…………………………………………………………………………………………………….......................................... ISSN 2798-3471 (Cetak)
ISSN 2798-3641 (Online)
EVALUASI  KINERJA  HEAT  EXCHANGER  -  003  DI  PUSAT  PENGEMBANGAN  SUMBER DAYA MANUSIA MINYAK DAN GAS BUMI (PPSDM MIGAS CEPU)
Oleh Aliyah Shahab 1 , Anggi Wahyuningsi 2 1,2 Program Studi Teknik Pengolahan Migas, Politeknik Akamigas Palembang, 30257, Indonesia E-mail: 1 aliyah@pap.ac.id , 2 anggi_w@pap.ac.id
Article History: Received: 05-12-2022 Revised: 12-12-2022 Accepted: 12-01-2023
Abstract: Heat  exchanger  merupakan  suatu  alat  yang menghasilkan  perpindahan  panas  dari  suatu  fluida,  baik yang digunakan didalam proses pemanasan maupun proses pendinginan.  Di  Pusat  Pengembangan  Sumber  Daya Manusia  Minyak  dan  Gas  Bumi  Cepu  (PPSDM  Migas  Cepu) sendiri memiliki lima heat exchanger yang terdiri dari dua HE  yang  tersusun  secara  horizontal  dan  tiga  HE  tersusun secara vertikal. Kelima HE tersebut memiliki jenis shell and tube dan fungsi yang sama, yaitu sebagai preheater dengan memanfaatkan  panas  dari  unit  distilasi  sebelum  crude  oil memasuki  furnance.  Pada  perencanaan  HE  ditambahkan sebuah  faktor  untuk  mengantisipasi  deposit  dari  kotoran dan  kerak  dengan  sebuah  tahanan  (resistance)  dikenal faktor  pengotor  (Rd).  Evaluasi  faktor  pengotor  (Rd) merupakan suatu analisa untuk mengetahui seberapa kotor dan seberapa baik kerja dari Heat  Exchanger yang selama ini  digunakan.  Pada  jurnal  kali  ini  penulis  melakukan evaluasi  faktor  pengotor  pada  Heat  Exchanger-003  di PPSDM  Migas  Cepu.  Evaluasi  ini  diharapkan  dapat mengetahui  HE-003  di  PPSDM  Migas  Cepu  masih  layak beroperasi  atau  tidak.  Prinsip  kerja  pada  alat  heat exchanger 003 tipe shell and tube yaitu indirect exchanger, dimana  panas  yang  berpindah  tidak  terkontak  secara langsung  dimana  fluida  yang  digunakan  yaitu  solar  yang berada  di  shell  dan  crude  oil  berada  tube.  Nilai  faktor pengotor  (  Rd)  dipengaruhi  oleh  besar  kecilnya  nilai  clean overall  heat  transfer maka  diperoleh  hasil  faktor pengotor (Rd)  yaitu  sebesar  0,267 ℎ 𝑟 . 𝑟𝑟 2 ℉ 𝑟𝑟𝑟 ,  dimana  nilai  Rd lebih  besar  dari  faktor  pengotor  (Rd)  yang  diizinkan  yaitu 0,005 ℎ 𝑟 . 𝑟𝑟 2 ℉ 𝑟𝑟𝑟 ,  berdasarkan  perhitungan  tersebut maka heat exchanger 003 dalam kondisi kotor dan perlu di maintenance  dan  juga  didapatkan  nilai  efesiensi  dari  heat exchanger 003 sebesar 52,582 %.

## Keywords:
Heat Exchanger, Faktor Pengotor, Solar, Maintenance, Shell, Tube

## JIRK
Journal of Innovation Research and Knowledge

## Vol.2, No.8, Januari 2023
…………………………………………………………………………………………………………………………………… .. Journal of Innovation Research and Knowledge
ISSN 2798-3471 (Cetak) ISSN 2798-3641 (Online)

## PENDAHULUAN
Perpindahan  panas  merupakan  ilmu  termodinamika  berkaitan  dengan  transisi kuantitatif dan penata ulang energi sebagai panas dalam benda-benda. Perpindahan panas dengan  mennggunakan  heat  exchanger  memiliki  prinsip  dasar  perpindahan  mekanisme umum yaitu: konduksi  dan konveksi, dimana prinsip kerja pada heat exchanger shell and tube yaitu fluida panas dalam feed tank dan fluida yang akan dipanaskan dialirkan secara bersamaan  dengan  arah  fluida  panas  masuk  kedalam  tube  sedang  kan  fluida  yanga  akan dipanaskan  masuk  edalam shell sehingga  panas  dari  fluida  dengan  tempratur  yang  tinggi dapat berpindah ke fluida dengan tempratur yang lebih rendah. Heat exchanger ini dapat berfungsi sesuai kebutuhan yaitu sebagai pendingin atau pemanas (Bichkar et al., 2018).
Dalam  aplikasinya  dilapangan  fungsi  penukar  kalor  yang  dipergunakan  di  industri lebih diutamakan untuk menukarkan energi dua fluida (boleh sama zatnya) yang berbeda temperaturnya.  Pertukaran  energi  dapat  berlangsung  melalui  bidang  atau  permukaan perpindahan  kalor  yang  memisahkan  kedua  fluida  atau  secara  kontak  langsung  (fluida bercampur). Energi yang dipertukarkan akan menyebabkan perubahan temperature fluida (kalor sensible )  atau  kadang  dipergunakan  untuk  berubah  fasa  (kalor laten ).  Laju perpindahan  energi  dalam  penukar  kalor  dipengaruhi  oleh  banyak  factor,  seperti  : kecepatan  aliran  fluida,  sifat-sifat  fisik  (viskositas,  konduktivitas  termal,  kapasitas  kalor spesifik, dan lain-lain), beda temperature antara kedua fluida, dan sifat permukaan bidang perpindahan kalir yang memisahkan kedua fluida (Bary Septian 2021). Salah satu tipe dari alat Heat Exchanger yang banyak digunakan adalah Shell and Tube Heat Exchanger . Alat ini terdiri dari sebuah shell silindris di bagian luar dan sejumlah tube dibagian dalam, dimana dalam  penentuan  penempatan  fluida  pada  bagian  shell  maupun  tube  berdasarkan  pada cleanability ,  korosif,  tekanan,  suhu,  kuantitas,  sediment,  dan  masih  ada  beberapa  metode lagi dalam pemilihan penempatan fluida. Sehingga terjadi perpindahan panas antara aliran fluida  didalam  tube  maupun  diluar  tube.  Pemilihan  yang  tepat  suatu  alat  penukar  kalor akan menghemat biaya operasional harian dan perawatan (Wira, 2017).
Pada  Unit  Kilang  PPSDM  Migas  Cepu  terdapat  5 Heat  Exchanger yang  beroperasi berperan  sebagai  preheater  untuk crude  oil dimana  HE-001  dan  HE-002  mengguanakan residu sebagai fluida panas dan HE-003, HE-004, dan HE-005 menggunakan solar sebagai fluida panas. Salah satu Heat Exchanger yang akan ditinjau pada plant crude distillation unit yaitu  HE-003.  Tube  berisikan  crude  oil  dan  pada  shell  berisikan  solar. Crude  oil yang dimasukkan hasil keluaran proses dari HE-002 dan solar yang masuk berasal dari proses stripping C-3. Pada crude oil sebagai cold fluid dan solar sebagai hot fluid (Jalu, 2021). Pada penelitian terdahulu yang dilakukan oleh (Asadi, 2013) pengaruh yang di berikan apabila terdapat  nilai fouling  factor yang  berlebih  akan  berpengaruh  pada  perpindahan  panas sehingga  meningkatkan  penggunaan  energi,  hal  ini  akan  berpengaruh  pada  biaya operasional  yang  digunakan.  Dan  penelitian  yang  dilakukan  oleh  (Sudrajat,  2017) mengatakan  bahwa  semakin  tinggi  nilai fouling  facto rnya  semakin  besar  pula  biaya operasional  yang  digunakan  dan  mengalami  penurunan  efisiensi  yang  sangat  signifikan. Menurut penelitian yang dilakukan oleh (Mufid, 2019) permasalahan pada Heat Exchanger sangat berpengaruh pada efisiensi dari perpindahan panas yang di hasilkan. Menjadi faktor penting  utama  dalam  industri  dikarenakan  akan  meningkatkan  faktor  ekonomi  dari
…………………………………………………………………………………………………….......................................... ISSN 2798-3471 (Cetak)
ISSN 2798-3641 (Online)
perusahaan  itu  sendiri  dikarenakan  alat Heat  Exchanger harus  bekerja  keras  dalam menghasilkan panas yang di inginkan. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui fouling  factor dan  efisiensi  pada Heat  Exchanger pada  HE-  003,  dan  untuk  mengetahui apakah HE-003 masih bisa dioperasikan secara optimal.

## 2. Batasan Masalah
Batasan  masalah  yang  dibahas  adalah  menghitung  nilai fouling  factor untuk mengetahui  apakah  kinerja  Heat  Exchanger-003  masih  optimal  dengan  perhitungan Evaluasi Kinerja heat exchanger -003 di PPSDM Migas Cepu Jawa Tengah.

## 3.Tujuan Penelitian
Menganalisa kinerja HE – 003 PPSDM Migas Cepu dengan cara perhitungan evaluasi kinerja heat exchanger -003  Di  PPSDM  Migas  Cepu  Jawa  Tengah  untuk  mendapatkan  nilai Fouling  Factor  apakah  HE-003  masih  aman  dan  layak  untuk  di  operasikan  dalam  waktu yang cukup panjang.

## 4. Manfaat Penelitian
Dapat  menganalisa  kinerja  HE – 003  PPSDM  Migas  Cepu dengan  cara  perhitungan evaluasi  kinerja heat  exchanger -003  Di  PPSDM  Migas  Cepu  Jawa  Tengah  untuk mendapatkan  nilai  Fouling  Factor  apakah  HE-003  masih  aman  dan  layak  untuk  di operasikan dalam waktu yang cukup panjang.

## LANDASAN TEORI

## 1. Perpindahan Panas
Heat  exchanger adalah  suatu  alat  yang  dimana  terjadi  aliran  perpindahan  panas diantara dua fluida atau lebih pada temperatur yang berbeda. 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  (Jajat  Sudrajat  2017).  Heat exchanger  adalah  suatu  alat  yang  biasa  digunakan  di  industri  untuk  mentransfer  energi panas (enthalpi) diantara 2 fluida atau  diantara suatu permukaan padat dan suatu cairan atau  diantara  sesuatu  yang  padat  dengan  suatu  cairan  tertentu,  dimana  kedua  atau  lebih fluida tersebut mempunyai perbedaan suhu dan terjadi suatu kontak panas. Shell and Tube Heat Exchanger dapat digunakan pada laju aliran fluida yang relatif besar, biasanya banyak digunakan  di  industri.  Pada Heat Exchanger ini,  salah  satu  fluida  akan  mengalir  di  dalam pipa- pipa sedangkan fluida yang lainnya dialirkan melalui shell melintasi luar pipa. Bagian - bagian yang harus terdapat pada Heat Exchanger yaitu tube, shell, nozzle, dan baffle . Shell adalah salah satu bagian dari Heat Exchanger yang biasa disebut dengan cangkang sebagai lapisan  luar  tempat  tubes  berada.  Didalam shell ini  terdapat  aliran  fluida  yang  memiliki beda temperatur dengan fluida pada tube. Baffle berfungsi untuk menjamin fluida mengalir melalui shell dan melintas tube , sehingga perpindahan panas yang yang terjadi akan lebih tinggi (Yufinda, 2019).
2. Klasifikasi Heat Exchanger

## JIRK
Journal of Innovation Research and Knowledge

## Vol.2, No.8, Januari 2023
…………………………………………………………………………………………………………………………………… .. Journal of Innovation Research and Knowledge
ISSN 2798-3471 (Cetak) ISSN 2798-3641 (Online)
Heat exchanger memiliki beberapa klasifikasi dari berbagai sisi seperti berdasarkan bentuknya, berdasarkan fungsinya dan berdasarkan arah alirannya:
a. Alat Penukar Panas Berdasarkan Bentuknya
Alat penukar panas berdasarkan bentuknya dibedakan menjadi (Budiman, Syarief & Isworo, 2014):
1. Shell and Tube Exchanger yaitu aliran penukaran panas yang terdiri dari sejumlah tube yang  terpasang  di  dalam  sebuah  shell  yang  berbentuk  9  silinder.  Pada  ujung  tube terpasang  tube  sheet  yang  berguna  untuk  memisahkan  aliran  fluida  dalam tube dan sheet. Baffle di  pasang  di  dalam shell untuk  mengatur  aliran  fluida  dalam shell dan untuk  memasang tube .  Tujuan  pemasangan  fluida  dalam shell  dan  tube adalah memperoleh  efisiensi  yang  tinggi  dan  kemudian  dalam  pemeliharaan.  Kemampuan transfernya dapat lebih besar dan dapat digunakan untuk bermacam jenis fluida.
2. Double  Pipe  Heat  Exchanger yaitu  alat  penukar  panas  yang  menggunakan  dua  pipa yang  di  letakan  secara  konsentrasi.  Dimana  suatu  fluida  mengalir  melalui  bagian dalam pipa kecil dan fluida lainnya mengalir keluar.
3. Fixed Tube Side yaitu  alat  penukar  panas  yang tube sheet nya  bersatu  dengan shell . Ditinjau  dari  segi  perawatan  dan  pemeliharaannya  tipe  ini  cukup  sulit  karena tube bundle tetap di dalam shell .
4. Tipe U Tube atau U Bundle yaitu alat penukar panas yang memiliki kontruksi kontruksi satu tube sheet ,  dimana tube bundle menjadi  satu dan tube bundle dapat  dikeluarkan dari shell -nya. Digunakan untuk perbedaan suhu tinggi.
5. Tipe Floating  Tube  Sheet  atau  Floating  Exchanger yaitu  alat  penukar  panas  yang memiliki Floating  Head sehingga tube akan  mengembang  atau  menyusut  secara longitudinal dengan bebas, dengan cara menarik atau mendorong Floating head yang dapat  bergerak  maju  dan  mundur  di  dalam  shell.  Digunakan  untuk  perbedaan  suhu yang tinggi.
6. Tipe  ketel  yaitu  alat  penukar  panas  yang  memiliki  konstruksi  shell  nya  di  perbesar sebagian  untuk  ruangan  uap  atau  ruangan  pendingin  untuk  memudahkan pendinginan.  Alat  pemukar  panas  ini  tidak  mempunyai  shell  cover  seperti  pada  alat penukar panas lainnya.
7. Pipe Coil yaitu alat penukar panas yang berfungsi untuk pemanas dan pendingin. Tipe ini juga mempunyai perpindahan panas yang relatif rendah.
8. Tipe Box yaitu  alat  penukar panas  yang  bagian  shell nya  berbentuk  seperti  box  atau kotak, sedangkan fluida yang di lewatkan pada tube nya dan sebagai media pendingin digunakan air.
3. Faktor faktor yang Menentukan Efisiensi Kinerja Heat Exchanger
Terdapat  beberapa  faktor  yang  mempengaruhi  efisiesi  kinerja  dari heat exchanger yang  dapat  terlihat  dari  hasil  evaluasi  di  antara  sekian  banyak  pengaruh  dikelompokkan lagi menjadi empat faktor:
1. Pressure  Drop  Pressure  drop merupakan  salah  satu  faktor  terpenting  yang mempengaruhi efisiensi kerja dari heat exchanger . Pada heat exchanger jenis shell and tube  pressure  drop  berpengaruh  pada  proses  pemompaan  yang  mana  ketika  tekanan yang terjadi menurun akan menghasilkan daya pemompaan yang lebih rendah sehingga
…………………………………………………………………………………………………….......................................... ISSN 2798-3471 (Cetak)
ISSN 2798-3641 (Online)
dapat  mengurangi  biaya  operasi  dan  meningkatkan  efisiensi.  Pressure  drop  dapat ditingkatkan dengan pemilihan jenis baffle juga diameter dan tinggi shell and tube yang tepat sesuai dengan fluida yang digunakan (Bichkar et al, 2018; Abd et al, 2018)
2. Logaritmic  Mean  Temprature  Design (LMTD)  Logaritmic  Mean  Temprature  Design (LMTD)  digunakan  untuk  menentukan  driving  force  suhu  perpindahan  panas  dalam sistem aliran khususnya dalam heat exchanger shell and tube. Semakin besar nilai LMTD maka  semakin  tidak  efisien  suatu  heat  exchanger,  karena  LMTD  yang  besar menyebabkan semakin banyak panas yang di transfer dan semakin banyak biaya yang dikeluarkan (Azwinur, 2019). Untuk mengurangi nilai LMTD sama hal nya dengan cara peningkatan  pressure  drop  yaitu  dengan  menambahkan  penggunaan baffle juga memperhatikan  penggunaan  diameter  dan  tinggi  shell  and  tube  yang  sesuai  dengan fluida yang digunakan.
3. Fouling  Factor/  Dirt  Factor  (Rd)  Fouling  Factor/  Dirt  Factor  (Rd )  menunjukkan ketahanan  suatu  heat  exchanger  terhadap  pengotor.  Menurut  buku  Kern  ketika  Rd perhitungan lebih besar dari Rd minimum (0,005 hr.ft3/btu) dapat dikatakan tahanan heat exchanger terhadap pengotor adalah baik. Nilai Rd yang dibawah batas minimum dapat  menyebabkan  resistensi  tambahan  terhadap  transfer  energi  (Abd  et  al,  2018). Nilai Rd dapat ditingkatkan dengan membersihkann heat exchanger dari pengotor atau pengeraknya secara rutin.
4. Persentase Efisiensi Heat Exchanger di Lapangan Efisiensi suatu heat exchanger dapat dilihat dalam hasil perhitungan dengan membagi hasil panas yang dapat terserap oleh tube  dan  panas  keseluruhan  yang  ditransfer  dari  shell.  Nilai  persentase  perhitungan efisiensi  shell  and  tube  dapat  ditingkatkan  dengan  menyamakan  nilai  panas  yang terserap  oleh  tube  dengan  panas  keseluruhan  yang  di  transfer  oleh  shell  sehingga mendapatkann efisiensi maksimum (Coniwanti dkk, 2019).

## METODE PENELITIAN

## 1. Waktu dan Lokasi Penelitian
Pelaksanaan  penelitian  ini  dilaksanakan  pada  tanggal  01  -  30  April  2022  yang dilaksanakan di Unit Kilang Pusat Pengembangan Sumber Daya Manusia Minyak dan Gas Bumi (PPSDM Migas) Cepu.

## 2. Langkah Penelitian
Dalam  menghitung  dirt  factor  atau  faktor  kekotoran  yang  terjadi  pada  HE-03 diperlukan  sejumlah  data  untuk  melakukan  evaluasi  seperti:  data  lapangan,  dan  data literatur.  Pada  data  lapangan  yang  perlu  diketahui  adalah  suhu  masuk,  suhu  keluar, massa fluida, spesific gravity , dan spesifikasi pada alat HE-003. Sedangkan untuk Langkah perhitungan  menggunakan hand  book  Heat  Exchanger  D.Q.  Kern.1965 .  Variabel  yang digunakan  pada  penelitian  ini  adalah  pengambilan  data  setiap  hari  selama  3  hari,  dan data yang didapatkan akan ditunjukkan dalam bentuk tabel.
Metode penelitian didasarkan pada perhitungan :

## JIRK
Journal of Innovation Research and Knowledge

## Vol.2, No.8, Januari 2023
…………………………………………………………………………………………………………………………………… .. Journal of Innovation Research and Knowledge
ISSN 2798-3471 (Cetak) ISSN 2798-3641 (Online)

## 1. Heat duty Heat duty
Untuk  mengetahui  besarnya  panas  yang  dapat  ditransfer  dari  fluida  panas  ke fluida dingin pada HE dilakukan perhitungan dengan menggunakan rumus:
𝑄 = 𝑀 . 𝐶𝑝 . ∆𝑇 Keterangan:
Q = Jumlah panas yang dipindahkan (BTU/h) M = laju alir fluida (lb/h) ∆ T = selisih antara suhu masuk dan keluar ( ᵒ F) Cp = Kapasitas kalor (Btu/lb. ᵒ F)
2. LMTD (Log Mean Temperature Difference) LMTD (Log Mean Temperatur Difference) Untuk menentukan nilai perbedaan temperature yang terjadi dalam alat penukar kalor, dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut:
∆ TLMTD= ( T1 - t2 ) - (T2 - t1) ln (T1 - t2) (T2 - t1)

## 3. Menghitung flow area
Menghitung  flow  area  dari  masing  masing  shell  dan  tube  dapat  dihitung  dengan menggunakan rumus sebagai berikut:
- Sisi shell (as) as = as (shell side) = IDs x C ’ x B 144 x P T
Keterangan: C’ = Jarak dinding antar pipa Pt = tube pitch (inch) B = Baffle space (in) IDs = diameter dalam shell (inch)
- Sisi tube (at) at = at (tube side) = 𝑁𝑡 𝑥 𝑎 ′ 𝑡 144 𝑥 𝑛
Keterangan: Nt = Jumlah tube a’ = Luas lubang tube (inch) n = Jumlah lintasan tube (inch)

## 4. Menghitung kecepatan laju massa (G)
Menghitung  kecepatan  laju  massa  dapat  dihitung  dengan  menggunakan  perhitungan sebagai berikut:
- Sisi shell (Gs)   Gs = Ws as
- Sisi tube (Gt) Gs = Wt at
Keterangan: Gs= mass velocity per cross section area sell, (lb/hr. ft2) W = laju alir fluida pada shell side, (lb/hr) as = flow area shell side, (ft2)
…………………………………………………………………………………………………….......................................... ISSN 2798-3471 (Cetak)
ISSN 2798-3641 (Online)
Gt = mass velocity fluida pada tube sude. w = laju alir fluida dingin (lb/hr) at = flow area tube side (ft2)
5. Perhitungan Bilangan Reynold Number
a. Pada Sisi Shell (Res)
𝑹𝒆 = 𝑫𝒆 𝒙 𝑮𝒔 𝝁 b. Pada Sisi Tube (Ret)
𝑹𝒆𝒕 = 𝑰𝑫𝒕 𝒙 𝑮𝒕 𝝁 Keterangan: Re = Bilangan reynold fluida dalam shell De  = Diameter ekivalen shell side
G  = Mass velocity per cross , lb/hr. ft²
Μ = Viskositas fluida shell side pada temperature tc, lb/hr. ft
6. Perhitungan koefisien perpindahan panas konveksi
a. Pada bagian luar shell (ho)
ℎ0 ∅𝑠 = 𝑗𝐻 𝑥 𝑘 𝐷𝑒 𝑥  ( 𝐶𝑝 𝑥 𝜇 𝑘 ) 1/3
Perhitungan koefisien perpindahan panas lapisan film pada bagian luar tube (hio) ℎ𝑖
∅𝑡 = 𝑗𝐻 𝑥 𝑘 𝐼𝐷𝑡 𝑥  ( 𝐶𝑝 𝑥 𝜇 𝑘 ) 1/3
Keterangan: ho  = Koefisien perpindahan panas outside , Btu/hr. ft². °F jH  = Faktor perpindahan panas
De  = Diameter ekuivalen shell side , ft
k  = Thermal conductivity fluida shell , Btu/hr. ft². °F
𝜇 = Viskositas fluida shell side pada temperature tc, lb/hr. ft

## 7. Perhitungan suhu dinding luar tube (Tw)
𝑡𝑤 = 𝑡𝑐 + ℎ𝑜 ∅𝑠 ℎ𝑜 ∅𝑠 + ℎ𝑖𝑜 ∅𝑡 𝑥 (𝑇𝑐 − 𝑡𝑐)
Keterangan: tw = Temperatur pada dinding tube, o F tc = Temperatur pada dinding shell, o F

## JIRK
Journal of Innovation Research and Knowledge

## Vol.2, No.8, Januari 2023
…………………………………………………………………………………………………………………………………… .. Journal of Innovation Research and Knowledge
ISSN 2798-3471 (Cetak) ISSN 2798-3641 (Online)
8. Perhitungan corrected coefficient ho dan hio pada tw a. Pada Sisi Shell side
∅𝑠 = ( 𝜇 𝜇𝑤 ) 0,14 𝒉o = ho
∅s x ∅s
b. Pada Sisi Tube side
∅𝑡 =   ( 𝜇 𝜇𝑤 ) 0,14
ℎ𝑖𝑜 = ℎ𝑖𝑜 ∅𝑡 𝑥 ∅𝑡
Keterangan: ∅𝑠 =Viskositas fluida shell side pada temperature Tc, lb/hr.ft ∅𝑡 = Viskositas fluida tube side pada temperature tc, lb/hr.ft 𝜇𝑤 = Viskositas fluida pada temperature tw, lb/hr.ft hio = koefisien perpindahan panas konveksi inside , (Btu/hr.ft².°F) ho  = koefisien perpindahan panas konveksi outside , (Btu/hr.ft².°F)
9. Perhitungan Clean Overall heat transfer Coefficient (U c ) Clean overall heat transfer coefficient (U c ), adalah koefisien perpindahan panas pada saat  alat  penukar  panas  dalam  keadaan  bersih  dan  belum  terdapat  endapan  atau kotoran.
𝑈𝑐 = ℎ𝑖𝑜 𝑥 ℎ𝑜 ℎ𝑖𝑜 + ℎ𝑜
Keterangan: hio  = Koefisien perpindahan panas konveksi inside (Btu/hr.ft².°F) ho  = Koefisien perpindahan panas konveksi outside (Btu/hr.ft².°F)

## 10.  Perhitungan Design Overall Coefficient
Overall  heat  transfer  coefficient  design (U d )  adalah  koefisien  perpindahan panas dari alat penukar panas yang telah dioperasikan dan sudah terdapat endapan atau kotoran
A = Nt x L x a’’
Keterangan: A  = heat transfer surface (ft 2 ) Nt = Jumlah tube L  = panjang tube a’’ = luas permukaan luar tube, (ft 2 ) Maka: 𝑈𝑑 = 𝑄 𝑡𝑢𝑏𝑒 𝐴 𝑥 ∆𝑡

## Keterangan:
∆𝑡 = LMTD terkoreksi, ( ℉ )
…………………………………………………………………………………………………….......................................... ISSN 2798-3471 (Cetak)
ISSN 2798-3641 (Online)
A  = luas permukaan perpindahan panas, (ft 2 )
11. Faktor Pengotoran ( Dirt/Fouling Factor ) Faktor  pengotor  (R d )  adalah  peristiwa  terakumulasinya  padatan  yang  tidak dikehendaki  dipermukaan  penukar  panas  yang  terkontak  dengan  fluida  kerja, termasuk  permukaan  perpindahan  panas.  Peristiwa  tersebut  adalah  pengendapan, pengerakan, korosi dan proses-proses biologi lainnya.

## 𝑹𝒅 = 𝑼𝒄 − 𝑼𝒅
𝑼𝒄 𝒙 𝑼𝒅
Dimana: Rd = Dirt Factor , hr.ft.°F/Btu Uc = Clean Overall Heat Transfer Coeffisien , Btu/hr. ft² Ud  = Design/Dirty Overall Coeficient , Btu/hr. ft²
12. Menghitung Neraca Perpindahan Panas
Q = Qs - Qt
Losses = 𝑄 𝑄 𝑠ℎ𝑒𝑙𝑙 × 100%

## 13.  Menghitung Efisiensi Efektifitas
𝜂 = 𝑄 𝑡𝑢𝑏𝑒 𝑄 𝑠ℎ𝑒𝑙𝑙 × 100%

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Rancang bangun HE selalu ditambahkan sebuah faktor untuk mengantisipasi deposit kotoran  dan  kerak  biasa  disebut  dengan  Rd  ( Dirt Factor )  sebagai  akibat  gesekan  antara fluida dengan dinding pipa HE (Yasunaga, 2019). Apabila HE telah digunakan untuk jangka waktu yang lama, maka kotoran-kotoran yang terbawa oleh fluida akan terakumulasi pada bagian  dalam  dan  luar  pipa  HE.  Keadaan  tersebut  dapat  menyebabkan  pengurangan  luas bidang kontak antara fluida panas dengan fluida dingin akibat penebalan pengotor (fouling) yang  bertambah  didalam  sisi  tube  dan  membuat  kemampuan  transfer  panas  yang  terjadi dalam HE menurun (Kim, 2016).
Oleh  karna  itu,  HE  harus  dibersihkan  saat  plant  sedang  tidak  beroperasi  untuk mengembalikan  fungsinya  kembali.  Hal  ini  juga  menyebutkan  jika  nilai  Rd  perhitungan (deposited) > nilai Rd desain (allowed) maka HE tidak dapat memenuhi kebutuhan transfer panas yang sama sehingga perlu dilakukan pembersihan.
Tabel 1. Data hasil perhitungan evaluasi HE – 003 di PPSDM Migas Cepu

## Vol.2, No.8, Januari 2023
…………………………………………………………………………………………………………………………………… .. Journal of Innovation Research and Knowledge
ISSN 2798-3471 (Cetak) ISSN 2798-3641 (Online)
Nilai fouling factor yang melebihi nilai yang diijinkan akan menjadi beban dan waktu yang  tinggi  seringkali  akan  membuat  performa  Heat  Exhanger  mengalami  penurunan (Muchammad,  2017).  Menurut  (Reyno,  2021)  faktor  kekotoran  dan  korosi  merupakan faktor terpenting dalam operasi heat exchanger dikarenakan masalah ini akan berpengaruh sangat besar pada faktor ekonomi. Sehingga evaluasi heat exchanger harus selalu di pantau sehingga tidak berpengaruh sangat besar pada biaya operasional dan efektifitas dari heat exchanger.
Kondisi  operasi  Heat  Exchamger-003  tipe  shell  and  tube  yang  digunakan  sebagai bahan  pengumpulan  data  saat  di  PPSDM  Migas  Cepu  adalah  temperatur  inlet  shell  417,2 ( o F) outlet shell 308,5 ( o F) dan temperatur inlet tube 157,3 ( o F) outlet tube 189 ( o F), lalu pengambilan  data  untuk  flow  rate  pada  sisi  shell  yang  dialiri  solar  mendapatkan  nilai sebesar 160.448 (L/D) = 236,15 (ft 3 /hr) dan pada sisi tube 343.817 (L/D) = 505,91 (ft 3 /hr) sehingga  didapatkan  heat  balance  (Q)  pada  sisi  shell  842.113,287  ( 𝑏𝑡𝑢 /h 𝑟 )  dan  pada  sisi tube 442.799,863( 𝑏𝑡𝑢 /h 𝑟 ). Berdasarkan hasil perhitungan pada Tabel 1. fouling factor (Rd) pada Heat Exchanger-003 yaitu 0,267 (hr.ft 2 . o F/Btu) dimana nilai fouling factor (Rd) lebih bear dari nilai fouling factor (Rd) yang diizinkan yaitu 0,005 (berdasarkan tabel 12 fouling factor,  Kern)  hal  ini  mengidentifikasikan  bahwa  terdapat  banyak  fouling  atau  kerak  yang dapat menghambat terjadinya perpindahan panas sehingga dapat menyebabkan nilai losses tinggi  dan efficiency turun,  didapatkan  nilai  losses  sebesar  47,42%  dan  nilai efficiency sebesar  52,582%  hal  ini  mengidentifikasikan  bahwa  Heat  Exchanger-003  dalam  kondisi kotor  dengan  nilai  losses  yang  tinggi  dan  nilai  efficiency  yang  rendah  hal  ini  dapat menyebabkan  terjadinya  kerugian  yang  besar  maka  perlu  dilakukan  maintenance  agar
…………………………………………………………………………………………………….......................................... ISSN 2798-3471 (Cetak)
ISSN 2798-3641 (Online)
dapat  menghemat  biaya  produksi  dan  usia  pakai Heat  Exchanger menjadi  lebih  lama. Penyebab dari meningkatnya nilai Dirt Factor dapat disebabkan oleh timbulnya kerak yang menempel  pada  dinding  dalam  atau  luar  tube  sehingga  menghambat  perpindahan  panas yang  terjadi.  Kotoran  atau  kerak  tersebut  dimungkinkan  merupakan  impurities  seperti coke  atau  senyawa  sulfur  yang  terbawa  oleh  fluida  proses  baik  crude  oil  maupun  solar. Selain  itu  fouling  juga  dapat  disebabkan  oleh  adanya  karat  pada  logam  tube  akibat terjadinya  korosi  (Reyno,  2021).  Meskipun  demikian  cleaning  pada Heat  Exchanger tetap diperlukan  dan  seharusnya  dilakukan  sedini mungkin.  Hal  itu dikarenakan  kotoran  dapat menumpuk  pada  permukaan  area  kontak  sehingga  dapat  meningkatkan  nilai  dari  Dirt Factor  yang  bisa  menyebabkan  berkurangnya  laju  perpindahan  panas  pada  Heat Exchanger-003.  Dari  penelitian  yang  dilakukan  oleh  (Muchammad,  2017)  dalam menganalisa penurunan performa Heat Exchanger di PT. Pertamina Refinery Unit IV Cilacap, dalam  menghitung  faktor  kekotoran  yang  terdapat  pada  Heat  Exchanger  hasil  yang didapatkan  mengalami  peningkatan  dari  batas  wajar  yang  ditetapkan.  Didapatkan  nilai faktor  pengotoran  0,00272  ft 2 hr  F/BTU,  sedangkan  batas  normal  untuk  faktor pengotorannya  sebesar  0,0024  ft 2 hr  F/BTU.  Dari  hasil  yang  didapatkan  faktor  pengotor masih  dalam  batas  wajar  yang  ditetapkan,  dan  HE  direkomendasikan  untuk  dilakukan perbaikan  berupa  pembersihan  untuk  mengembalikan  performa  HE  tersebut.  (Nugroho, dkk, 2022)  mengevaluasi kinerja Heat Exchanger (E-1201) di PT Petrokimia Gresik. Hasil yang  didapatkan  untuk  perhitungan  faktor  kekotoran  pada  Heat  Exchanger  sebesar 0,00712 ft2 hr F/BTU sedangkan untuk faktor kekotoran yang di izinkan sebesar 0,007 ft2 hr  F/BTU.  Nilai  tersebut  masih  dalam  batas  normal  yang  di  izinkan  sehingga  HE  E-1201 masih dapat beroperasi secara optimal. Dari beberapa pembanding penelitian diatas, untuk hasil  evaluasi  HE-003  di  PPSDM  Migas  Cepu,  bahwa  Heat  Exchanger-003  dalam  kondisi kotor  dengan  nilai  losses  yang  tinggi  dan  nilai  efficiency  yang  rendah  hal  ini  dapat menyebabkan  terjadinya  kerugian  yang  besar  maka  perlu  dilakukan  maintenance  agar dapat menghemat biaya produksi dan usia pakai Heat Exchanger menjadi lebih lama.

## KESIMPULAN
Berdasarkan  penelitian  mengenai  performa  Heat  Exchanger-003  di  PPSDM  Migas Cepu Dapat disimpulkan bahwa heat exchanger -003 di PPSDM Migas Cepu merupakan Heat Exchanger  tipe  shell  and  tube  yang  memiliki  prinsip  kerja  indirect  didapatkan  nilai  Rd sebesar  0,267  dimana  nilai  tersebut  lebih  besar  dari  yang  di  izinkan  yaitu  0.005,  lalu didapatkan  juga  loses  yang  yang  tinggi  sebesar  47,42%  dan  didapatkan  nilai  Effisiensi rendah sebesar 52,582% dimana hal tersebut karena umur dari Heat Exchanger-003 yang sudah cukup tua yang telah beroperasi dari tanun 1991 atau sudah 31 tahun, maintenance yang sedikit terlambat dari yang dijadwalkan, dan pengambilan data yang diambil sebulan sebelum dilaksanakan maintenance.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Arfeng, dan Mufid, Mufid Dkk. 2020. Pengaruh Pitch Pada Tabulator Terhadap NTU Pada Double  Pipe  Heat  Exchanger.  Jurnal  Teknik  Kimia  Dan  Lingkungan.  3(1)  27-33  ISSN: 2579 – 8537, E-ISSN: 2579 – 9746. Jurusan Teknik Kimia. Politenik Negeri Malang.

## JIRK
Journal of Innovation Research and Knowledge

## Vol.2, No.8, Januari 2023
…………………………………………………………………………………………………………………………………… .. Journal of Innovation Research and Knowledge
ISSN 2798-3471 (Cetak) ISSN 2798-3641 (Online)
[2] Azwinur dan Zulkifli.  (2019). Kaji Eksperimen Pengaruh Baffle pada Alat  Penukar Panas Aliran Searah Dalam Upaya Optimasi Sistem Pengering. SINTEK: Jurnal Mesin Teknologi, 8-14.
[3] Dwicahyo,  Reyno;  Rulianah,  Sri;  Raharjo,  Sindhuwati,  Christyfani.  Evaluasi  Faktor Kekotoran Pada Heat Exchanfer – 03 Crude Distillation Unit di PPSDM Migas Cepu. 2021. Distilat. 2021, 8 (1), 64-71 p-ISSN: 1978-8789, e-ISSN: 2714-7649. Jurusan Teknik Kimia, Politeknik Negeri Malang, Jl. Soekarno Hatta No. 9, Malang, Indonesia.
[4] Hou, T., Kazi, S., Mahat, A., Teng, C., Al-Shamma’a, A., Shaw, A., 2017, Industrial Heat Exchanger:  Operation  And  Maintenance  To  Minimize  Fouling  And  Corrosion,  Heat Exchangers - Advanced Features and Applications, Vol. 1, No. 9, 193-207.
[5] Imron,  M.,  2018,  Evaluasi  Kinerja  Heat  Exchanger  (E-1201)  Shell  And  Tube  Unit  Asam Sulfat  Departemen Produksi Pt Petrokimia Gresik, Jurusan Teknik  Kimia Fakultas Teknik Industri Universitas Pembangunan Nasional "Veteran" Yogyakarta, Yogyakarta.
[6] Jalu, R., Dwicahyo, R., 2021, Evaluasi Kinerja Heat Exchanger-03 Pada Crude Distilation Unit  Di  Pusat  Pengembangan  Sumber  Daya  Manusia  Minyak  Dan  Gas  Bumi,  Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Malang, Malang.
[7] Kern  D.Q.  1965.  Process  Heat  Transfer.  McGRAW-HILL  BOOK  COMPANY.  Inc:  New York.  Nelson,  Wilber  L,  2005.  Petroleum  Refinery  Engineering,  McGraw-Hill  Book Company: New York.
[8] Kim, M., Lee, S., Yoon, S., 2016, Thermal Performance Evaluation And Parametric Study Of A Horizontal Ground Heat Exchanger , Geothermics, Vol. 60, No. 8, 134–143.
[9] Muchammad, 2017, Analisis Penurunan Performa Heat Exchanger Stabilizer Reboiler Di Pt Pertamina Refinery Unit Iv Cilacap, Jurnal Ilmiah Momentum, Vol. 13, No. 2, 72–77.
[10] Nurhasanah, Paliya dan Pratiwi Dwita Cahaya. 2022. Evaluasi Kinerja Heat Exchanger 05 (HE-05)  Pusat  Pengembangan  Sumber  Daya  Manusia  Minyak  dan  Gas  Bumi  Cepu (PPSDM  MIGAS  Cepu).  Majalah  Ilmiah  Swara  Patra  Vol  12  No.  2  Tahun  2022. Universitas Islam Indonesia, Yogyakarta.
[11] Pamilia  Coniwanti,  Fadhel  Zamali,  Vincent  Low  Rance.  (2019).  Evaluasi  Efisiensi  Heat Exchanger  di  Refinery  Plant  Industri  Minyak  Goreng.  Jurnal  Teknik  Kimia  Universitas Sriwijaya, 18-20.
[12] PPSDM  MiGas  Cepu.  (2022,  April).  Profil  Kilang.  Retrieved  March  22,  2022,  from ppsdmmigas. esdm.go.id: https://ppsdmmigas.esdm.go.id/pkl/Index/profilekilang
[13] Pranita  Bichkar,  Ojas  Dandgaval,  Pranita  Dalvi,  Rhushabh  Godase,  and  Tapobrata  Dey. (2018).  Study  of  Shell  and  Tube  Heat  Exchanger  With  the  Effect  of  Types  of  Baffles. Elsevier, 195-200.
[14] Rahmatika  Pramata,  Yufinda  Dkk.  2019.  Desain  Sistem  Kontrol  Suhupada  Parallel  Split Flow Heat Exchanger Dengan Algoritma Fuzzy. Jurnal Elkolind. 6(2). Teknik Elektronika, Politeknik Negri Malang.
[15] Septian,  Bary  Dkk.  2021.  Desain  Dan  Rancang  Bangun  Alat  Penukar  Kalor  (Heat Exchanger)  Jenis  Shell  Dan  Tube.  Jurnal  Baut  Dan  Manufaktur.  3(1)  ISSN:2686  –  5351. Program  Studi  Teknik  Mesin,  Fakultas  Sains  Dan  Teknologi,  Universitas  Islam Asssyafi`Iyah Jakarta.
[16] Sudrajat,  Jajat.  2017.  Analisa  Kinerja  Heat  Exchanger  Shell  &  Tube  Pada  Sistem  COG Booster Di Integrated Steel Mill Krakatau. Juranal Teknik Mesin (JTM). 6(3) ISSN: 2549 – 2888. Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Marcu Buana.
…………………………………………………………………………………………………….......................................... ISSN 2798-3471 (Cetak)
ISSN 2798-3641 (Online)
[17] Wahyudi, Agus Tri; Leestiana, Fanny; Widodo,  Rahmat. Evaluasi kinerja Heat Exchanger pada  Fasilitas  Kilang  PPSDM  Migas  dengan  Metode  Perhitungan  Fouling  Factor.  2022. Swara Patra 2022. PPSDM Migas, Cepu.
[18] Wira,  S.,  2017,  Optimasi  Jadwal  Pembersihan  Jaringan  Penukar  Panas  Menggunakan Metode  Particle  Swarm  Optimization  (PSO),  Jurusan  Teknik  Fisika  Fakultas  Teknologi Industri Institute Teknologi Sepuluh November, Surabaya.
[19] Yasunaga,  T.,  Noguchi,  T.,  Morisaki,  T.,  2018,  Basic  Heat  Exchanger  Performance Evaluation Method On Otec, Journal of Marine Science and Engineering, Vol. 6, No. 2, 1- 12.

## JIRK
Journal of Innovation Research and Knowledge

## Vol.2, No.8, Januari 2023
…………………………………………………………………………………………………………………………………… .. Journal of Innovation Research and Knowledge
ISSN 2798-3471 (Cetak)
ISSN 2798-3641 (Online)

## HALAMAN INI SENGAJA DIKOSONGKAN