana energi panas tersebut mengalir dari daerah yang bersuhu lebih tinggi ke daerah yang bersuhu lebih rendah dalam suatu medium padat atau fluida yang diam.

Persamaan umum laju konduksi dikenal dengan hukum Fourier (Fourier’s Law) [5] dirumuskan dengan :

Di mana :

Q = laju pindah panas konduksi (Watt)

k = koefisien pindah panas konduksi (W/mK)

A = luas permukaan bahan (m²)

dT= perubahan suhu (K)

dx = perubahan panjang bahan (m)

Tanda negatif (-) menyatakan bahwa panas berpindah dari media bertemperatur tinggi ke media yang bertemperatur lebih rendah.

3. Perpindahan Panas Konveksi

Perpindahan panas konveksi adalah perpindahan panas yang terjadi dari permukaan media padat atau fluida yang diam menuju fluida yang mengalir (begerak) atau sebaliknya, dimana diantara keduanya terdapat perbedaan temperature.

Persamaan perpindahan panas konveksi dikenal sebagai hukum Newton untuk pendinginan (Newton’s Law of Cooling) [5] yang dirumuskan dengan :

Di mana :

Q = laju pindah panas konveksi (Watt)

h = koefisien pindah panas konveksi (W/m²K)

A = luas permukaan bahan (m²)

∆T= perubahan suhu antara permukaan bahan dan lingkungan (K)

Besarnya konveksi tergantung pada :

a. Luas permukaan benda yang bersinggungan dengan fluida (A).

b. Perbedaan suhu antara permukaan benda dengan fluida (DT).

c. koefisien konveksi (h), yang tergantung pada :

• viscositas fluida
• kecepatan fluida
• perbedaan temperatur antara permukaan dan fluida
• kapasitas panas fluida
• rapat massa fluida
• bentuk permukaan kontak

Destilasi

Destilasi (penyulingan) adalah suatu metode pemisahan bahan kimia berdasarkan perbedaan kecepatan atau kemudahan menguap (volatilitas) bahan. Dalam penyulingan, campuran zat dididihkan sehingga menguap, dan uap ini kemudian didinginkan kembali ke dalam bentuk cairan.

Zat yang memiliki titik didih lebih rendah akan menguap lebih dulu. Metode ini merupakan termasuk unit operasi kimia jenis perpindahan massa. Penerapan proses ini didasarkan pada teori bahwa pada suatu larutan, masing-masing komponen akan menguap pada titik didihnya. Model ideal destilasi didasarkan pada Hukum Raoult dan Hukum Dalton.

Kondensasi

Adalah perubahan wujud benda ke benda yang lebih padat seperti gas,(atau uap) menjadi cairan kondensasi terjadi karena uap didinginkan menjadi cairan ,tetapi dapat juga terjadi bila sebuah uap dikompresi ( yaitu,tekanan ditingkatkan) menjadi cairan ,atau mengalami kombinasi dan pendinginan dan konpersi . contohnya: yaitu perubahan zatyang bersifat sementara ,seperti perubahan wujud .

Kondensor

Merupakan alat penukar ( Heat Exchanger ) yang berfungsi mengkondensasikan uap bekas dari turbin menjadi titik-titikair pada hotwell. Proses padakondensor yang terjadi adalah proses perpindahan panas . Pans terjadi dari uap bekas diteruskan kemassa fluida pendingin melalui media yaitu permukaan perpindahan panas yang dibuat dgn pipa-pipa. Alat bantu kondensor adalah : starting air ejektor,main air ejektor,ball cleaning system .

Evaporasi

Adalah cairan yang kelihatannya tidak menguap pada suhu tertentu di dalam gas tertentu (contohnya minyak makan pada suhu kamar). Cairan seperti ini memiliki molekul-molekul yang cenderung tidak menghantar energi satu sama lain dalam pola yang cukup buat memberi satu molekul kecepatan lepas -energi panas- yang diperlukan untuk berubah menjadi uap. Namun cairan seperti ini sebenarnya menguap, hanya saja prosesnya jauh lebih lambat dan karena itu lebih tak terlihat .

Evaporator

Evaporator adalah sebuah alat yang berfungsi mengubah sebagian atau keseluruhan sebuah pelarut dari sebuah larutan dari bentuk cair menjadi uap (Anggifo, 2014). Evaporator mempunyai dua prinsip dasar, untuk menukar panas dan untuk memisahkan uap yang terbentuk dari cairan. Evaporator umumnya terdiri dari tiga bagian, yaitu penukar panas, bagian evaporasi (tempat di mana cairan mendidih lalu menguap), dan pemisah untuk memisahkan uap dari cairan lalu dimasukkan ke dalam kondenser (untuk diembunkan/kondensasi) atau ke peralatan lainnya. 

Perpindahan Kalor

Adalah kaloryang selalu berpindah dari benda yang suhunya lebih tnggi ke benda yang suhunya lebih rendah. Ada tiga cara perpindahan kalor yaitu : konduksi,konveksi,radiasi . Sumber kalor utama dibumi adalah matahari . kalordapat berpindah ,dalam beberapa hal kitamemerlukan pepindahan kalor yang cepat , Misalnya perlu memindahkan api ke bahan makanan yang direbus melalui panci.