BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Dalam kehidupan sehari

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