Heat Exchanger / Penukar Kalor

 Heat exchanger atau penukar kalor pipa ganda terdiri dari tabung tunggal dan jacket (lihat gambar 1).

Gambar 1: Double Tube Heat Exchanger

 

Saat fluida dengan temperatur tinggi mengalir pada tabung dan fluida bertemperatur rendah mengalir pada jacket maka kalor sejumlah Q akan berpindah melalui dinding tabung dalam keadaan tunak (steady state), jumlah panas yang dilepas pada fluida bertemperatur tinggi akan sama dengan jumlah panas yang diterima pada fluida bertemperatur rendah. Sehingga keseimbangan panasnya menjadi:

Jika ditentukan rata-rata perbedaan temperatur antara kedua fluida sebagai Δt_m, maka jumlah panas (q):

dimana:

q          = jumlah panas yang ditukar (kcal / jam)

A         = area permukaan perpindahan kalor (m²) dalam kasus tabung A = πdL

U         = koefisien transmisi kalor / heat transmission coefficient (kcal/m²jam^oC)

Δt_m          = Rata-rata (logaritmik) perbedaan temperatur (^oC)

Gambar 2: Profil Temperatur Heat Exchanger

…..(4)

Untuk paralel flow

Untuk counter flow

…..(6)

Sehingga dapat ditentukan nilai koefisien transmisi kalor (U)

Nilai efisiensi heat exchanger (η_h)

 

Bilangan Reynolds

Bilangan Reynolds digunakan untuk menentukan regime aliran apakah laminar atau turbulen. Didapatkan dengan persamaan:

d merupakan diameter pipa dan v merupakan kecepatan alir fluida didapatkan dengan persamaan: v = W/A

Luas penampang (A) tabung dan jacket dapat diketahui dengan fungsi diameternya seperti pada gambar 3.

Gambar 3. Penampang Heat Exchanger