Heat Exchanger

Prinsip penukaran panas dengan memanfaatkan fluida dingin dan fluida panas merupakan hal umum yang dilakukan dalam industry proses. Heat exchanger (penukar panas) adalah peralatan untuk memindahkan panas dari satu fluida ke fluida lain yang lebih dingin. Perpindahan panas dari fluida panas ke dingin melalui konveksi, sedangkan menembus dinding melalui proses konduksi, selanjutnya ke fluida dingin melalui konveksi.

Konduksi (keadaan steady) ialah suatu material bahan yang mempunyai gradient, maka kalor akan mengalir tanpa disertai oleh suatu gerakan zat. Aliran kalor seperti ini disebut konduksi atau hantaran. Konduksi thermal pada logam-logam padat terjadi akibat gerakan electron yang terikatdan konduksi thermal memiliki hubungan dengan konduktivitas listrik. Pemanasan pada logam berarti pengaktifan gerakan molekul, sedangakan pendinginan berarti pengurangan gerakan molekul.
Konveksi yaitu arus fluida yang melintas pada suatu permukaan, maka akan ikut terbawa sejumlah enthalpy. Aliran enthalpy ini disebut aliran konveksi kalor atau konveksi. Konveksi merupakan suatu fenomena makroskopik dan hanya berlangsung bila ada gaya yang bekerja pada partikel atau ada arus fluida yang dapat membuat gerakan melawan gaya gesek (mc cabe, 1993).

Jenis HE yang paling banyak digunakan di industri adalah tipe penukar panas yang tidak saling kontak langsung, dimana fluida dingin dan panas tidak langsung bertemu tetapi dipisahkan oleh dinding tube atau plate surface area lain. Ada 3 jenis alat penukar panas yang banyak digunakan pada industry proses seperti alat penukar panas tipe pipa ganda (double pipe exchanger), tipe tabung dan tube (shell and tube exchanger) dan tipe pelat (plate and frame exchanger). Dari ketiga tipe alat penukar panas tersebut, alat penukar panas jenis pipa ganda adalah yang paling sederhana ditinjau dari sudut pengoperasiannya, perawatan dan konstruksi. Pembagian HE lebih jauh lagi dibuat berdasarkan susunan aliran fluida. Berdasarkan tipe aliran, HE dibagi kedalam 3 jenis. HE tipe aliran parallel, HE dengan tipe aliran berlawanan (counter) dan HE dengan tipe aliran silang (cross).

Temperatur
Pendekatan suhu untuk aliran counter current adalah:
Th1 – Tc0 = ∆T2 dan Th0 – Tc1 = ∆T1
Pendekatan suhu untuk aliran parallel atau searah adalah:
Th1 – Tc1 = ∆T1 dan Th0 – Tc0 = ∆T2
Perbedaan temperature disepanjang HE sulit diukur, maka untuk mengurangi kesalahan dibuat suatu factor yaitu LMTD dan bila didefenisikan pada aliran counter current, bentuk persamaannya adalah sebagai berikut:
∆T LMTD = (∆T1- ∆T2)/ln⁡(∆T2/∆T1)

Laju perpindahan panas
Untuk keadaan aliran yang stasioner (steady flow), laju perpindahan panas = q, dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:
Laju perpindahan panas untuk aliran panas: qh = mh Cph (Thi – Th0).