## Pengaruh Bentuk Penghalang Bervariasi Pada Proses Perpindahan Panas
1 Beny Anwarudin, 2 Adi Pratama, 3 Gatut Rubiono
1) Alumni Prodi Teknik Mesin Universitas PGRI Banyuwangi
2) Prodi Teknik Mesin Universitas PGRI Banyuwangi Jl. Ikan Tongkol 22 Banyuwangi
Email Correspondence : g.rubiono@uniba.ac.id

## Abstract
Handling heat energy in the industrial world is very necessary. Heat exchangers have a fluid system that can be designed and developed using pipes. Heat transfer in a heat exchanger is a support for the performance of a heat exchanger to make it better. In this study, a heat exchanger was tested by placing a variety of barriers on the field of heat transfer flow and the addition of variations in the flow rate on the  heat  pipe.  This  test  uses  a  aliran  inch  water  flow  pipe  and  a  2.5  inch  iron  tube pipe  and  a  barrier material using aluminum. Based on the test results obtained a graph of varying heat transfer increases in each barrier. Differences in barrier variations and variations in water discharge greatly affect the value of heat transfer results. The purpose of this study was to look for the effectiveness and effect of adding a flow barrier to the performance of heat transfer in a heat exchanger.

## Keywords: Heat Exchanger, Effectiveness of Heat Transfer Heat

## 1.  PENDAHULUAN
Di  dunia  industri,  energi  merupakan  bagian terpenting  dalam  usaha  pengembangannya,  hal  itu menjadikan permasalahan baru mengenai penghematan  energi.  Permasalahan  energi  yang efektif digunakan adalah dengan melihat pemanfaatannya  yang  diharapkan  bisa  lebih ekonomis[1].  Alat  penukar  panas  merupakan  alat yang digunakan untuk melakukan proses pendinginan  secara  maksimal[2].  Alat  penukar kalor  adalah  salah  salah  satu  alat  yang  umum digunakan  dalam  penanganan  energi  didunia industri. Penggunaan fluida pada alat penukar panas adalah pilihan terbanyak dari media yang digunakan untuk  memaksimalkan  kinerja  alat  penukar  panas. Alat penukar panas yang sering digunakan di dalam dunia  industri  perlu  inovasi  untuk  meningkatkan efisiensi cara kerjanya. Alat penukar panas memiliki sistem  kinerja yang  dapat  dikembangkan  lagi  pada proses kerjanya.
Heat  Exchanger adalah  peralatan  yang digunakan  untuk  melakukan  proses  pertukaran kalor antara dua fluida, baik cair (panas atau dingin) maupun  gas,  dimana  fluida  ini  mempunyai temperatur yang berbeda[3] .
Alat  penukar  kalor  merupakan  alat  yang digunakan  untuk  mencari  perbedaan  suhu  diantara dua  buah  benda  dengan  perbedaan  suhu  di  tiap masing-masing  benda  tersebut.  Perpindahan  panas atau pertukaran energi dapat berupa bentuk dengan keasaman  fasanya  atau  dengan  fasa  yang  berbeda (gas ke cair)[4].
Perpindahan  suhu  yang  terjadi  diantara  dua buah  benda  atau  fluida  atau  material  merupakan ilmu  yang  digunakan  untuk  menjelaskan  tentang perpindahan  panas.  Perpindahan  panas  itu  sendiri terjadi  karena  adanya  perbedaan  suhu  diantara keduanya[5].  Perpindahan  suhu  itu  sendiri  akan
terjadi  apabila  dua  buah  benda  bertemu  atau bersinggungan  secara  langsung  maupun  tidak langsung.  Alat  penukar  kalor  adalah  sebuah  alat penukar  atau pemindah panas antar fluida ke  fluida yang  lain  dengan  melewati  sebuah  dinding  sebagai pemisah[6] .
Susunan  segaris  dan  selang  seling  dari  sirip pin  silinder  menunjukkan  peningkatan  perpindahan panas  terhadap  permukaan  halus  (tanpa  sirip). Peningkatan  ini  sebagai  hasil  dari  kenaikan  luasan permukann  perpindahan  panas  dan  turbulensi[7]. Penggunaan  poros  berulir  dapat  menghasilkan perubahan  yang  signifikan  untuk  peningkatan performance  dan  kinerja  dari heat exchanger dengan  berbagai  macam  perubahan  diantara ketinggian  ulir  dan  jarak  pitch  yang  digunakan[8] . Permasalahan  yang  sering  terjadi  pada  alat penukar panas adalah kurang maksimalnya dalam mentransfer  panas  yang  terjadi,  kerja  pompa  yang menjadi  berat  disebabkan  menurunnya  tekanan. Efektivitas  merupakan  bagian  penting  dalam menentukan  karakteristik  dari  alat  penukar  panas dan  digunakan  untuk  melihat  unjuk  kerja  dari  alat penukar  panas  tersebut  inovasi  perubahan  pada parameter dirasa sangat penting guna meningkatkan kinerja  dari  alat  penukar  kalor  itu  sendiri  dan  juga dirasa  mampu  untuk  meningkatkan  efisiensi  pada perpindahan  sebuah  energi  yang  terjadi  pada  aliran fluida[9].
Penelitian  tentang  alat  penukar  panas  atau kalor  telah  banyak  dilakukan  dengan  bermacam- macam  variasi.  Pada  tiap  penelitian  memiliki karakteristik  yang  berbeda-  beda  dengan  variasi yang  juga  berbeda-beda.  Penelitian  yang  telah banyak  dilakukan  memiliki  nilai  efisiensi  dan perbedaan  suhu  yang  beragam.  Pada  umumnya penelitian tentang perpindahan panas menggunakan bahan  dasar  fluida  sebagai  media  uji  coba
perpindahan  panasnya.  Hal  ini  dikarenakan  media fluida sangat mudah didapatkan dan tidak memakan biaya  yang  sangat  besar.  Setiap  variasi  yang dilakukan  pada  penelitian  perpindahan  panas menghasilkan nilai efektifitas yang sangat beragam. Perbedaan  suhu  yang  terjadi  pada  perpindahan panas  merupakan  hal  yang  paling  penting  dalam menyelesaikan  penelitiannya.  Berbagai  macam variasi penghalang yang dibuat hanya memiliki satu tujuan yaitu mencari nilai yang paling efektif dalam proses  pendinginan  pada  alat  penukar  panas  atau kalor (Heat exchanger).
Dilihat  dari  uraian  diatas  dapat  dilakukan sebuah  penelitian  tentang  penambahan  penghalang dan debit air yang bervariasi untuk memaksimalkan proses  pendinginan  suhu  panas  yang  akan  terjadi. Penambahan variasi penghalang tersebut di tempatkan di pipa aliran masuk suhu panas.

## 2.  METODOLOGI PENELITIAN

## Gambar 1.Kerangka pikir penelitian
2.1 Variabel Penelitian
a. Variabel bebas meliputi:
 Variasi penghalang skat
 Variasi penghalang persegi
 Variasi penghalang spiral
 Debit aliran air: 300, 320, 340 ml/detik
(a) Penghalang Skat
(b) Penghalang persegi
(c) Penghalang Spiral
b. Variabel terikat meliputi:
Suhu air masuk dan keluar (aliran panas dan dingin)

## Gambar 2. Skema Alat Pemindah Kalor

## 3.  HASIL DAN DISKUSI
Gambar 3. Grafik perbedaan suhu Grafik pada gambar 3 menunjukkan bahwa semakin  besar  debit  air  maka  beda  suhu  panas yang  terjadi  mengalami  penurunan.  Hal  ini didapat  dari  nilai  maksimum  yang  terjadi  pada variasi  debit  320  ml/dt  pada  penghalang  bentuk persegi    sebesar  0,97ºC.  Sedangkan  nilai minimum terjadi pada variasi debit 340 ml/dt pada penghalang  bentuk  spiral  sebesar  0,09ºC . Beda suhu yang terjadi dipengaruhi alirah arah air yang mengalir pada bidang aliran, sehingga aliran yang semakin  pecah  akan  berpengaruh  besar  terhadap perpindahan panas.
Gambar 4. Grafik efektifitas perpindahan panas Grafik pada  gambar 4 menunjukkan bahwa semakin besar debit air yang mengalir menyebabkan  nilai  efektifitas  semakin  kecil.  Hal ini didapat dari nilai maksimum yang terjadi pada variasi  debit  320  ml/dt  pada  penghalang  bentuk sekat  sebesar  2,92℃,  sedangkan  nilai  minimum terjadi  pada  variasi  debit  340  ml/dt  pada penghalang bentuk spiral sebesar 0,08℃. Efektifitas  merupakan  perbandingan  kalor  dan
minimum  dan  kalor  maksimum  yang  mengalir pada bidang aliran.
Gambar 5. Grafik Perpindahan Panas Grafik pada gambar 5 menunjukkan perpindahan  panas  maksimum  terjadi  pada  variasi debit  0,32  lt/dt  pada  penghalang  bentuk  persegi sebesar  1294,71  j/d,  sedangkan  nilai  minimum terjadi pada variasi debit 0,34 lt/dt pada penghalang bentuk spiral sebesar 130,45 j/d.
Hal  ini  disebabkan  pada  saat  air  melewati bidang  aliran  dengan  variasi  penghalang  bentuk persegi  mengalami  benturan  yang  sangat  keras, sehingga  membuat  perubahan  arah  aliran  air  lebih besar  dan  menghantam  dinding  bidang  yang menghasilkan perpindahan panas yang cukup besar.

## Perbedaan Suhu
Beda suhu yang terjadi pada gambar 4.4 terjadi dipengaruhi  arah  aliran  air  yang  mengalir    pada bidang  aliran,  sehingga  aliran  air  yang  semakin pecah  akan  sangat  berpengaruh  pada  perpindahan panas.  Nilai  perpindahan  panas  akan  semakin  besar bila  aliran    yang  mengalir  semakin  pecah  dan bertabrakan dengan dinding aliran semakin besar.
Gambar 6. Ilustrasi aliran fluida saat melewati penghalang persegi
Gambar 7. Ilustrasi aliran fluida saat melewati penghalang skat
Gambar 8. Ilustrasi aliran fluida saat melewati penghalang spiral
Semakin  besar  aliran  fluida  panas  dalam bidang  aliran  maka  nilai  pendinginan  yang  keluar semakin  kecil,  semakin  kecil  debit  aliran  fluida panas  pada  bidang  aliran,  maka  nilai  pendingan yang  keluar  akan  semakin  besar  dikarenakan  debit suhu  fluida    panas  yang  melewati  bidang  aliran menglami  perubahan  arah  aliran  yang  tidak beraturan,  sehingga  pendinginan  dapat  diredam secara maksimal.

## Efektifitas
Efektifitas  yang  terjadi  pada  setiap  variasi mengalami  perubahan  yang  besar.  Hal  ini  dapat dilihat pada  nilai efektifitas yang terjadi pada debit 340 ml/dt yang mengalami penurunan. Nilai terbesar didapat  pada  variasi  debir  air  320  ml/dt  pada penghalang bentuk plat skat dengan nilai 2,92ºC.
Efektifitas  merupakan  perbandingan  antara kalor minimum dan  kalor maksimum yang mengalir pada  bidang  aliran.  Perbedaan  temperatur  masuk dan  keluarnya  suhu  panas  sangat  berpengaruh  pada besarnya  efektifitas  perpindahan  panas,  baik  pada fluida  dingin  maupun  panas.  Besar  dan  kecilnya nilai  Efektifitas  akan  meningkat  sesuai  besar  dan kecilnya beda temperatur yang terjadi.

## Perpindahan Panas
Pada  gambar    5  menunjukan  bahwa  semakin besar  debit  aliran  maka  perpindahan  panas cinderung  semakin  menurun.  Hal  ini  disebabkan karena  aliran  yang  menghantam  dinding  bidang aliran  dipecah  oleh  plat  variasi  penghalang  kecil, sehingga  benturan  aliran  fluida    terhadap  dinding bidang aliran semakin kecil.
Perpindahan  panas  besar  terjadi  pada  variasi penghalang bentuk Persegi, selanjutnya Segitiga dan terahir  Spiral.  Hal  ini  disebabkan  karena  aliran fluida  yang  menbrak  permukaan  penghalang berbentuk  persegi  menyebabkan  aliran  berbelok menabrak dinding pipa.
Aliran  yang  membawa  suhu  panas  menabrak dinding tersebut kemudian menyebabkan perpindahan panas yang semakin besar.

## 4.  KESIMPULAN DAN SARAN

## Kesimpulan
Berdasarkan  hasil  penelitian  dan  pembahasan diatas  dapat  diambil  beberapa  kesimpulan bahwa:
1. Pengaruh  penghalang  terhadap  laju  aliran fluida  dinilai  sangat  efektif  dalam  proses pendinginan.
2. Fungsi  penghalang  bukan  hanya  menghalangi gerak  aliran  fluida  yang  melewati,  akan  tetapi juga  sebagai  pemecah  arah  aliran  fluida sehingga  aliran  yang  awalnya  lurus  menjadi berbelok  atau  tidak  beraturan  membentur dinding di setiap bidang aliran yang kemudian terjadi perpindahan panas secara maksimal.
3. Variasi  bentuk  penghalang  serta  debit  aliran berpengaruh  terhadap  maksimalnya    proses pendinginan.  Bentuk  variasi  penghalang  yang sangat efektif terdapat pada bentuk persegi.
4. Semakin  besar  debit  aliran  fluida  maka  beda suhu  yang  terjadi  akan  semakin  kecil.  Semakin kecil  debit  aliran  fluida  maka  beda  suhu  yang terjadi akan semakin besar.
5. Perpindahan  panas  terbesar  terjadi  pada  debit 300  ml/dt  dikarenakan  aliran  fluida  yang melewati  dinding  bidang  aliran  menghantam dinding secara maksimal sehingga menghasilkan perpindahan suhu yang besar.

## Saran
Dari  penelitian  ini  masih  membutuhkan  saran  lanjutan yaitu:
1. Penelitian  lanjutan  untuk  mengetahui  jenis material  yang  digunakan  sebagai    penghalang aliran agar lebih efektitif.
2. Penelitian  lanjutan  dengan  merubah  volume dinding  aliran  penghalang  untuk  menghasilkan efisiensi dari perpindahan panas.
3. Penelitian lanjutan dengan mengubah arah aliran fluida panas dan dingin yang divariasikan secara berlawanan.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]. Anonim. 2013, Penukar Kalor
https://www.neliti.com/id/publications/127403
/ studi perhitungan alat penukar kalor tipe shell and  tube  dengan  program  heat  tra,Diunduh Tanggal 20, 01 2019 Jam 21.00 WIB.
[2]. Ardianto  Rino.  2012,    Koefisien  Perpindahan Panas  Pada  Pipa  Bulat.  Teknik  Mesin Universitas Indonesia.
[3]. Awwaludin  Muhammad.  2007,    Analisis Perpindahan Kalor Pada Heat Exchanger Pipa
Ganda  Dengan  Sirip  Berbentuk  Delta.  Teknik
Mesin Universitas Negeri Semarang.
[4]. Hidayatullah  dan  Dwiyantoro.  2014,    Studi Numerik  Pengaruh Baffle Inclination pada Alat  Penukar  Kalor  Tipe  U- Tube terhadap Aliran  Fluida  dan  Perpindahan  Panas.  Jurnal Teknik Pomits. Vol 3 No. 3 Tahun 2014.
[5]. Sulaeman  Satria.  2014,  Analisa  Efektivitas Alat  Penukar  Kalor.  Jurnal    Teknik    Mesin Vol.04, No.01 April 2014.
[6]. Tri  Istanto  dan  Wibawa  Endra  J.  2010,
Karakteristik Perpindahan Panas Dan Penurunan  Tekanan  Sirip-sirip  Pin  Silinder
Tirus  Susunan  dan  Selang  Seling  Dalam Saluran  Segi  Empat.    Jurnal    Teknik  Mesin
Vol.12, No.1 UNS Surakarta.
[7]. Wawan  Trisnadi  P,  Fadelan,  Muh  Malyadi. 2011,  Analisa  Laju  Perpindahan  Panas Counter Flow Heat
Exchanger
Skala Laboratorium  Dengan  Aliran  Berulir.  Jurnal
Teknik Mesin Malang 2011.
[8]. Wigraha  Arya  N.    2015,    Variasi  Kemiringan Sudut Turbulator Terhadap  Laju  Perpindahan Panas  Pada  Alat  Penukar  Kalor  Aliran Berlawanan  ( Counter Flow Heat Exchanger ), Jurnal  Sains  dan  Teknologi  Vol.4  No.2 Universitas  Pendidikan  Ganesha  Singaraja Indonesia.