LABORATORIUM TEKNIK PERAWATAN
SEMESTER GENAP TAHUN AJARAN 2015/2016MODUL : Plate Heat Exchanger PEMBIMBING : Ir. Dwi Nirwantoro, MT.
Oleh :
Kelompok : VII
Nama : 1. Muhamad Naufal S. 141411019 2. Septi Intan Solichah 141411027 3. Siti Nurlaela 141411028 Kelas : 2A
PROGRAM STUDI DIII TEKNIK KIMIA
JURUSAN TEKNIK KIMIA
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
2016
Tanggal Praktikum : 1 April 2016 Tanggal Penyerahan : 11 April 2016 (Laporan)
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Meningkatnya tuntutan konsumen akan sebuah produk, menyebabkan kegiatan produksi dan operasi dunia industri turut meningkat. Kebutuhan akan alat yang efisien dan fleksibel semakin tinggi demi kelancaran kegiatan produksi, salahsatu alat yang dibutuhkan yaitu alat penukar panas atau biasa disebut Heat Exchanger sehingga alat penukar kalor ini mempunyai peran yang penting dalam suatu proses produksi atau operasi Alat penukar panas jenis Plate Heat Exchange sangat efektif dalam memindahkan kalor, Kelebihan dari alat ini yaitu kontruksinya yang tersusun berjajar dan mudah dalam membongkar untuk membersihkan apabila ada kotoran dengan cara mekanikal alias digosok, disemprot dengan water jet atau direndam dalam larutan kimia. serta kapasitas heat transfer yang tinggi. Namun disamping itu alat ini juga mempunyai kelemahan yaitu operasinya tidak dapat digunakan untuk tekanan tinggi dikarenakan strukturnya yang mengandalkan sekat (seal karet) yang tidak mampu menahan tekanan tinggi dari kebocoran. Perawatan peralatan Plate Heat Exchanger dengan proses pembongkaran serta pembersihan ini perlu dilakukan dengan harapan agar peralatan bisa tahan lama dan tentunya kualitas produk tetap terjaga.
1.2 Tujuan
Memahami prinsip kerja pada alat plate heat exchanger Memahami teknik perawatan pada alat plate heat exchanger
BAB II
LANDASAN TEORI
Plate heat exchanger biasanya terbuat dari plate tipis. Plate ini dapat berupa smooth plate maupun corrugated plate, dan dapat juga datar mapun spiral yang ditempatkan di dalam heat exchanger. Pada heat exchanger ini tidak dapat menahan fluida bertekanan tinggi, temperatur tinggi atau perbedaan temperatur maupun tekanan yang tinggi. Plate heat exchanger dapat diklasifikasikan sebagai gasketed, welded mapun brazed tergantung pada sesakan kebocoran yang dibutuhkan pada heat heat exchanger. Plate heat exchanger dapat juga berupa spiral plate, lamella dan platecoil.
Gasketed Plate Heat Exchanger. Terdiri atas sejumlah rectangular metal plate yang ditutup pada ujung-unjungnya oleh gasket. Adapun Prinsip kerjanya adalah dua atau lebih aliran fluida kerja diatur oleh gasket-gasket yang didesain sedemikian rupa sehingga pada masing-masing fluida dapat mengalir di plat-plat yang berbeda. Kelebihan heat exchanger ini ada pada proses perawatan yang mudah, koefisien perpindahan panas yang sukup baik dan relatif murah. Namun hanya fluida-fluida tertentu saja yang dapat diaplikasikan menggunakan heat exchanger ini.
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.
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 sau 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.
Gambar 2.2 Perpindahan panas pada Plate Heat Excjanger
Untuk efisiensi, heat exchangers dirancang untuk memaksimalkan permukaan bidang tembok antara kedua cairan, sambil meminimalkan perlawanan terhadap aliran cairan melalui Exchanger. Exchanger kinerja juga dapat dipengaruhi oleh penambahan Fins atau corrugations dalam satu atau dua arah, yang daerah dan meningkatkan permukaan saluran cairan atau mempersudikan arus gangguan.
SHES sering digunakan dipemanasan dari cairan yang berisi solids sehingga ada kecenderungan untuk curang bagian dalam panas Exchanger. Rendahnya tekanan drop SHE yang memberikan kemampuan untuk menangani fouling mudah. SHE yang menggunakan
"membersihkan diri" mekanisme, dimana fouled permukaan diterjemahkan menyebabkan peningkatan kecepatan cairan, sehingga meningkatkan drag (gesekan atau cairan) pada fouled permukaan, sehingga membantu mengeluarkan blockage yang panas dan tetap menjaga Exchanger bersih. "The internal dinding yang membentuk heat transfer permukaan seringkali agak tebal, yang menjadikan SHE sangat kuat, dan dapat berlangsung lama dalam lingkungan yang juga mudah dibersihkan, membuka keluar seperti oven dimana apapun yang membangun foulant dapat dihapus oleh tekanan mencuci.
Integritas inspeksi dari plat berbentuk tabung dan panas Exchanger dapat diuji dengan daya konduksi atau metode gas helium. Metode ini memastikan integritas dari piring atau tabung untuk mencegah kontaminasi silang dan kondisi yang gaskets. Pemantauan kondisi panas Exchanger tabung dapat dilakukan melalui Mekanik air yang mengalir dan deposito seringkali oleh simulasi komputer atau cairan dinamika CFD. Fouling merupakan masalah serius di beberapa exchangers panas. Air sungai sering digunakan sebagai pendinginan air, yang akan memasuki puing biologi Exchanger panas dan membangun lapisan, penurunan koefisien heat transfer.
Efek fouling cukup banyak berkembang di tabung dingin dari panas Exchanger, daripada di tabung panas. Hal ini disebabkan karena kurang impurities mungkin larut dalam cairan yang dingin. Hal ini karena akan meningkatkan kelarutan sebagai suhu meningkat. Fouling mengurangi lintas daerah setempat untuk ditransfer ke panas dan menyebabkan peningkatan dalam tahan panas mentransfer panas di seluruh Exchanger. Ini karena daya konduksi panas dari lapisan fouling rendah. Ini akan mengurangi keseluruhan koefisien heat transfer dan efisiensi panas Exchanger. Ini pada gilirannya, dapat mengakibatkan peningkatan biaya pemeliharaan dan pemompaan.
Plate heat exchangers perlu dissembled dan dibersihkan secara berkala. Berbentuk tabung exchangers panas dapat dibersihkan oleh seperti asam sebagai metode pembersihan, sandblasting, tinggi tekanan air jet, peluru pembersihan, atau drill tongkat. Dalam skala besar untuk sistem pendinginan air panas exchangers, seperti perawatan air pemurnian, penambahan bahan kimia, dan pengujian, digunakan untuk meminimalkan fouling dari peralatan pertukaran panas. Pengolahan air lainnya juga digunakan dalam sistem uap untuk pembangkit tenaga listrik, dan lain-lain untuk meminimalkan fouling dan korosi yang bertukar panas dan peralatan lainnya.
BAB III METODOLOGI
3.1 Alat
- Heat Exchanger jenis Plate Heat Excanger (PHE)
Gambar 3.1. Diagram Proses pada PHE (Plate Heat Exchanger)
3.2 Metode Perpindahan Panas
3.2 Prosedur Kerja
Gambar 5. Langkah Kerja
Membongakar alat PHE dengan membuka baut-baut pada alat
Lepaskan plat-plat PHE, hitung jumlah plat pada PHE
Membersihkan plat-plat PHE
Merangkai kembali PHE seperti kondisi awal dan mengencangkan baut-baut pada PHE
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Data Pengamatan
Gambar 4.1.1 Plate Heat Exchanger di Laboratorium Teknik Kimia Politeknik Negeri Bandung (tampak depan)
Gambar 4.1.2 Plate Heat Exchanger di Laboratorium Teknik Kimia Politeknik Negeri Bandung (tampak samping)
4.2 Hasil Pengamataan
Tabel 4.2 Hasil Pengamatan
No. Komponen Alat PHE Identifikasi Keterangan
1. Bejana air dingin dan panas Tidak tersedia kedua-duanya
2. Pompa Sentrifugal Tidak tersedia
3. Valve Tidak tersedia
4. Rotameter Tersedia Satu buah dari
dua yang harus tersedia.
5. Indikator Suhu Tidak tersedia 6. Sambungan Pipa Lurus Tidak tersedia 7. Kompos Pemanas Tidak tersedia
8. Plate Heat Exchanger (PHE) Tersedia
Hasil Pengamatan pada tabel 4.2 dilakukan pada alat Plate Heat Exchanger (PHE) pada Laboratorium Teknik Kimia Gd. Teknik Kimia Atas POLBAN yang sesuai pada gambar 4.1.1 & 4.1.2
4.3 Pembahasan
Plate Heat Exchanger (PHE) adalah suatu jenis alat penukar panas yang menggunakan plate untuk memindahkan panas antara dua fluida. Penukar panas dirancang sebisa mungkin agar perpindahan panas antar fluida dapat berlangsung secara efisien. Pemindahan panas dalam heat exchanger dilakukan dengan mengkontakkan dua fluida melalui suatu bidang pemanas. Fluida pemanas atau pendingin berada dalam suatu jaket di dalam pipa atau di luar pipa. Luas bidang pemanas harus cukup (sesuai persamaan perpindahan panas dan kebutuhan panas). PHE mempunyai banyak keuntungan dibanding dengan heat exchanger konvensional karena permukaan heat transfernya jauh lebih luas dimana fluida mengalir ke seluruh permukaan plate. Dengan demikian, perubahan temperatur terjadi sangat cepat dalam PHE.
Plate heat exchanger biasa terbuat dari plate tipis. Plate ini dapat berupa smooth plate maupun corrugated plate, dan dapat juga datar mapun spiral yang ditempatkan di dalam heat exchanger. Pada heat exchanger ini tidak dapat menahan fluida bertekanan tinggi, temperatur tinggi atau perbedaan temperatur maupun tekanan yang tinggi.
PHE yang berada di laboratorium Teknik Kimia Politeknik Negeri Bandung adalah jenis gasketed PHE yang terdiri atas sejumlah rectangular metal plate yang ditutup pada ujung-ujungnya oleh gasket. Heat exchanger tipe ini termasuk tipe yang banyak dipergunakan pada dunia industri, bisa digunakan sebagai pendingin air, pendingin oli, dan sebagainya. Prinsip kerjanya adalah aliran dua atau lebih fluida kerja diatur oleh adanya gasket-gasket yang didesain sedemikian rupa sehingga masing-masing fluida dapat mengalir di plat-plat yang berbeda. Gasket berfungsi utama sebagai pembagi aliran fluida agar dapat mengalir ke plat-plat secara selang-seling. Gambar di bawah ini menunjukkan desain gasket sehingga di satu sisi plat fluida 1 masuk ke area plat yang (a), sedangkan gasket yang lain mengarahkan fluida 2 agar masuk ke sisi plat (b).
Gambar 4.2.1. Desain Gasket untuk Pendistribusian Fluida Kerja
Salah satu masalah utama dalam pemeliharaan HE adalah pengendapan kotoran (fouling) pada permukaan bidang perpindahan panas. Hal ini menyebabkan peningkatan tahanan panas (koefisien perpindahan panas mengecil). Fouling juga menambah tahanan terhadap aliran fluida. Bertambahnya tahanan memperbesar beda suhu rata-rata (LMTD). Endapan yang membentuk kerak pada suatu tempat dapat mengakibatkan pemanasan (meningkatkan suhu) yang berlebihan pada suatu tempat dan dapat merusak pipa/tube (over heating). Bila fouling telah melewati harga tertentu (kerak semakin tebal), kemampuan pelat/pipa sudah tidak lagi sebagaimana disyaratkan. Sebelum hal ini terjadi, alat harus segera dihentikan untuk dibersihkan keraknya. Untuk pembersihan, HE harus dibongkar kemudian dibersihkan dengan cara mekanikal alias digosok, disemprot dengan water jet atau direndam dalam larutan kimia. Untuk penggantian komponen terutama dilakukan pada HE bertipe Plate dimana sekat-sekatnya yang terbuat dari karet harus diganti saat dibongkar.
Heat exchanger tipe ini termasuk tipe yang cukup murah dengan koefisien perpindahan panas yang baik. Selain itu tipe ini juga mudah dalam hal perawatannya, karena proses bongkar-pasang yang lebih mudah jika dibandingkan tipe lain seperti shell & tube. Namun di sisi lain, tipe ini tidak cocok jika digunakan pada aliran fluida dengan debit tinggi. Hanya fluida-fluida tertentu saja yang dapat diaplikasikan menggunakan heat exchanger ini. Heat exchanger tipe ini tidak cocok digunakan pada
tekanan dan temperatur kerja fluida yang tinggi karena hal ini berkaitan dengan kekuatan dari material gasket yang digunakan.
Tiap heat exchanger punya harga batasnya sendiri-sendiri yang berlainan dan perlu diamati untuk menetapkan jadwal pembersihan, operasi yang tepat (sesuai petunjuk yang diberikan) akan memperpanjang selang waktu pembersihan dan umur heat exchanger. Saat yang paling menentukan justru pada saat ”start up” dan ”shut down”, pada saat ini bisa terjadi kejutan panas (perubahan panas tiba-tiba) dan hantaran hidrolik yang dapat menimbulkan tegangan berlebihan dan tidak seimbang yang dapat merusak sambungan-sambungan, pipa, packing dan atau timbul kebocoran. Proses pengelasan sangat diperlukan untuk perbaikan karena pengelasan adalah proses yang cepat, tepat dan mudah. Proses perbaikan dimulai dengan mengidentifikasi letak kebocoran, melakukan penggerindaan, pengelasan, inspeksi, commissioning dan start up.
Perawatan PHE secara umum adalah dengan mematikan alat jika sudah selesai digunakan, mengeluarkan semua cairan yang tersisa di dalam alat dan membersihkannya dengan air ataupun mengalirkan cairan pembersih (Cleaning in Place Solution), membongkar plate, membersihkan dengan zat kimia, serta inspeksi kebocoran secara rutin. Dari semua komponen yang ada pada sistem PHE, PHE Gasket merupakan komponen yang paling sering diganti, karena setiap pembongkaran PHE sebagian besar PHE Gasket sudah tidak dapat digunakan lagi karena mengalami deformasi bentuk (gepeng). Yang perlu diperhatikan adalah PHE mempunyai banyak aplikasi, dan pada setiap aplikasinya mempunyai persyaratan yang berbeda-beda, misalnya pada industri permen, PHE Gasket haruslah aman terhadap makanan, tahan terhadap panas tinggi (130oC), dan tahan terhadap soda api (costic soda).
BAB V SIMPULAN 5.1 Simpulan
Prinsip kerja dari alat PHE adalah aliran dua atau lebih fluida kerja diatur oleh adanya gasket-gasket yang didesain sedemikian rupa sehingga masing-masing fluida dapat mengalir di plat-plat yang berbeda.
PHE Gasket merupakan komponen yang paling sering diganti, karena setiap pembongkaran PHE sebagian besar PHE Gasket sudah tidak dapat digunakan lagi karena mengalami deformasi bentuk (gepeng).
Salah satu masalah utama dalam pemeliharaan HE adalah pengendapan kotoran (fouling) pada permukaan bidang perpindahan panas.
Untuk pembersihan, HE harus dibongkar kemudian dibersihkan dengan cara mekanikal (seperti digosok, disemprot dengan water jet atau direndam dalam larutan kimia. Menetapkan jadwal pembersihan, operasi yang tepat (sesuai petunjuk yang diberikan)
DAFTAR PUSTAKA
Apriyahanda. 2012. “Macam-macam Heat Exchanger:” Alat Penukar Panas (Bagian 3).
http://artikel-teknologi.com/macam-macam-heat-exchanger-alat-penukar-panas-bagian-3/. (Diakses tanggal 5 April 2016).
Dzulqornain, Fitroh.2015. “ Prinsip Kerja Plate Heat Exchanger”. http://www.insinyoer.com/prinsip-kerja-heat-exchanger/2/ (Diakses tanggal 10 April 2016)
Yesya, Gefin. 2011. “Laporan Praktikum Heat Exchanger”. https://www.scribd.com/doc/72839539/Laporan-HE-Eka-Gefin-Krisna-Laili-Final. (Diakses tanggal 5 April 2016).
LAMPIRAN
Gambar komponen pada alat Plate Heat Exchanger (PHE)
Gambar 1. Plat-plat heat exchanger Gambar 2. Indikator Suhu pada PHE
Gambar 4. Pompa Sentrifugal
Gambar 6. Bejana air panas
Gambar 5. Plate HE dengan jenis glue gasket
Gambar 8. Bejana air dingin
Gambar 9. Susunan dan Komponen lengkap pada alat PHE
Keterangan : Gambar pada komponen alat Plate Heat Exchanger (PHE) di ambil pada Laboratorium Teknik Kimia Gd. Teknik Kimia Bawah POLBAN
