## ANALISIS KINERJA HEAT EXCHANGER SHELL & TUBE

## PADA SISTEM COG BOOSTER DI INTEGRATED STEEL MILL KRAKATAU

## Jajat Sudrajat
Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Mercu Buana E-mail: jjt.sudrajat22@gmail.com
Abstrak  -- Penggunaan  heat  exchanger  pada  sistem  COG  booster  bertujuan  untuk  mendinginkan temperatur oli yang akan digunakan sebagai pelumasan dan pendinginan bearing. Semakin lama heat exchanger  digunakan  akan  menyebabkan  terjadinya  fouling  (pengotoran)  di  bagian  dalam  heat exchanger.  Semakin  besar  fouling  yang  terjadi  akan  menyebabkan  terjadi  penurunan  kinerja  heat exchanger seperti besarnya laju perpindahan panas aktual dan efektivitas. Oleh karena itu dilakukan analisis heat exchanger untuk  mengetahui pengaruh fouling  terhadap  laju perpindahan panas aktual dan efektivitas heat exchanger dengan rentang waktu 1 tahun setelah booster beroperasi yang dibagi menjadi  2  periode.  Analisis  dilakukan  dengan  membuat  perhitungan  parameter-parameter  yang dibutuhkan.  Dari  hasil  perhitungan  dan  analisis,  ditunjukan  bahwa  terjadi  penurunan  pada  laju perpindahan panasnya hingga sebesar 0,411 kW atau 19,45%, setara dengan energi yang dihasilkan dari penggunaan solar sejumlah 0,036 liter selama satu jam. Fouling yang terjadi mengalami kenaikan hingga sebesar 0,561 m 2. K/kW. Sedangkan efektivitasnya mengalami penurunan sebesar 3,7%.
Kata kunci : biodegradabel, bioplastik, pelt intercalation, pati, pemlastis

## 1.  PENDAHULUAN
Integrated Steel Mill (ISM) adalah pabrik berskala besar  yang  menyatukan  peleburan  besi  ( iron smelting )  dan  fasilitas  pembuatan  baja  ( steel making ),  biasanya  berbasis Basic  Oxygen Furnace [1].  Proses  pembuatan  baja  pada  ISM meliputi 3 tahap dasar [2], salah  satunya adalah Coke  Making . Coke adalah  bahan  bakar  karbon padat dan sumber karbon yang digunakan untuk meleburkan bijih besi [2], yang didapatkan dengan memanaskan coal dengan  temperatur  tinggi  di dalam Coke  Oven .  Proses  pemanasan  tersebut akan menghasilkan produk sampingan gas, yang dinamakan Coke  Oven  Gas (COG)  yang  juga merupakan  salah  satu  emisi  [2].  Meskipun demikian,  COG  adalah  bahan  bakar  gas  yang memiliki  nilai  kalori  yang  sedang  [3],  sehingga dapat dimanfaatkan kembali untuk bahan bakar di ISM setelah dilakukan treatment terlebih dahulu. Di  ISM  Krakatau  sendiri,  COG  digunakan untuk beberapa plant yang dibedakan berdasarkan tekanan kerjanya, yaitu low pressure plant dan high pressure plant . Pada low pressure plant ,  COG  yang  telah  di treatment dapat langsung  digunakan.  Sedangkan  pada high pressure  plant tekanan  COG  harus  dinaikan terlebih dahulu untuk dapat sampai ke plant yang dituju  dan  dapat  digunakan.  Untuk  kebutuhan tersebut  digunakanlah  COG booster ,  yang termasuk  jenis fan .  Fungsi  dari fan itu  sendiri adalah untuk mengalirkan gas dalam jumlah besar dengan sedikit kenaikan pada tekanan nya [4]. Terdapat  dua  unit booster yang  terpasang, dimana  pada  kondisi  normal  satu booster beroperasi,  sedangkan booster yang  lain  dalam posisi stand by . Dengan fungsinya tersebut, maka COG booster merupakan  salah  satu  komponen
yang  penting  dan  harus  beroperasi  dengan normal.
Salah satu faktor yang mempengaruhi kinerja COG booster adalah  temperatur  komponen- komponen  booster  tersebut,  dimana  harus  tetap berada  pada  batas  normalnya.  Sehingga  untuk memastikan hal tersebut, dipasang suatu penukar panas  atau heat  exchanger .  Definisi  dari heat exchanger adalah suatu alat yang dimana terjadi aliran perpindahan panas diantara dua fluida atau lebih  pada  temperatur  yang  berbeda  [5]. Perbedaan  temperatur  harus  terjadi  karena berdasarkan  hukum  termodinamika  ke-2,  panas mengalir  secara  spontan  dari  benda  dengan temperatur  tinggi  ke  benda  lain dengan temperatur  lebih  rendah,  dan  tidak  mengalir secara spontan dalam arah kebalikannya [6].
Pada  COG booster dipasang  sebuah heat exchanger dengan  tipe shell  and  tube untuk menurunkan temperatur oli, yang digunakan untuk pelumasan  dan  pendinginan bearing .  Oli  yang disirkulasikan  dengan  pompa  dari  reservoir mengalir menuju bearing housing , untuk melumasi  dan  menyerap  panas  dari bearing tersebut, setelah itu kembali ke reservoir. Karena oli tersebut disirkulasikan kembali, maka pemasangan heat exchanger sangat penting agar oli  tersebut  dapat  terus  digunakan  untuk menyerap  panas  dari bearing dan  mencegah terjadinya overheat pada  bearing  tersebut. Kerugian yang terjadi ketika terjadi overheat pada bearing  adalah booster akan  mengalami trip [7], dan kemungkinan terjadi kerusakan pada bearing dan komponen lain.
Seperti komponen atau mesin yang lain pada umumnya yang memiliki umur pakai, berlaku pula pada heat  exchanger .  Semakin  lama heat exchanger digunakan akan menyebabkan pengotoran  ( fouling )  pada  bagian  dalam heat
exchanger tersebut.  Lapisan  pengotoran  ini menyebabkan  penambahan  tahanan  termal  dan menyebabkan laju perpindahan panas pada heat exchanger berkurang [8] , yang pada akhirnya akan berpengaruh  pada  kinerja  dari heat  exchanger secara  khususnya,  dan  unit booster pada umumnya.
Karena  komponen heat  exchanger tersebut memegang  peranan  penting  pada  operasi booster ,  maka  kinerja  dari heat  exchanger tersebut harus terus dijaga agar tetap optimal dan berfungsi  dengan  baik.  Oleh  karena  itu  perlu dilakukan analisis terhadap kinerja dan efektivitas heat  exchanger ,  terutama  akibat  pengaruh pengotoran  yang  terjadi  didalamnya,  untuk selanjutnya  dilakukan  evaluasi  akibat  pengaruh dari pengotoran tersebut.

## 2. TINJAUAN PUSTAKA
Bizzy  &  Setiadi  melakukan  penelitian  untuk merancang  dimensi shell  and  tube dengan menggunakan  metode  analisis  komputerisasi Heat  Transfer Research Inc. (HTRI)  dan  metode analisis  perhitungan  manual  [9].  Handoyo  & Ahsan  melakukan  penelitian  untuk  menganalisis kinerja heat exchanger jenis shell and tube yang digunakan  sebagai  pendingin  aliran  air  pada PLTA  Jatiluhur  [10].  Lebo  et  al  melakukan penelitian pada heat exchanger dengan tipe shell and tube di Pabrik Semen Kupang II - PT. Sarana Agra  Gemilang,  KSO  PT.  Semen  Kupang (Persero)  [11].  Soekardi  melakukan  penelitian untuk  menganalisis  pengaruh  rata-rata  faktor efektivitas perpindahan panas dan faktor koefisien perpindahan  panas  global  terhadap  dimensi utama  hasil  perancangan heat  exchanger  shell and  tube dengan  metode  efektivitas-NTU  [12]. Zainuddin et al melakukan penelitian pada suatu heat exchanger dengan tujuan untuk mengetahui kemampuan shell  and  multi  tube  helical  coil  HE sebagai  pemanas  udara  dengan  memanfaatkan gas buang dari mesin diesel [13].

## 2.1 Perpindahan Panas
Perpindahan  panas  adalah  ilmu  yang  berupaya untuk  memprediksi  perpindahan  energi  yang mungkin  terjadi  antara  material  sebagai  akibat dari  adanya  perbedaan  temperatur  [14].  Sesuai dengan  hukum  termodinamika  ke-2  (dua),  aliran energi panas akan selalu mengalir ke bagian yang memiliki  temperatur  lebih  rendah  [6].  Secara umum  terdapat  3  (tiga)  jenis  perpindahan  panas yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi.

## 2.2 Heat Exchanger
Heat  exchanger adalah  suatu  alat  yang  dimana terjadi  aliran  perpindahan  panas  diantara  dua fluida  atau  lebih  pada  temperatur  yang  berbeda [5],  dimana  fluida  tersebut  keduanya  mengalir didalam  sistem.  Di  dalam heat  exchanger
tersebut, kedua fluida yang mengalir terpisah satu sama  lain,  biasanya  oleh  pipa  silindris.  Fluida dengan  temperatur  yang  lebih  tinggi  akan mengalirkan  panas  ke fluida  yang bertemperatur lebih rendah.
Heat  exchanger dapat  dibagi menjadi beberapa  tipe  berdasarkan  fungsional  dan  jenis permukaan  perpindahan  panasnya.  Pembagian tipe heat exchanger secara fungsional diantaranya recuperative  type,  regenerative/ storage type, dan direct mixing type [6] . Sementara itu, pembagian  tipe heat  exchanger berdasarkan permukaan  perpindahan  panasnya  dapat  diatur dalam  beberapa  bentuk  diantaranya single  tube arrangement,  shell  and  tube  arrangement, dan cross flow heat exchanger [6] .

## 2.3 Shell and Tube
Shell  and  tube merupakan  jenis heat  exchanger yang  populer  dan  lebih  banyak  digunakan. Shell and tube terdiri dari sejumlah tube yang terpasang didalam shell yang  berbentuk  silindris  [15]. Terdapat  dua  fluida  yang  mengalir,  dimana  satu fluida  mengalir  di  dalam tube ,  dan  yang  lainnya mengalir diluar tube [14].

## 2.3.1  Standardisasi TEMA
Karena shell and tube merupakan tipe yang paling banyak  digunakan,  sehingga  perlu  dilakukan standardisasi  dalam  pembuatannya.  Pembuatan standardisasi  tersebut  dilakukan  oleh Tubular Exchanger  Manufactures  Asociation (TEMA) dengan  dilakukan  sistem  penomeran.  Sistem penomeran dibuat dengan 3 (tiga) huruf alphabet. Masing  masing  huruf  mewakili  bagian  dari shell and tube dimana huruf pertama menunjukan front header type , huruf kedua menunjukan shell type , dan  huruf  ketiga  menunjukan end  header  type [15].
Dari  standardisasi  tersebut,  dapat  diciptakan beberapa  jenis  kombinasi  dari shell  and  tube .
Namun  terdapat  3  (tiga)  kombinasi  utama  yang sering digunakan [15] , diantaranya fixed tubesheet heat  exchanger,  U-tube  heat  exchanger, dan floating header heat exchanger.

## 2.3.2  Perhitungan Shell and Tube
Beberapa  perhitungan  yang  dilakukan  dalam menganalisis  kinerja  dari heat  exchanger atau shell and tube diantaranya sebagai berikut:
a.  Koefisien  perpindahan  panas  global  dan fouling factor
Koefisien  perpindahan  panas  global  merupakan keseluruhan  nilai  koefisien  perpindahan  panas yang  terdapat  pada  suatu heat  exchanger ,  yang dinotasikan  dengan  U.  Besarnya  nilai  U  dapat dihitung dengan persamaan [8]:
1 = 1 = 1 = = 1 ℎ + ln( ⁄ ) 2 + 1 ℎ
(1)
dimana:
U  =  koefisien perpindahan panas global (W/m 2. K)
U i =  koefisien perpindahan panas bagian dalam (W/m 2. K) U o =  koefisien perpindahan panas bagian luar (W/m 2. K) A s =  luas permukaan perpindahan panas total (m 2 ) A i =  luas permukaan perpindahan panas bagian dalam (m 2 )
A o =  luas permukaan perpindahan panas bagian luar (m 2 ) h i =  koef perpindahan panas konveksi bagian dalam (W/m . K) h o =  koef perpindahan panas konveksi bagian luar (W/m . K) D o =   diameter luar tube (m) D i =   diameter dalam tube (m)
k  =  konduktivitas termal bahan tube (W/m . K) L  =   panjang tube (m)
Sedangkan fouling  factor adalah  besarnya pengotoran  yang  terjadi  pada heat  exchanger yang  mengakibatkan  bertambahnya  besaran tahanan  termalnya. Fouling  factor dinotasikan dengan R f . Besarnya nilai R f akan mempengaruhi besarnya  nilai  U,  sehingga  persamaannya menjadi [8]:
1 = 1 = 1 = = 1 ℎ + + ln ( ⁄ ) 2 + + 1 ℎ
(2)
dimana: R fi = fouling factor di bagian dalam (m 2. K/W) R fo = fouling factor di bagian luar (m 2. K/W)
Besarnya fouling  factor dapat  juga  dihitung dengan persamaan berikut [14]:
= 1 − 1 (3)
dimana: R f
= fouling factor (m 2. K/W) U dirtty =  koefisien perpindahan panas global setelah terjadi pengotoran (W/m 2. K)
U clean =  koefisien perpindahan panas global sebelum terjadi pengotoran (W/m 2. K)

## b.  Perhitungan laju perpindahan panas aktual
Laju perpindahan panas aktual merupakan panas yang  dilepaskan  oleh  fluida  panas  atau  yang diserap  oleh  fluida  dingin,  yang  dapat  dihitung dengan persamaan berikut [8]:
= . ( − ) (4) atau = . ( − ) (5)
dimana: Q act = laju perpindahan panas aktual (W) C h = laju kapasitas panas fluida panas (W/K) C c = laju kapasitas panas fluida dingin (W/K) T h1
= temperatur fluida panas masuk heat exchanger (K) T h2
= temperatur fluida panas keluar heat exchanger (K) T c1
= temperatur fluida dingin masuk heat exchanger (K) T c2
= temperatur fluida dingin keluar heat exchanger (K)
Selain  itu  perhitungan  laju  perpindahan  panas aktual  dapat  dicari  dengan  menggunakan persamaan [8]:
= . . ∆ (6)
dimana:
U =  koefisien perpindahan panas global
(W/m 2. K) A s
=  luas permukaan perpindahan panas total (m 2 ) ΔT lm =  perbedaan temperatur rata rata logaritma / LMTD (K)
c.  Perhitungan laju kapasitas panas
Untuk mempermudah menghitung laju perpindahan  panas  dibutuhkan  laju  kapasitas panas  yang  dapat  dihitung  dengan  persamaan berikut [8]:
= ̇ . (7) atau = ̇ . (8) dimana:
C h =  laju kapasitas panas fluida panas (W/K) C c =  laju kapasitas panas fluida dingin (W/K) ṁ h =  laju aliran massa fluida panas (kg/s) ṁ c =  laju aliran massa fluida dingin (kg/s)
d.  Perhitungan laju perpindahan panas maksimal Laju  perpindahan  panas  maksimal  merupakan nilai  perpindahan  panas  terbesar  yang  mungkin
terjadi pada heat  exchanger  yang dapat  dihitung dengan persamaan berikut [8]:
= . ( − )
(9) dimana:
Q max =  laju perpindahan panas maksimal (W) C min =  nilai terkecil di antara nilai C h dan C c (W/K)
T h1
=   temperatur fluida panas masuk heat
exchanger (K) T c1
=   temperatur fluida dingin masuk heat
exchanger (K)

## e.  Perhitungan LMTD
Besarnya nilai LMTD atau perbedaan temperatur rata  rata  logaritma  bergantung  pada  jenis  heat exchanger yang  digunakan,  dimana  pada dasarnya  dibagi  menjadi  3  (tiga)  jenis heat exchanger berdasarkan  arah  alirannya  yaitu parallel  flow (searah), counterflow (berlawanan), dan multi pass and cross flow (i.e shell and tube ). Persamaan  untuk  menghitung  nilai  LMTD  dari masing masing jenis heat exchanger yaitu [8]:
1) Parallel flow dan counter flow
∆ = ∆ ∆ ( ∆ ∆ ) (10)
dimana untuk paralle flow: ΔT 1 = T h1 – T c1 (11)
ΔT 2 = T h2 – T c2 (12)
Sedangkan untuk counter flow: ΔT 1 = T h1 – T c2 (13)
ΔT 2 = T h2 – T c1 (14)
2) Multi pass dan cross flow ∆ =  . ∆ , (15)
dimana: F =  faktor koreksi, F < 1 ΔT lm,cf =  LMTD counterflow (K) f.  Perhitungan efektivitas Efektivitas shell  and  tube dapat  dihitung  dengan persamaan berikut [8]:
= (16)
dimana:
=  efektivitas (%) Q act =  laju perpindahan panas aktual (W) Q max =  laju perpindahan maksimal (W)

## 3.  METODE PENELITIAN
Proses  penyelesaian  penelitian  ditunjukan  dan akan  dilakukan  seperti  diagram  alir  yang ditunjukan pada Gambar 1 sebagai berikut:
Gambar 1. Diagram alir penelitian

## 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Pengumpulan Data Tahap awal yang
dilakukan adalah mengumpulkan  data-data  yang  telah  diketahui atau  data  instalasi,  yang  bersumber dari manual book, katalog produk, dan data operasi HMI. Data instalasi tersebut diantaranya spesifikasi shell and tube dan  karakteristik  fluida.  Sedangkan  data operasi yaitu temperatur kerja fluida yang masuk dan keluar shell and tube .
a.  Spesifikasi Shell and Tube a. Manufacturer : Universal Hydraulik
b.  Tipe : EKM-500-T-CN c.  Jumlah aliran  : Two pass d.  Luas permukaan (A s )  : 0,94 m 2
Gambar 2. Shell and tube EKM-500-T-CN
b.  Karakteristik Fluida yang digunakan
1)  Karakteristik oli
 ISO grade : VG 46
 Manufacturer  : Shell
 Massa jenis (ρh)  : 885,8 kg/m3
 Panas jenis (cph)  : 2,001 kJ/kg.K
 Debit aliran (qh)  : 0,000167 m3/s
2)  Karakteristik air
 Massa jenis (ρc)  : 994,1 kg/m3
 Panas jenis (cpc)  : 4,187 kJ/kg.K
 Debit aliran (qc) : 0,0000833 m3/s
c.  Temperatur Kerja Fluida
Diambil  1 sample data  per  harinya  dari  hasil pembacaan sensor di HMI.
Gambar 3. Tampilan HMI pengambilan data
Beberapa sample data yang telah dikumpulkan  dicantumkan  pada  Tabel  1  dan Tabel 2.
Tabel 1. Pengukuran Temperatur periode 1 Periode Pertama Bulan Tanggal Data Pengukuran
T h1 ( 0 C) T h2 ( 0 C) T c1 ( 0 C)
Maret 21 53,15 46,01 34,04 22 49,8 43,57 33,03 23 50,49 44,29 32,86 24 49,27 42,87 31,59 25 50,09 43,84 32,72 April 1 52,35 45,99 34,43 2 51,47 45,18 34,15 3 49,98 44,02 32,59 4 51,5 45,06 33,75 5 51,58 45,15 32,82

## Tabel 2. Pengukuran temperatur periode 2
Periode Kedua Bulan Tanggal Data Pengukuran T h1 ( 0 C) T h2 ( 0 C) T c1 ( 0 C) Oktober 1 49,05 43,66 34,07 2 51,06 44,92 33,38 3 50,98 45,26 33,61 4 50,73 45,08 34,31 5 50,5 44,99 33,45 November 1 51,34 45,48 34,57 2 51,05 45,31 34,46 3 50,85 45,54 34,5 4 50,99 45,52 34,24 5 50,07 44,64 34,05

## 4.2 Perhitungan Kinerja

## a.  Perhitungan Data Instalasi
Parameter yang diketahui diantaranya:
 Massa jenis oli, ρ h = 885,8 kg/m 3  Massa jenis air, ρ c = 994,1 kg/m 3
 Debit aliran oli,  q h = 0,000167 m 3 /s
 Debit aliran air, q c = 0,0000833 m 3 /s
 Panas jenis oli, cp h = 2,001 kJ/kg . K  Panas jenis air, cp c = 4,187 kJ/kg . K
Gambar 4. Perhitungan data instalasi Selanjutnya dilakukan perhitungan sebagai berikut: 1)  Perhitungan laju aliran massa oli, ṁ h ̇ = .
̇ = 0,148 2)  Perhitungan laju aliran massa air, ṁ c
̇ = .
̇ = 0,083
3)  Perhitungan laju kapasitas panas oli, C h
= ̇ . = 0,296 . = 0,296
4)  Perhitungan laju kapasitas panas air, C c = ̇ . = 0,347 . = 0,347
5)  Laju kapasitas panas minimum, C min Karena nilai C h < C c maka:
C min = C h = 0,296 kW/K

## b.  Perhitungan Data Operasi dan Kinerja
Gambar 5. Perhitungan data operasi & kinerja
Perhitungan  akan  dibagi  menjadi  beberapa kondisi sebagai berikut
1)  Kondisi awal pengoperasian Parameter yang diketahui diantaranya:
 T h1 = 53,15 0 C = 326,15 K  T h2 = 46,01 0 C = 319,01 K  T c1 = 34,04 0 C = 307,04 K  ṁ h = 0,148 kg/s  ṁ c = 0,083 kg/s  C h = 0,296 kW/K  C c = 0,348 kW/K  A s = 0,94 m 2
Selanjutnya dilakukan perhitungan sebagai berikut: a.  Perhitungan Q max
= . ( − ) = 5,657 b.  Perhitungan Q act = . ( − ) = 2,113
c.  Perhitungan ϵ
= 100%
= 37,35%
d.  Perhitungan T c2 = + = 313,13 = 40,13℃
e.  Perhitungan ΔT lm,st
∆ , = ( ) ( ) ( ) ( )
∆ , = 12,5
∆ , = 12,5[ ].0,95 ∆ , = 11,87
f. Perhitungan U 1 = .∆ ,
= 0,189 .
2)  Kondisi setelah pengotoran ke-1 Parameter yang diketahui diantaranya:
 T h1 = 49,8 0 C  = 322,8 K  T h2 = 43,57 0 C = 316,57 K  T c1 = 33,03 0 C = 306,03 K  ṁ h = 0,148 kg/s  ṁ c = 0,083 kg/s  C h = 0,296 kW/K  C c = 0,347 kW/K  A s = 0,94 m 2  F  = 0,95  U 1 = 0,189 kW/m 2. K
Selanjutnya dilakukan perhitungan sebagai berikut:
a.  Perhitungan Q max
= . ( − ) = 4,964
b.  Perhitungan Q act = . ( − ) = 1,844 c.  Perhitungan ϵ = 100%
= 37,15%
d.  Perhitungan T c2
= +
= 311,34 = 38,34℃
e.  Perhitungan ΔT lm,st
∆ , = ( ) ( ) ( ) ( ) ∆ , = 11,08 ∆ , = ∆ , .
∆ , = 10,53
f. Perhitungan U 2 = .∆ ,
= 0,186 . g.  Perhitungan R f1 = −
= 0,085 . 3)  Kondisi setelah pengotoran ke-2 Pengotoran ke-2 dan selanjutnya akan menghasilkan  nilai  koefisien  perpindahan  panas global fouled U 4 ,  U 5 ,  U 6 ,  dst.  Juga  akan menghasilkan nilai fouling factor R f3 , R f4 , R f5 , dst. Proses perhitungannya sendiri sama seperti pada pengotoran pertama.
4.3 Analisis dan Evaluasi
a.  Analisis Q act Berdasarkan spesifikasi, shell and tube EKM-510- T-CN  memiliki  nilai cooling  performance sekitar 2,25 kW.
Gambar 6. Grafik laju perpindahan panas
Hasil  perhitungan  di  awal  periode  pertama menghasilkan nilai laju perpindahan panas aktual sebesar  2,113  kW.  Sementara  itu  dari  hasil perhitungan  yang  dilakukan  pada  akhir  periode pertama,  laju  perpindahan  panas  aktual  yang terjadi sekitar 1,880 kW. Dengan kata lain selama periode  pertama  terjadi  penurunan  perpindahan panas sebesar 0,233 kW atau 11,03%.
Penurunan kemampuan untuk mentransfer panas sebesar 0,233 kW tersebut apabila dibandingkan dengan  penggunaan  solar  ( diesel  fuel )  yang memiliki Low Heating Value (LHV) sebesar 43400 kJ/kg  dan  massa  jenis  (ρ bb )  sebesar  950  kg/m 3 , energinya  setara  dengan  penggunaan  solar sebanyak 0,02 liter selama satu jam.
Sementara  itu  dari  hasil  perhitungan  pada  akhir periode  kedua,  laju  perpindahan  panas  yang terjadi  sekitar  1,702  kW.  Nilai  tersebut  kembali turun  dari  nilai  sebelumnya,  sehingga  dapat disimpulkan  secara  total  kemampuan shell  and tube dalam  memindahkan  panas  pada  akhir periode  kedua  kembali  mengalami  penurunan hingga sebesar 0,411 kW atau  sebesar  19,45%. Apabila energi sebesar 0,411 kW tersebut kembali dibandingkan  dengan  penggunaan  solar  sesuai dengan  perhitungan  sebelumnya,  maka  jumlah solar yang digunakan adalah sebanyak 0,036 liter selama satu jam.
b.  Analisis R f
Gambar 7. Grafik pengotoran
Berdasarkan  hasil  perhitungan,  besarnya pengotoran  yang  terjadi  pada  awal  periode pertama adalah sebesar 0,046 m 2. K/kW. Sedangkan hasil perhitungan pada  akhir periode pertama menghasilkan pengotoran sebesar 0,558 m 2. K/kW. Dari hasil perhitungan tersebut disimpulkan  bahwa  selama  periode  pertama, terjadi  pengotoran  pada shell  and  tube hingga sebesar 0,558 m 2. K/kW.
Sementara itu perhitungan pada awal periode kedua  menghasilkan  pengotoran  sebesar  0,303 m 2. K/kW dan perhitungan  di akhir periode  kedua menghasilkan  nilai  pengotoran  sebesar  0,561 m 2. K/kW.  Dengan  kata  lain,  selama  periode pertama hingga periode kedua, terjadi pengotoran pada shell  and  tube hingga  sebesar  0,561 m 2. K/kW. Besarnya pengotoran ini menyebabkan terjadinya penurunan kemampuan shell and tube dalam  memindahkan  panas  hingga  sebesar 24,36%.

## c.  Analisis ϵ
Dari  hasil  perhitungan  pada  awal  periode pertama,  efektvitas shell  and  tube terhitung sebesar  37,4%.  Sedangkan  pada  akhir  periode pertama, efektivitas yang dihasilkan turun menjadi sekitar 34,9%. Sehingga selama periode pertama terjadi penurunan efektivitas pada shell and tube sebesar 2,5%.
Gambar 8. Grafik efektivitas
Sementara  itu  untuk  perhitungan  pada  awal periode kedua, efektivitas yang dihasilkan adalah sekitar  36,0%.  Sedangkan  pada  akhir  periode kedua,  efektivitas  yang  dihasilkan  mengalami penurunan  menjadi  sekitar  33,7%.  Dengan  kata lain,  secara  total  dari  periode  pertama  hingga periode kedua terjadi penurunan efektivitas pada shell and tube sebesar 3,7%.

## 5.  KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  analisis  dihasilkan  beberapa kesimpulan diantaranya:
1. Shell  and  tube yang  dianalisis  memiliki  nilai cooling  performance sebesar  2,25  kW.  Hasil perhitungan  yang  dilakukan  dari  tahap pertama dan tahap kedua menunjukan terjadi penurunan  kemampuan shell  and  tube tersebut  dalam  mentransfer  panas  yang ditunjukan dengan penurunan laju perpindahan panas aktual (Q act ) yang terjadi, di mana terjadi penurunan sebesar 0,411 kW atau  19,45%.  Besarnya  nilai  tersebut  setara dengan  penggunaan  solar  sejumlah  0,036 liter selama 1 jam.
2.  Besarnya nilai pengotoran bergantung kepada besarnya  nilai koefisien perpindahan panas global dalam kondisi fouled (U 2 , U 3 , U 4 , dst)  yang  dikurangi  dengan  nilai  koefisien perpindahan  panas  global  dalam  kondisi clean (U 1 ).  Selama  periode  analisis  telah terjadi pengotoran (Rf) pada shell and tube , di mana nilainya mengalami kenaikan dari awal periode  pertama  sebesar  0,085  m2.K/kW, menjadi  0,561  m2.K/kW  pada  akhir  periode kedua. Besarnya pengotoran tersebut mengakibatkan penurunan Q act hingga 19,45% selama periode analisis.
3.  Efektivitas  dari shell  and  tube bergantung kepada  perbandingan  Q act dan  Q max yang dihasilkan, sehingga ketika Q act nya mengalami  penurunan  maka  efektivitasnya juga  akan  mengalami  penurunan.  Dari  hasil analisis pada awal periode pertama menghasilkan nilai efektivitas sebesar 37,4%. Sedangkan di akhir periode kedua efektivitas yang dihasilkan mengalami penurunan menjadi  33,7%.  Dengan  kata  lain  dari  awal
periode  pertama  hingga  akhir  periode  kedua terjadi penurunan evektivitas sebesar 3,7%.

## DAFTAR PUSTAKA
[1].  World  Steel  Asociation.  (2012). The  White Book of Steel . Diambil dari: www.worldsteel.org/steelstory.  Diakses  pada 15 April 2017. [2].  Primary  Metal.  (2017). The  Steel  Making Industry . Diambil dari: http://www.istc.illinois.edu/info/library_docs/m anuals/primmetals/chapter2.htm. Diakses
pada 15 April 2017.
[3].  Lacey, J.A. (2011). Coke-Oven Gas . Diambil dari: http://www.thermopedia.com/content/641/. Diakses pada 15 April 2017.
[4].  The  Engineering  ToolBox.  (2017). Pumps, Compressors,  Blowers  and  Fans. Diambil dari: http://www.engineeringtoolbox.com/pumps- compressors-fans-blowers-d_675.html. Diakses pada 15 Maret 2017.
[5].  Kakac,  S.,  Liu,  H.  (2002). Heat  exchanger: Selection,  Rating,  and  Thermal  Design  (2 nd Ed) . Florida: CRC Press.
[6].  Kothandaraman,  C.P.  (2006). Fundamentals of Heat and Mass Trasfer (3 rd Ed) . New Delhi: New Age International (P) Ltd.
[7].  Chmiel.  (2012). Erection,  Operation,  and Maintenance  Manual  for  COG  Booster  Fan . Wippershainer: TLT-Turbo GmbH.
[8].  Cengel,  Y.A.  (2006). Heat  Transfer:  A Practical  Approach  (2 nd Ed) .  Ohio:  McGraw- Hill Higher Education.
[9].  Bizzy, I., Setiadi, R. (2013). Studi Perhitungan Alat  Penukar  Kalor  Tipe  Shell  and  Tube dengan Program Heat Transfer Research Inc. (HTRI) . Jurnal Rekayasa Mesin, 3(1).
[10]. Handoyo,  Y.,  Ahsan.  (2012).  Analisis  Kinerja Alat  Penukar  Kalor  Jenis  Shell  and  Tube Pendingin  Aliran  Air  Pada  PLTA  Jatiluhur. Jurnal Energi dan Manufaktur , 5(1).
[11]. Lebo,  Y.M.V.,  Gusnawati.,  Jasron,  J.  (2015). Analisa  Unjuk  Kerja  Alat  Penukar  Kalor  Tipe Shell  and  Tube  Untuk  Pendinginan  Minyak Pelumas  Pasa  Sistem  Penggerak  Induced Draft Fan. Lontar Jurnal Teknik Mesin Undana , 2(2).
[12]. Soekardi,  C.  (2015).  Analisis  Pengaruh Efektivitas  Perpindahan  Panas  dan  Tahanan Termal  Terhadap  Rancangan  Termal  Alat Penukar  Kalor  Shell  &  Tube. Jurnal  Sinergi , 19(1).
[13]. Zainuddin., Nurdin, J., Is, E. (2016). The Heat Exchanger  Performance  of  Shell  and  Multi Tube  Helical  Coil  as  a  Heater  through  the Utilization of a Diesel Machine’s Exhaust Gas. Aceh  International  Journal  of  Science  and Technology . 5(1), 21-29.
[14]. Holman, J.P. (2010). Heat Transfer (10 th Ed) .
New York: McGraw-Hill
[15]. Brogan,  R.J.  (2011).  Shell  and  Tube  Heat Exchangers. Diambil dari: http://www.thermopedia.com/content/1121/ Diakses pada 15 April 2017.