Abstrak — Pabrik  Gula  Gempolkrep  mengoperasikan evaporator  Robert  secara  quintuple-effect  dengan  variasi tekanan  yakni  1,6  bar,  1,26  bar,  0,9  bar,  0,54  bar  dan  0,18  bar. Tekanan  yang  rendah  membuat  titik  didih  nira  semakin menurun  sehingga  didapatkan  nira  yang  terkonsentrasi. Konsentrasi nira ditunjukkan dalam o brix. Dalam penelitian ini, overall  heat  transfer  coefficient dihitung  untuk  mengetahui karakteristik perpindahan panas. Nilai ini dihitung berdasarkan metode  Dessin  dan  koefisien  konveksi  perpindahan  panas. Konveksi  sisi  dalam  tube  dihitung  menggunakan Chen’s correlation sedangkan  sisi  luar  tube  dihitung  menggunakan persamaan  konveksi  kondensasi  film.  Hasil  yang  didapat  yaitu o brix  semakin  besar  setiap  keluar  evaporator  yakni  18 o brix,  25
o brix, 32 o brix, 43 o brix dan 68 o brix. Nilai U yang didapat untuk kelima  evaporator  berdasarkan  metode  Dessin  adalah  3,46 kW/m 2 .K, 2,92 kW/m 2 .K, 2,35 kW/m 2 .K, 1,71 kW/m 2 .K, dan 0,86 kW/m 2 .K, sedangkan berdasarkan pendekatan koefisien konveksi  didapat  U  3,14  kW/m 2 .K  ,  2,92  kW/m 2 .K  ,  2,48 kW/m 2 .K , 2,21 kW/m 2 .K  dan 1,57 kW/m 2 .K secara berurutan.
Kata Kunci — o brix, evaporator, overall heat transfer coefficient, quintuple-effect .

## I. PENDAHULUAN
Proses  penguapan  merupakan  proses  penting  didalam pembuatan  gula.  Pada  dasarnya  permintaan  panas  di  pabrik gula  terjadi  pada  proses  pemanasan  nira,  evaporasi,  dan kristalisasi.  Semua  proses  diatas  dibutuhkan  untuk  proses produksi,  namun  evaporasi  ditekankan  dalam  aspek  integrasi termal  karena  merupakan  proses  dengan  konsumsi  energi terbesar [1].
Evaporator  merupakan  suatu  alat  yang  digunakan  untuk proses evaporasi. Pada industri gula manfaat dari alat ini yaitu untuk  mengentalkan  nira  sebelum  diolah  lebih  lanjut  dan untuk  menurunkan  aktivitas  air.  Di  PG.  Gempolkrep, evaporator  yang  digunakan  adalah  evaporator  tipe  Robert dengan  prinsip quintuple  effect. Tekanan  tiap  evaporator dibuat  menurun  agar  titik  didih  larutan  nira  menurun  pula. Dengan  kondisi  tersebut  air  yang  terkandung  didalam  nira akan teruapkan pada temperatur yang cukup rendah.
Dengan  pentingnya  proses  evaporasi  maka  dikaji  ulang prosesnya  sehingga  diketahui  proses  perpindahan  panas  yang terjadi.  Analisis  dilakukan  secara  termodinamika  dan
perpindahan  panas  sehingga  diktahui  nilai overall  heat transfer  coefficient yang  dihitung  menggunakan  dua  metode yang  berbeda  yaitu  metode  Dessin  dan  metode  koefisien konveksi,  selain  itu  dihitung  luasan  perpindahan  panas kemudian  dianalisis  parameter-parameter  yang  berpengaruh terhadap o brix.

## II. METODE PENELITIAN
Gambar. 1. Data Operasi PG. Gempolkrep
Data yang didapat dari PG. Gempolkrep adalah seperti pada gambar 1 diatas. Langkah-langkah analisis: 1. Menentukan temperatur saturasi air Pressure  yang  ditunjukkan  vessel  sudah  dalam  bentuk absolut,  sehingga  akan  didapat  temperatur  saturasi  uap  pada tekanan tertentu.
2. Menghitung mass flow nira
Mass  flow nira  yang  masuk evaporator dapat ditentukan dari kapasitas giling PG. Gempolkrep. Dengan kapasitas giling sebesar 8200 TCD maka akan diketahui mass flow rate masuk evaporator Robert.
3. Menghitung total air yang diuapkan selama evaporasi [2]
𝐸 = 𝐽 (1 − 𝐵𝑗 𝐵𝑠 ) … … … (2.1)
dimana:
E    = Jumlah air yang diuapkan (kg/s) J    = Mass flow nira jernih (kg/s) Bj   = o brix nira jernih Bs  = o brix nira mentah
4. Menghitung uap bleeding [3]
𝑃 = 𝑚̇  𝑥 𝐶𝑝 𝑥 ∆𝑇 𝑟 … . . … (2.2)

## Pengaruh o Brix Terhadap Karakteristik Perpindahan Panas pada Evaporator Robert Sistem Quintuple Effect di PG. Gempolkrep
Eza Anansa Storia dan Prabowo
Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia
e-mail : prabowo@me.its.ac.id
bleeding x x x x x P 1 P 2 P 3
dimana :
P    = kebutuhan uap (ton/jam) 𝑚̇ = laju alir nira (ton/jam) Cp  = kapasitas panas (kcal/kg.K) ∆𝑇 = perbedaan temperatur (K)
r    = kalor laten pada suhu uap bleed (kcal/kg)
5. Menghitung  banyaknya  air  yang  diuapkan  masing- masing vessel [2]
5 st vessel    = X 4 th vessel    = X 3 rd vessel    = X 2 nd vessel    = X + P 1 1 st vessel    = X + P 1 + P 2 + P 3 E          = 5X + 2P 1 + P 2 + P 3
6. Menghitung laju alir nira tiap vessel menggunakan mass balance
7. Menghitung o brix keluar evaporator [2]
𝐵 𝑜 = 𝐵 𝑖 𝑥 𝑚̇ 𝑗𝑒𝑟𝑛𝑖ℎ 𝑚̇ 𝑗𝑒𝑟𝑛𝑖ℎ − 𝐸 … … … … … … … (2.3)
8. Menghitung boiling point elevation ( BPE)[3]
∆𝑇 𝑏 = 2𝐵 100 − 𝐵 … … … . (2.4)
9. Menghitung temperatur nira [3] 𝑇 𝑗 = 𝑇 𝑤,𝑠𝑎𝑡 + ∆𝑇 𝑏 … … … … (2.5) 10. Menghitung heat balance single vessel [4]
Gambar. 2. Heat Balance singel vessel
𝑄 𝑖𝑛 = 𝑄 𝑜𝑢𝑡 𝑄 𝑠𝑡𝑒𝑎𝑚 +   𝑄 𝑛𝑖𝑟𝑎 𝑗𝑒𝑟𝑛𝑖ℎ =   𝑄 𝑢𝑎𝑝 𝑛𝑖𝑟𝑎 +  𝑄 𝑛𝑖𝑟𝑎 𝑘𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 + 𝑄 𝑘𝑜𝑛𝑑𝑒𝑛𝑠𝑎𝑡 (𝑚̇ 𝑠𝑡𝑒𝑎𝑚 𝑥 ℎ 𝑠𝑡𝑒𝑎𝑚 ) + (𝑚̇ 𝑛𝑖𝑟𝑎 𝑗𝑒𝑟𝑛𝑖ℎ 𝑥 ℎ 𝑛𝑖𝑟𝑎 𝑗𝑒𝑟𝑛𝑖ℎ ) = (𝑚̇ 𝑢𝑎𝑝 𝑛𝑖𝑟𝑎 𝑥 ℎ 𝑢𝑎𝑝 𝑛𝑖𝑟𝑎 )
+ (𝑚̇ 𝑛𝑖𝑟𝑎 𝑘𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 𝑥 ℎ 𝑛𝑖𝑟𝑎 𝑘𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 )
+ (𝑚̇ 𝑘𝑜𝑛𝑑𝑒𝑛𝑠𝑎𝑡 𝑥 ℎ 𝑘𝑜𝑛𝑑𝑒𝑛𝑠𝑎𝑡 ) … … … … . (2.6)
11. Menghitung overall heat transfer coefficient
a. Dessin [5]
𝑈 = 𝐿 (100 − 𝐵)(𝑡 𝑣 − 54)
1.000
… … … … … … … … … . … … (2.7)
b. Koefisien konveksi [6]
 Sisi dalam tube menggunakan korelasi Chen
ℎ 𝑓𝑐 = 𝐹(𝑋 𝑡𝑡 )ℎ 𝐿 … … … … … … . … … … … . … … … … . … (2.8)
ℎ 𝐿 = 𝐶  ( 𝑘 𝐿 𝐷 𝑖 ) 𝑅𝑒 𝐿 𝑚 𝑃𝑟 𝐿 𝑛 … . . … … … … … . … … … … … . (2.9)
𝑅𝑒 = 4𝑚̇(1 − 𝑥) 𝜋𝐷𝜇 … … … … … … … … … … . … … … … (2.10)
𝑥 = 𝑚̇ 𝑢𝑎𝑝 𝑚 𝑛𝑖𝑟𝑎 ̇ . … … … … … … … … … … … . … … … … . … (2.11)
𝑋 𝑡𝑡 = ( 1 − 𝑥 𝑥 ) 0,9 ( 𝜌𝑣 𝜌𝑙 ) 0,5 ( 𝜇𝐿 𝜇𝑣 ) 0,1 … . . … … … … . … … (2.12)
𝐹(𝑋 𝑡𝑡 ) = 2,35(𝑋 𝑡𝑡 −1 + 0,213) 0,736 (𝑋 𝑡𝑡 < 10) … … . (2.13) 𝐹(𝑋 𝑡𝑡 ) = 1                 (𝑋 𝑡𝑡 ≥ 10) … … … … . … … … … … (2.14)
konveksi boling diberikan dengan persamaan: ℎ 𝑏 = 𝑆 𝐶𝐻 ℎ 𝑛𝑏 + ℎ 𝑓𝑐 … … … . … … … … … … . … … . . … . . (2.15) dimana: h b = koefisien perpindahan konveksi boiling h nb = koefisien perpindahan panas nucleate boiling S CH = (1 + 2,63 𝑥 10 −6 𝑅𝑒 1,17 ) −1 Reynolds yang digunakan untuk menghitung S CH adalah
𝑅𝑒 = 𝑅𝑒 𝐿 [𝐹(𝑋 𝑡𝑡 )] 1,25 … … … … … . (2.16)
Sedangkan untuk nukleat boiling, Chen menggunakan korelasi Forster-Zuber:
ℎ 𝑛𝑏 = 0,00122 𝑘 𝐿 0,79 𝐶𝑝 𝐿 0,45 𝜌 𝐿 0,49 ∆𝑇𝑒 0,24 ∆𝑃 𝑠𝑎𝑡 0,75 𝜎 0,5 𝜇 𝐿 0,29 ℎ 𝑓𝑔 𝜌 𝑣 0,24 . . (2.17)
Propertis nira [3]
 Densitas 𝜌 = 1000 [1 + 𝐵(𝐵 + 200) 54.000 ] [1 − 0,036 𝑡 − 20 160 − 𝑡 ] … . . (2.18)  Kapasitas panas
𝐶𝑝 = 4,1868 − 𝐵(0,0297 − 4,6𝑥10 −5 𝑃) + 7,5𝑥10 −5 𝐵 𝑡 … … … … … … … … … . (2.19)

Kondukivitas thermal 𝑘 = (1 − 0,54𝐵). [0,561 + 0,206 ( 𝑡 100 ) − 0,0943 ( 𝑡 100 ) 2 − 0,007746 ( 𝑡 100 ) 3 ] … … … … … … … … … … … … … . . . (2.20)
 Viskositas
Viskositas diambil dari
http://sugartech.co.za/viscosity/index.php .
 Kondensasi tube vertikal [7]
𝐽𝑎 = 𝑐𝑝 𝑙 (𝑇 𝑠𝑎𝑡 − 𝑇 𝑠 ) ℎ 𝑓𝑔 … … . . … … . … … … … … … … … (2.21)
ℎ ′ 𝑓𝑔 = ℎ 𝑓𝑔 (1 + 0,68 𝐽𝑎). … … … . . … … … … … . . … (2.22) 𝑃 = 𝑘 𝑙 𝐿(𝑇 𝑠𝑎𝑡 − 𝑇 𝑠 ) 𝜇 𝑙 ℎ′𝑓𝑔( 𝑣 𝑙 2 𝑔 ) 1/3 … … … … … … … … … … … … … (2.23)
𝑁𝑢 ̅̅̅̅ 𝐿 = ℎ̅ 𝐿 ( 𝑣 𝑙 2 𝑔 ) 1 3 𝑘 𝑙 = 0,943𝑃 − 1 4 , 𝑗𝑖𝑘𝑎 𝑃 ≤ 15, … … (2.24)
𝑁𝑢 ̅̅̅̅ 𝐿 = ℎ̅ 𝐿 ( 𝑣 𝑙 2 𝑔 ) 1 3 𝑘 𝑙 = 1 𝑃 (0,68𝑃 + 0,89) 0,82 , 𝑗𝑖𝑘𝑎
15,8 ≤ 𝑃 ≤ 2.530 … … … … . . … (2.25)
𝑁𝑢 ̅̅̅̅ 𝐿 = ℎ̅ 𝐿 ( 𝑣 𝑙 2 𝑔 ) 1 3 𝑘 𝑙 = 1 𝑃 [(0,024𝑃 − 53)𝑃𝑟 𝑙 1 2 + 89] 4 3 , 𝑗𝑖𝑘𝑎
𝑃 ≥ 2530, 𝑃𝑟 𝑙 ≥ 1 … … … . … … … … … … … . (2.26)

## 12. Menghitung luas perpindahan panas

## 𝐴 = 𝑄 𝑈∆𝑇

## III. HASIL DAN DISKUSI
3.1    Hasil Ananlisis Quintupl-effect
Dengan  mengikuti  langkah-langkan  pada  bab  tiga maka  akan  didapatkan  nilai-nilai  temperatur,  laju  alir  massa setiap  material, o brix, overall heat transfer coefficient , hingga luas perpindahan panas. 3.1.1   Mass Balance
Untuk  mengetahui  laju  alir  nira  tiap  vessel  maka digunakan  mass  balance  dari  masing-masing  vessel.  Setelah laju  alir  nira  diketahui  maka o brix  keluar  masing-masing vessel  dapat  dihitung. Menghitung  nilai o brix  keluar  vessel sangatlah  penting  karena  digunakan  untuk  menghitung temperatur  nira  dan overall  heat  transfer  coefficient .  Hasil perhitungan  mass  balance  dapat  dilihat  pada  gambar  3 dibawah ini.
Gambar. 3. Flowsheet Evaporator Quintuple-effect

## 3.1.2 Boiling Point Elevation
Gambar. 4. o brix Terhadap BPE
Gambar 4 diatas merupakan grafik hubungan antara o brix dengan boiling  point  elevation .  Suatu  larutan  akan  memiliki titik  didih  yang  lebih  tinggi  dari  pelarut  murni  (air).  Semakin banyak zat  yang terlarut di dalam pelarut  murni  maka larutan tersebut  akan  memiliki boiling  point  elevation yang  semakin besar  dari  air.  Derajat  brix  berbanding  lurus  dengan boiling point  elevation sehingga  semakin  besar  nilai o brix  maka BPEnya  akan  semakin  besar  pula.  Dengan  kata  lain,  semakin banyak  zat  terlarut  dalam  larutan  nira  maka  titik  didih  nira akan semakin jauh diatas air. Nilai o brix 68 pada vessel kelima menunjukkan  bahwa  68%  dari  larutan  tersebut  adalah  zat padat  terlarut  sedangkan  32%  sisanya  adalah  air.  Jumlah tersebut  menunjukkan  bahwa  pelarut  yang  terkandung  dalam larutan  nira  semakin  sedikit  dan  jumlah  zat  terlarutnya semakin  banyak,  sehingga  dengan  jumlah  zat  padat  terlarut yang  besar  akan  membuat  titik  didih  nira  semakin  tinggi dibandingkan air.
Untuk mendapatkan nilai temperatur nira, maka boiling point elevation ditambahkan pada temperatur saturasi uap air. Setelah boiling  point  elevation ditambahkan  ke  temperatur saturasi  uap  maka  terlihat  perbedaan  temperatur  didih  antara air  dan  nira  seperti  pada  gambar  5.  Semakin  banyak  zat terlarut  didalam  larutan  maka  titik  didihnya  semakin  berbeda jauh.  Pada o brix  18  didapat boiling  point  elevation hanya sebesar  0,43 o C.  Namun  ketika  zat  terlarut  sudah  mencapai 68%, boiling  point  elevation dapat  mencapai  4,25 o C.    Nilai BPE  ini  sangat  penting  dalam  perancangan  awal  evaporator, karena  saat  menghitung  area  perpindahan  panas  nilai perbedaan  temperatur  yang  digunakan  dalam  perhitungan adalah perbedaan antara temperatur uap pemanas dengan titik didih  nira  bukan  antara  temperatur  uap  pemanas  dengan temperatur saturasi uap.
Gambar. 5. o brix Terhadap Temperatur Saturasi

## 3.1.3   Heat Balance
Gambar  6  merupakan  grafik  hubungan  antara o brix dengan laju perpindahan panas. Terlihat bahwa semakin besar o brix maka laju perpindahan panasnya semakin rendah, hal ini disebabkan  oleh  mass  flow  rate  uap  dari  vessel  1  ke  vessel berikutnya  semakin  sedikit.  Pada  tiga  vessel  terakhir didapatkan nilai laju perpindahan panas yang cenderung sama, hal ini karena pada tiga vessel terakhir uap nira tidak di- bleed sehingga  mass  flow  rate  uap  sama  hanya  saja laten  heat  of vaporization nya  semakin  besar.  Panas  yang  dihasilkan  vessel
0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 18 25 32 43 68 B PE o brix 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00 100,00 110,00 120,00 18 25 32 43 68 Tem p e ratu r ( o C) o brix Tsat Tnira
adalah pertukaran panas antara steam dengan penguapan nira, sehingga energi panas  yang dilepas steam  harus sama dengan energi panas yang diterima oleh nira.
Gambar. 6. o brix Terhadap Laju Perpindahan Panas

## 3.1.4 Overall Heat Transfer Coefficient
Gambar  7  merupakan  grafik  hubungan  antara o brix dengan overall  heat  transfer  coefficient .  Terlihat  bahwa semakin besar o brix maka nilai U semakin turun. Derajat brix menunjukkan konsentrasi nira, nilai o brix yang semakin tinggi menunjukkan bahwa  nira semakin  terkonsentrasi. Pada vessel kelima, o brix  mencapai  angka  maksimal  untuk  stasiun penguapan  yaitu  68  (Hugot,  1960)  namun  untuk  perhitungan digunakan o brix  rata-rata  didalam calandria. Berdasarkan persamaan  2.7  yakni 𝑈 = 𝐿 (100−𝐵)(𝑡−54)
1000
, 𝐵 merupakan o brix rata-rata  didalam  vessel.  Persamaan  tersebut  menunjukkan bahwa semakin besar o brix maka nilai U akan menurun. Selain o brix parameter yang mempengaruhi nilai U adalah temperatur uap pemanas. Sehingga dapat disimpulkan bahwa overall heat transfer  coefficient bergantung  pada  dua  parameter  yaitu temperatur saturasi dan konsentrasi nira.
Gambar. 7. o brix Terhadap Overall Heat Transfer Coefficient
3.1.5   Luas Perpindahan Panas
Hasil  perhitungan  memberikan  angka  yang  cukup sesuai  dengan  eksisting,  kecuali  pada  vessel  2.  Berdasarkan analisis perhitungan, vessel 2 membutuhkan luas sekitar 2.100 m 2 namun  PG.  Gempolkrep  mempunyai  evaporator  dengan luasan  3.000  m 2 ,  hal  ini  mungkin  karena  pada  awal perencanaan quintuple  effect ,  uap  hasil  evaporasi  dari  badan pertama tidak akan di bleed kedua melankan satu alat saja.
Tabel 1.

## Luas Perpindahan Panas
3.2    Proses Penguapan 3.2.1   Kondensasi
Gambar. 8. Proses Kondensasi
Pada  evaporator  ini  diasumsukan  kondensasi  terjadi secara film  condensation seperti  pada  gambar  8 karena permukaan  tube  dianggap  bersih  dan  tidak  terkontaminasi. Adanya  lapisan  ini  tidak  menguntungkan  karena  dapat menjadi  isolasi  panas  yang  merugikan  ditinjau  dari  proses perpindahan  panas.  Sistem  yang  baik  akan  menghalau  titik- titik tersebut dengan cepat sehingga akan sangat menguntungkan.

## Gambar  9.  T Terhadap ho
Gambar  9  diatas  merupaka  grafik  hubungan  antara  T dengan  ho.  Dari  grafik  terlihat  bahwa  semakin  besar perbedaan  temperatur  antara  uap  dengan  surface  maka koefisien  perpindahan  panasnya  semakin  menurun.  Dengan menggunakan persamaan 2.23 yakni 𝑃 = 𝑘𝑙𝐿(𝑇𝑠𝑎𝑡−𝑇𝑠) 𝜇𝑙ℎ′𝑓𝑔( 𝑣𝑙2 𝑔 ) 1/3 , terlihat bahwa  perbedaan  temperatur  berbanding  lurus  dengan bilangan  tak  berdimensi  P.  Setelah  didapat  nilai  P  maka Nusselt  Number  dihitung  menggunakan  persamaan 𝑁𝑢 = 1 𝑃 (0,68𝑃 + 0,89) 0,82 .  Nilai  P  berbanding  terbalik  dengan  Nu
0 20000 40000 60000 80000 100000 18 25 32 43 68 Laj u Pe rp in d ah an Pan as (k W) o brix 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 15 21,5 28,5 37,6 55,7 U (k W/m 2 .K ) o brix 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 5,76 6,77 8,51 11,77 20,63 h o (k W/m 2 .K )  T ( o C)
sehingga  semakin  besar  P  maka  Nusselt  Number  akan semakin  kecil.  Adanya  penurunan  tekanan  membuat perbedaan  temperatur  kondensasi  semakin  bertambah  besar yang  mengakibatkan  nilai  ho  menurun.  Dapat  disimpulkan bahwa  besarnya  koefisien  konveksi  pada  sisi  condensing bergantung  pada  perbedaan  temperatur  uap  pemanas  dan surface.
3.2.2   Boiling

## Gambar. 10. Boiling Curve Regime
Untuk  menghitung  koefisien  konveksi  didalam  tube maka  digunakan  korelasi  Chen.  Korelasi  tersebut  digunakan untuk  fluida  dua  fasa  karena  terjadi  perubahan  fasa  dari larutan  nira  cair  menjadi  uap  air.  Pada  persamaan  tersebut dihitung  Te  yang  merupakan  perbedaan  temperatur  antara uap  dengan surface .  Nilai  dari  Te  dapat  digunakan  untuk menentukan regime dari proses boiling seperti pada gambar 10 diatas.  Untuk boiling pada  evaporator  Robert  ini,  temperatur surface diasumsikan  sebagai  temperatur  uap  pemanas sedangkan  Tsat  merupakan  temperatur  saturasi  uap.  Dengan asumsi  demikian  maka  didapat  nilai  Te  seperti  pada  tabel  2 dibawah ini.
Tabel 2.

## Perbedaan Temperatur Boiling
Dari  hasil  perhitungan  didapat  Te  dari  kelima evaporator  berkisar  antara  5-30 o C,  maka boiling  regime nya berada  pada  regime nucleate .  Proses  penguapan  nira  pada regime  nucleate  yaitu  gelembung-gelembung  uap  kecil  yang menempel  pada  dinding  pipa  akan  terlepas  oleh  suatu  gaya.
Gelembung-gelembung  uap  kecil  bergerak  keatas  kemudian bertabrakan  satu  dengan  yang  lainnya,  masing-masing gelembung  pecah  dan  membentuk  gelembung  yang  lebih besar. Gelembung tersebut bergerak keatas sambil mendorong nira.  Setelah  itu  gelembung  akan  terus  naik  kebagian  atas evaporator  sedangkan  nira  akan  masuk  ke cental  tube tanpa membuat  lapisan  tipis  didinding  tube.  Nucleate  boiling merupakan regime yang paling dibutuhkan dalam perpindahan panas karena rate perpindahan panas yang tinggi dapat dicapai dengan  perbedaan  temperatur  yang  relative  kecil.  Untuk  pola aliran  didalam  vertikal  tube  dapat  dilihat  pada  gambar  3.10 dibawah ini.
Gambar. 11. Pola Aliran didalam Vertikal Tube
Berdasarkan hasil  Te pada tabel 2, aliran boiling yang terjadi adalah bubbly flow seperti pada gambar 11 diatas. Pada aliran bubbly flow terlihat bahwa gelembung-gelembung kecil mulai terbentuk  kemudian  lepas  dan  mendorong  nira  keatas. Koefisien  konveksi  dihitung  menggunakan  korelasi  Chen. Korelasi  ini  paling  sering  digunakan  untuk  alira  dua  fasa. Didalam  tube,  air  berubah  fasa  sebagian  menjadi  uap  dan sisanya masih berupa nira. Untuk perhitungan nucleate boiling diasumsikan fluidanya adalah air.
Gambar. 12. o brix Terhadap hi 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 18 25 32 43 68 h i ( kW/ m 2 .K ) o brix
Gambar  12  merupakan  grafik  hubungan  antara o brix dengan  hi.  Koefisien  konveksi  berbanding  terbalik  terhadap o brix.  Semakin  besar o brix  maka  koefisien  koveksinya  akan semkain  turun.  Derajat  brix  identik  dengan  viskositas  yang artinya  semakin  kental  cairan  yang  mengalir  didalam  tube maka  koefisien  konveksinya  akan  semakin  kecil.  Dari persamaan  2.10  yakni 𝑅𝑒 = 4𝑚̇(1−𝑥) 𝜋𝐷𝜇 terlihat  bahwa  bilangan Reynolds  berbanding  terbalik  dengan  viskositas.  Viskositas nira  semakin  besar  akibat  adanya  penurunan  tekanan  yang membuat  temperatur  saturasi  uap  menurun.  Air  yang  terus teruapkan  akan  membuat  nira  semakin  kental.  Didalam menghitung  bilangan  Reynolds,  ada  parameter  x  yang merupakan  fraksi  uap.  Untuk  (1-x)  berarti  bilangan  Reynolds yang dihitung merupakan fasa liquid saja. Koefisien konveksi fasa  liquid  dihitung  menggunakan  persamaan  Dittus-Boetler. Kemudian menggunakan persamaan ℎ 𝑛𝑏 = 0,00122 𝑘𝐿0,79𝐶𝑝𝐿0,45𝜌𝐿0,49∆𝑇𝑒0,24∆𝑃𝑠𝑎𝑡0,75 𝜎0,5𝜇𝐿0,29ℎ𝑓𝑔𝜌𝑣0,24 akan
didapat
koefisien  konveksi  untuk nucleate  boiling .  Chen  kemudian menambahkan dua koefisien tersebut untuk menjadi koefisien boiling.  Hasil  yang  didapat  yaitu  koefisien  konveksi  untuk boiling  semakin  turun,  maka  dapat  disimpulkan  bahwa  yang mempengaruhi nilai hi adalah viskositas.

## 3.3 Perbandingan Nilai Overall Heat Transfer Coefficient

## Gambar. 13. Perandingan Nilai U
Secara  trendline  kedua  grafik  ini  menunjukkan penurunan.  Viskositas  dan  perbedaan  temperatur  memiliki efek  negatif  terhadap  koefisien  heat  transfer  [8].  Dari  dua persamaan yang digunakan, temperatur dan viskositas menjadi parameter  yang  sangat  diperhitungkan.  Pada  perhitungan metode  Dessin,  viskositas  gula  lebih  dikenal  dengan  dengan istilah o brix  yang  menunjukkan  konsentrasi  nira.  Dapat disimpulkan  bahwa  hasil  perhitungan  yang  didapat  sudah sesuai  dengan  teori  karena  didapat  nilai  U  yang  semakin menurun  seiring  meningkatnya  viskositas  dan  perbedaan temperatur.  Namun  hasil  perhitungan  U  menggunakan  dua persamaan  yang  berbeda  memberikan  nilai  U  yang  cukup berbeda  pada  dua  vessel  terakhir,  hal  ini  dikareakan  adanya BPE pada nira saat penguapan. Perhitungan konveksi sisi tube memperhitungkan boiling untuk  water,  sedangkan  fluida didalam  tube  adalah  nira  sehingga  dengan  adanya  BPE  yang besar akan menyebabkan adanya deviasi yang besar pula.
IV. KESIMPULAN
1. Pada o brix  18,  25,  32,  43  dan  68  didapat boiling  point elevation yang semakin besar yaitu 0,43, 0,67, 0,93, 1,53, dan 4,25.
2. Pada o brix 18, 25, 32, 43 dan 68 didapat laju perpindahan panas  yang  cenderung  menurun  yaitu 79.203,25  kW, 43.099,14 kW, 23.446,93 kW,  23.709,73 kW, 24.070,96 kW.  Laju  perpindahan  panas  pada  dua  vessel  terakhir mengalami  peningkatan  karena  laju  alir  uap  dari  vessel sebelumnya  tetap  sedangkan  kalor  latennya  semakin besar dengan adanya penurunan tekanan.
3. Pada o brix  18,  25,  32,  43  dan  68  didapat overall  heat transfer  coefficient yang semakin  menurun  yaitu  3,46 kW/m 2 .K, 2,92 kW/m 2 .K, 2,35 kW/m 2 .K, 1,71 kW/m 2 .K, 0,86 kW/m 2 .K.
4. Luas  perpindahan  yang  didapat  untuk quintuple  effect yaitu 4.000 m 2 , 2.000 m 2 , 1.200 m 2 , 1.200 m 2 , dan terakhir 1200  m 2 . Pada  vessel  kedua,  luas  perpindahan  panasnya berbeda dengan kondisi eksisting yakni 3.000 m 2 , hal ini mungkin karena saat perancangan luasan, uap dari vessel satu  hanya  akan  di- bleed ke  satu  alat  yaitu  vacuum  pan atau heater saja.
5. Hasil perhitungan overall heat transfer coefficient secara konveksi  memberikan  nilai  yang  hampir  sama  dengan metode  Dessin  kecuali  pada  dua  vessel  terakhir,  hal  ini karena perhitungan konveksi memperhitungkan penguapan  air  sedangkan  fluida  yang  menguap  didalam tube adalah nira, sehingga dengan adanya BPE pada nira maka  didapatkan  perbedaan  nilai overall  heat  transfer coefficient yang semakin besar.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  E.A.S  mengucapkan  terima  kasih  kepada  Prof.  Dr. Eng.  Prabowo,  M.Eng.  yang  telah  memberikan  bimbingan serta arahan dalam menyelasaikan tugas akhir ini dan tak lupa kepada semua pihak yang membantu tugas akhir ini.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Higa,  M.,  A.J.  Freitas,  A.C.  Bannwart,  R.J.  Zemp.  2009. Thermal Integration  of  Multiple  Effect  Evaporator  in  Sugar  Plant . Applied Thermal engineering 29: hal 515-522.
[2] Hugot,  E.  1960. Handbook  of  Cane  Sugar  Engineering .  Amsterdam: Elsevier.
[3] Rein, Peter. 2007. Cane Sugar Engineering . Berlin.
[4] Singh, R. Paul. 2013. Single Effect Evaporator, <URL: http://rpaulsingh.com/animations/evap_single.html>.
[5] Jenkins,  G.H..  1966. Introduction  to  Cane  Sugar  Technology . Amsterdam: Elsevier.
[6] Lestina,  Thomas,  Robert  W.  Serth.  2007. Process  Heat  Transfer Principles And Applications . Elsevier: UK.
[7] Incropera, Frank P., David P. Dewitt, 2011. Fundamentals of Heat and Mass Transfer . USA: John Wiley and Sons, Inc.
[8] Chen,  Hong.  1992. Factors  Affecting  Heat  Transfer  In  The  Falling Film Evaporator . Thesis At Massey University. 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 18 25 32 43 68 U (k W/m 2 .K ) o brix Konveksi obrix