Fitriani, dkk./ ROTASI, Vol. 25  No. 4  (Oktober  2023) Hal. 23-30

## Perancangan Shell and Tube Heat Exchanger Dengan Fluida Kerja Biogas Palm Oil Mill
Effluent (POME)
Devita Dinda Fitriani a , Dicky Seprianto a , Soegeng Witjahjo a , Ahmad Imam Rifa’i a, *
a Program Studi Teknik Mesin Produksi dan Perawatan, Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Sriwijaya
Jl. Srijaya Negara, Bukit Besar – Palembang 30139
*E-mail: imamrf@polsri.ac.id

## Abstract
Penukar  kalor  tipe shell  and  tube digunakan  pada  industri  pada  proses  pendinginan  maupun  pada proses  pemanasan.  Penukar  kalor  tipe shell  and  tube memiliki  keunggulan  diantaranya:  perawatan yang  mudah,  desain  konstruksi  yang  sederhana,  serta  memiliki  kemampuan  kerja  yang  baik  karena mampu beroperasi pada suhu dan tekanan tinggi, fluida yang korosif. Dalam upaya menemukan ukuran diameter  tube  terbaik  pada  sebuah  desain  penukar  kalor  tipe shell  and  tube yang  akan  digunakan sebagai  pendingin.  Pada  penelitian  ini  penukar  kalor  dirancang  dengan menggunakan  fluida  kerja  air dan Biogas Palm Oil Mill Effluent (POME) serta diameter luar pipa 0,75 inch, 1,0 inch, dan 1,25 inch. Penelitian  dilakukan  untuk  mengetahui  nilai  koefisien  perpindahan  panas  keseluruhan  ( U )  dengan menggunakan  perhitungan  numerik  menggunakan  Kern  Methode  dan  simulasi  pada  software  HTRI. Hasil penelitian menunjukkan bahwa perancangan penukar kalor shell and tube terbaik adalah penukar kalor  dengan  diameter  luar  pipa  0,75  inch  yang  memiliki  nilai over  design sebesar  6.49%.  Sebuah model kemudian akan dikatakan valid apabila nilai over design pada parameter koefisien perpindahan panas bersihnya tidak melebihi 25% dari nilai koefisien perpindahan panas required design .
Kata kunci: shell and tube; penukar kalor; biogas pome; htri

## Abstrak
Shell  and  tube  heat  exchangers  are  used  in  industry  in  the  cooling  process  as  well  as  in  the  heating process.  Shell  and  tube  heat  exchangers  have  advantages  including  easy  maintenance,  simple construction  design,  and  good  workability  because  they  are  able  to  operate  at  high  temperatures  and pressures,  corrosive  fluids.  In  an  effort  to  find  the  best  tube  diameter  size  for  a  shell  and  tube  heat exchanger design to be used as a coolant, in this study the heat exchanger was designed using working fluid water and Biogas Palm Oil Mill Effluent (POME) and a pipe outer diameter of 0.75 inches, 1.0 inches,  and  1.25  inches.  The  research  was  conducted  to  determine  the  value  of  the  net  heat  transfer coefficient (Uc) by using numerical calculations using the Kern Method and simulation on the HTRI software. The results showed that the best shell and tube heat exchanger design was a heat exchanger with an outer diameter of 0.75 inch pipe which had an over design value of 6.49%. A model will then be  said  to  be  valid  if  the  overdesign  value  on  the  net  heat  transfer  coefficient  parameter  does  not exceed 25% of the required design heat transfer coefficient value.
Kata kunci: shell and tube; heat exchanger; pome biogas; htri

## 1. Pendahuluan
Alat  penukar  kalor  memiliki  peran  yang  sangat  penting  dalam  proses  industri  khususnya  untuk  melakukan perpindahan energi termal antara dua atau lebih fluida dengan temperatur yang berbeda. Tipe yang paling umum yang digunakan  pada  industri adalah tipe shell and tube . Tipe ini memiliki konstruksi dengan ciri adanya serangkaian pipa yang  terpasang  pada  sebuah  cangkang  silindris.  Sebelum  memasuki  proses  fabrikasi  perlu  dilakukan  analisis perancangan  yang  matang  sehingga  diperoleh  alat  yang  memiliki  fungsi  operasi  dan  kinerja  yang  maksimal  sesuai dengan tujuan penggunaan alat [1]. Karakteristik perpindahan kalor pada alat penukar kalor pipa ganda telah dilaporkan pada  penelitian  sebelumnya  secara  eksperimental  dan  juga  studi  numerik  dari  perpindahan  kalor  pada  material  logam [2–4]. Peningkatan nilai konduktivitas termal pada fluida kerja  dapat meningkatkan kemampuan dalam memindahkan kalor  secara  signifikan  [5].  Dalkılıç  et  al  2021  melakukan  penelitian  perpindahan  kalor  pada  alat  penukar  kalor  pipa ganda  dengan  menggunakan  air  laut  dan  oli  mesin  sebagai  fluida  kerja  masing-masing  pada  sisi  pipa  dalam  dan annulus .  Aprilian  et  al  2022  melakukan  perancangan shell  and  tube dengan  fluida  kerja  fluida  nano  Fe 3 O 4 dan defenileter. Perancangan dilakukan dengan menggunakan perhitungan matematis. Hasil penelitian menunjukkan bahwa perancangan heat exchanger memiliki  nilai  efektivitas  93%  [6].  (Purnamasari  et  al.,  2021)  Purnamasari  et  al.,  2021
Fitriani, dkk./ ROTASI, Vol. 25  No. 4  (Oktober  2023) Hal. 23-30
merancang  sebuah  alat  penukar  kalor  untuk  aplikasi  produksi nanofibril  cellulose .  Fluida  kerja  yang  digunakan  pada sisi shell dan tube adalah  air.  Suhu  masuk  sisi shell dan tube masing-masing  adalah  30 o C  dan  75 o C.  Penukar  kalor dirancang  menggunakan  113  pipa  dengan  pengaturan  pipa one - pass .  Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa  nilai koefisien perpindahan panas pada sisi tube adalah 135,34 W/m 2 .K. Sedangkan nilai koefisien perpindahan panas pada sisi shell adalah  0,5934  W/m 2 .K  [7].  Perancangan heat  exchanger menggunakan  fluida  kerja  Biogas Palm  Oil  Mill Effluent (POME)  dan  air  yang  digunakan  sebagai  media  pendingin  dilaporkan  oleh  Putra  2017  [8]. Palm  Oil  Mill Effluent (POME) gas sendiri merupakan limbah hasil pengolahan tandan buah kelapa sawit yang memiliki suhu tinggi. Abdillah 2020 melakukan komparasi perancangan heat exchanger menggunakan metode matematis dan simulasi. Hasil perancangan dan perhitungan matematis yang telah dilakukan memiliki nilai perbedaan sebesar 23%. Selanjutnya nilai koefisien perpindahan panas asumsi dan over desain dari perancangan heat exchanger dilaporkan memiliki nilai <30%. Nilai  yang  telah  di  rancang  dapat  memenuhi  standar  perancangan  alat  penukar  kalor  [9].  Damanik  et  al.,  2022 melakukan  analisis  dan  perancangan  penukar  kalor  untuk  memproduksi Methyl  Ethyl  Ketone (MEK).  Analisis dilakukan  pada  material  pipa plate steel SA.  283 Grade  C dengan  ukuran  tube  1,25  inch  dan  jumlah  pipa  302  buah. Hasil penelitian dilaporkan bahwa pada laju aliran fluida 11.000 kg/hr menghasilkan penurunan tekanan sebesar 2.6555 x  10 -4 psia  [10].  Apriandi  et  al  2023  melakukan  penelitian  tentang  perpindahan  panas  dari chiller yang  dilengkapi dengan tube yang memiliki diameter dalam 0,0028 m dan ketebalan 0,001 m dan terbuat dari material tembaga dengan nilai  konduktivitas  termal  386  W/m. o C).  Selanjutnya  material  pada  sisi shell menggunakan  baja karbon.  Fluida panas menggunakan refrigerant R-134-A sedangkan fluida pendingin menggunakan air. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penukar kalor dengan jumlah pipa 152 buah memiliki nilai efektivitas 90% [11]. Abd dan Naji 2017 melaporkan bahwa peningkatan  panjang tube yang  digunakan  untuk  nilai  1,5,  1,83,  2,  2,44,  3,  dan  3,66  m  koefisien  perpindahan  panas keseluruhan heat exchanger meningkat  seiring  dengan  peningkatan  Panjang tube yang  digunakan.  Bilangan Nusselt meningkat  seiring  dengan  peningkatan bilangan Reynolds [12]. Irawan dan  Anggara  2020  telah  melakukan  penelitian mengenai  pengaruh  penggunaan  jumlah tube dan baffle pada  efektivitas    kinerja  dan  koefisien  perpindahan  panas menyeluruh    masing-masing  model  yang  dibuat.  Adapun  penelitiannya  membandingkan  penggunaan  30,  32,  dan  34 buah  tube  serta  6,  8,  dan  10  buah baffle .  Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa  bahwa  berdasarkan  fluida  kerja  yang digunakan jumlah tube dan baffle terbaik adalah sebanyak 34 dan 6 buah [13]. Peningkatan area perpindahan kalor juga dapat dengan menambahkan sisipan pada sisi pipa dalam [14]. Subeno dan Gaos 2020 melakukan optimasi sebuah heat exchanger  tipe  shell  and  tube guna  memenuhi  kebutuhan  pendingin chilli  sauce menggunakan chilled  water . Menggunakan  batasan over  design sebesar  25%,  diperoleh  konstruksi heat exchanger dengan tube sepanjang  2,6m, diameter 0,5 inch menghasilkan nilai koefisien perpindahan panas bersih sebesar 44.93W/m 2 .K [15].
Kebaharuan  dari  penelitian  ini  adalah  perancangan heat exchanger yang  dilakukan  akan  membandingkan  nilai koefisien  perpindahan  panas  menggunakan  pipa  dengan  diameter  luar  pipa  0,75  inch,  1,0  inch,  dan  1,25  inch. Heat exchanger digunakan  untuk  mendinginkan  Biogas Palm Oil Mill Effluent (POME)  dengan  menggunakan  fluida pendingin  air.  Selanjutnya,  perancangan  dilakukan  dengan  menggunakan  perhitungan  metode  Kern  dan  dilanjutkan menggunakan software HTRI Xchanger Suit 9.1 sebagai alat validasi hasil hitung. .
2. Material dan metode penelitian
Shell and tube heat exchanger dirancang  dengan  menggunakan  air  sebagai fluida pendingin yang  mengalir  pada sisi tube .  Sedangkan biogas  Palm  Oil  Mill  Effluent (POME)  yang  mengalir  pada  sisi shell .  Sifat  thermo  fisik  fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1 . Karakteristik fluida kerja Parameter Fluida Dingin Fluida Panas Suhu masuk, T in ( o F ) 44,6 95
Suhu Keluar, T out ( o F ) 53,6 53,6 Laju alir fluida, ( lb/h ) 3377,832 1483,715 Densitas, ρ ( lb/ft 3 ) 62,419 54,687 Panas Jenis, Cp ( btu/lb.F ) 1 0,494914 Konduktivitas Termal, k ( btu/h. ft.F ) 0,3331 0,0156 Viskositas, μ ( lb/ft.h ) 3,459 0,03169 Bilangan Prandtl , Pr 9,45 1 Pressure in (psi) 29,92 29,92
Dimensi material tube yang diteliti adalah material stainless steel 304 (18 Cr, 8 Ni) dengan diameter luar masing- masing adalah, ¾ inch, 1 inch dan 1¼ inch sepanjang 2 m atau 6,562 inch. Karakteristik geometri pipa yang digunakan dapat dilihat pada Tabel 2.
Fitriani, dkk./ ROTASI, Vol. 25  No. 4  (Oktober  2023) Hal. 23-30
Tabel 2 . Karakteristik Geometri DO1 DO2 DO3 Material Tube Stainless Steel 304 (18 Cr, 8 Ni) Konduktivitas Termal, k ( Btu/hr.ft.F)
Diameter Luar Tube, d o (inch) 3/4 1 1 1/4 Diameter Dalam Tube, d i (inch) 0,652 0,902 1,15 Jumlah Tube (Nt) 82 66 51 Diameter Dalam Shell, d s (inch) 12 13,25 15,25 Panjang, L (ft) 6,562 6,562 6,562 Layout 60 60 60 Pitch , pt (inch) 1 1,25 1,5625 Jarak Baffle , B (inch) 3 3,3125 3,8125 Tebal Baffle , (inch) 0,187 0,187 0,25 Laluan Tube, n Pass (pass) 2 2 2 Laluan Shell, N’ (inch) 1 1 1 Baffle Cut, (%) 25 25 25
Parameter dalam perancangan shell and tube heat exchanger memenuhi beberapa constraint dalam standar TEMA ( Tubular  Exchanger  Manufacturers  Association Inc.,  2019).  Setelah  diperoleh  nilai  dan  data  yang  dibutuhkan, dilanjutkan  permodelan  menggunakan  software  HTRI  Xchanger  Suite  versi  9.1.  Hasil  permodelan  ini  digunakan sebagai  validasi  perhitungan  manual.  Parameter  dan  metode  perencanaan shell and tube heat exchanger dapat  dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3 . Parameter dan Metode Perencanaan Bagian Parameter Persamaan Eq Parameter dasar Kesetimbangan energi ( Q )
h h h c c c out in T Cp m T Cp m Q Q
   =    =
dimana Q adalah  perpindahan  energi  ( btu/hr ), m adalah laju aliran fluida ( lb/h ), Cp adalah panas jenis ( btu/lb.F ), ΔT adalah perbedaan suhu inlet dan outlet ( o F )
(1)
Logarithmic mean temperature differenced (LMTD) ) ( ) ( , , , , , , , , ln ) ( ) ( in c out h out c in h T T T T in c out h out c in h T T T T LMTD − − − − − =
dimana, T h,in adalah  suhu  masuk  fluida  panas,  ( o F ) ,  T h,out adalah adalah  suhu  keluar  fluida  panas,  ( o F ), T c,in adalah  suhu masuk fluida dingin, ( o F ), T c,out adalah adalah suhu keluar fluida dingin, ( o F ) (2) Faktor koreksi (P, R) ) ( ) ( ; ) ( ) ( , , , , , , , , in c out c out h in h in c in h in c out c T T T T R T T T T P − − = − − = ) 1 1 ( 2 ) 1 1 ( 2 ln ) 1 ( 1 1 ln 1 2 2 2 + + + − + − + − −     − − + = R R P R R P R PR P R F LMTD m T F T
  =  (3)
Luas  area  perpindahan panas ( A )
m o T UA q  =
m T U q A   =
dimana U adalah  koefisien  perpindah  an  panas keseluruhan ( btu/h.ft 2 .F ) (4)
Layout dan Ukuran Tube Jumlah Tube ( N t )
L d A N o t   =  (5)
Fitriani, dkk./ ROTASI, Vol. 25  No. 4  (Oktober  2023) Hal. 23-30
dimana N adalah  jumlah  tube, A adalah  luas  area perpindahan panas, ( ft 2 ), d o adalah diameter luar pipa, ( ft ) L adalah panjang pipa. ( ft ) Luas permukaan dari total heat exchanger tube (a t ) Pass t t n t a N a ' =
dimana a t adalah a’ t adalah  area  alir  dalam  tube,  ( ft 2 ),
n Pass adalah jumlah pass (6) Laju  aliran  massa  fluida pada tube (G t ) t h a m Gt =
dimana m h adalah  laju  aliran  massa  fluida  panas,  ( lb/h. ft 2 ),  a t adalah  Luas  permukaan  dari  total heat  exchanger tube (ft 2 ) (7) Bilangan Reynolds  i t d Gt  = Re dimana Gt adalah  Laju  aliran  massa  di  dalam  tube ( lb/h.ft 2 ),  d i adalah  diameter dalam  tube  ( inch ), μ adalah viskositas dinamis ( lb/ft.h ) (8) Koefisien perpindahan panas tube (h i ) t d k Jh h tube i i     = 3 1 , Pr
dimana h i adalah  koefisien  perpindahan  panas  konveksi ( btu/h. ft 2 .F), k adalah konduktivitas termal fluida ( btu/h. ft.F ), d i adalah diameter dalam tube ( ft )
(9)
Koefisien perpindahan panas koreksi tube (h io )
tube o tube i i i d d t h h , ,  = 
dimana d o adalah diameter dalam tube ( inch ) (10) Shell Area  aliran  pada shell (A s ) t s s P B C d A   =
dimana d s adalah diameter  shell  ( ft ), C adalah clearance ( ft ), B adalah shell bundle ( ft ), P t adalah pitch tube (12)
Laju  aliran  massa  sisi shell (Gs)
s c A m Gs =
dimana m c adalah laju aliran massa fluida dingin, ( lb/h ), A s adalah area alir shell ( ft 2 ) (13)
Diameter Equivalent (d e )
t d t d P P d o o t t e , 2 1 4 , 2 1 87 , 0 2 ( 4   −  = (14)
Bilangan Reynolds
 Gs di s s  = Re (15) Koefisien perpindahan panas shell s d k Jh h e o    = 3 1 Pr
dimana h o adalah  koefisien  perpindahan  panas  konveksi ( btu/h. ft 2 .F), k adalah konduktivitas termal fluida ( btu/h. ft.F ), d e adalah diameter equivalent (ft) (16) Shell and Tube Koefisien perpindahan panas required design (U req ) dar s Assumption
hitung req Nt U Nt U
tan  = (17)
Koefisien perpindahan panas  keseluruhan  bersih (U c ) steel stainless i o o i o t i o t s s o k r r r r r h r r R R h U         +  +  + + = ln 1 1 1 (18)
Over design (%) % 100
%  − = Assumption Assumption o U U U Difference
(19)

## 3. Hasil Dan Pembahasan

## 3.1 Kesetimbangan Energi (Q)
Kesetimbangan energi ( Q ) diperoleh berdasarkan nilai laju aliran massa pada sisi shell dan tube , panas jenis fluida kerja serta perbedaan suhu pada sisi masuk dan keluar shell and tube heat exchanger . Hasil perhitungan kesetimbangan energi dalam perancangan model shell and tube heat exchanger dihitung menggunakan persamaan (1) sampai (3) yang disajikan pada Tabel 4.
Tabel 4 . Hasil Perhitungan Parameter Dasar
Bagian Parameter Hasil diperoleh Parameter Dasar Kesetimbangan Energi (Q) Q = 30.400,488 lb/hr Logarithmic mean temperature differenced (LMTD) LMTD = 21,23 ⁰F Faktor koreksi (P, R) P = 4,6; R = 0,17 F = 0,83 ∆T m = 17,63 ⁰F
Pada proses kerja fluida yang terlibat diketahui nilai koefisien perpindahan panas yang terjadi adalah pada rentang 10- 50  btu/ft 2 .hr.F.  Oleh  karena  itu,  dipilih  nilai U asumsi sebesar  18btu/ft 2 .hr.F.  Sehingga  Luas  area  perpindahan  panas ( A asumsi ) adalah 95,84 ft 2 .

## 3.2 Jumlah Tube
Pada  penentuan  jumlah  tube  diperoleh  dengan  menggunakan  persamaan  (5),  selanjutnya  hasil  yang  diperoleh  di standarisasi pada standar tube layout buku TEMA. Jumlah tube hitung dan tube standar dapat dilihat pada Tabel 5.
Tabel 5 . Jumlah Tube Hitung dan Tube Standar Outside Diameter (OD tube )’’ ¾ 1 1,25 Estimated Tube Count 74 56 45 Standart Tube Count 82 66 51
Pada  perancangan heat  exchanger  tipe  shell  and  tube dengan  menggunakan  panjang tube yang  sama,  diketahui bahwa semakin kecil diameter tube yang digunakan maka jumlah tube yang dibutuhkan akan semakin banyak, Hal ini diketahui  dari  perancangan heat  exchanger dengan  diameter  tube  0,75  inch  membutuhkan  74  buah tube ;  1  inch membutuhkan 56 buah  tube; dan  1,25  inch  membutuhkan 45  buah tube .  Selanjutnya,  perhitungan  dilanjutkan  dengan hasil  masing-masing  pada  diameter tube yang  berbeda.  Hasil  perhitungan  parameter  pada  area shell dan tube dapat dilihat pada Tabel 6.
Tabel 6. Hasil Perhitungan Parameter pada Area Shell dan Tube
Bagian Parameter Hasil Diperoleh D01 D02 D03 Layout dan Ukuran Tube Luas permukaan dari total heat exchanger tube, a t (ft 2 ) 0,095 0,146 0,1841
Laju aliran massa fluida pada tube , G t ( lb/h, ft 2 ) 35519,8 23066,7 18341,2 Bilangan Reynolds , Re t 558,15 501,25 508,79 Koefisien perpindahan panas tube, h i ( btu/h, ft 2 ,F) 42,77 36,54 27,92 Koefisien perpindahan panas koreksi tube, h io ( btu/h, ft 2 ,F) 37,18 32,95 25,69 Shell Area aliran pada shell, A s (ft 2 ) 0,063 0,061 0,074 Laju aliran massa sisi shell , Gs ( lb/h, ft 2 ) 23739,4 24339,4 20080,1
Fitriani, dkk./ ROTASI, Vol. 25  No. 4  (Oktober  2023) Hal. 23-30
Diameter Equivalent , d e ( ft) 0,0591 0,0592 0,0667 Bilangan Reynolds , Re s 44321,3 45501,4 42274,6 Koefisien perpindahan panas shell , h o ( btu/h, ft 2 ,F) 34,54 34,75 29,92

## 3.3 Perbandingan Nilai Koefisien Perpindahan Panas
Hasil  perhitungan shell  and  tube  heat  exchanger dan  hasil  permodelan software HTRI Xchange 9.1  Koefisien perpindahan panas bersih ( Uc ) dan koefisien perpindahan panas required ( U req ) yang didapat melalui hasil perhitungan manual dan software HTRI dapat dilihat pada Tabel 7.
Tabel 7. Hasil Perhitungan Koefisien Perpindahan Panas, U ( btu/ft 2 ,hr,F) Variasi OD Tube Parameter Data Hitung Data HTRI Deviasi 0,75 Inch U clean 17,69 18,70 0,50 U required 16,13 17,57 0,72 1 Inch U clean 16,05 18,68 1,31 U required 19,08 20,46 0,69 1,25 Inch U clean 13,28 14,61 0,67 U required 15,56 16,84 0,64
Perbedaan hasil  perhitungan manual  dengan  HTRI  ditunjukkan dengan  besar nilai  deviasi  yang  ditampilkan, hal ini terjadi diakibatkan perhitungan yang lebih kompleks pada sifat termodinamika fluida dalam software HTRI, Selain itu perbedaan tingkat ketelitian dalam pembacaan grafik dan pembulatan dapat menjadi penyebab terjadinya beda hasil yang terjadi, Akan tetapi nilai ini masih dapat diterima karena nilainya yang cukup kecil.

## 3.4    Overall Heat Transfer Coefficient (U)
Pada  perancangan heat  exchanger penting  untuk  mengetahui  besar  nilai  koefisien  perpindahan  panas    yang dibutuhkan ( U req ) bagi sebuah model untuk dapat memenuhi nilai perpindahan panas ( Q ) yang akan dilakukan, Adapun nilai koefisien perpindahan panas required ( U req ) yang diperoleh berdasarkan perancangan pada model dengan outside tube diameter sebesar 0,75 inch, 1,0 inch, dan 1,25 inch ditampilkan pada Gambar 1.
Gambar 1. Koefisien Perpindahan Panas Required Desain Hitung dan HTRI
Hasil  penelitian  diperoleh  nilai U req pada  rentang  15-19  btu/ft2h o F,  dalam  hal  ini, U req dihitung  dengan mempertimbangkan besar koefisien perpindahan panas yang terjadi hanya pada tube, Oleh karena itu, besar nilai yang dihasilkan  bergantung  dengan  nilai  bilangan Reynolds yang  dimiliki  masing-masing  model,  Model  dengan  Bilangan Reynolds yang lebih tinggi akan menghasilkan besar nilai koefisien perpindahan panas required design ( U req ) yang lebih tinggi.  Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa  bilangan  Reynolds  perancangan shell  and  tube heat  exchanger dengan diameter  tube  0,75  inch,  1,0  inch  dan  1,25  inch  masing  masing  adalah  558,15,  508,79  dan  501,25.  Semakin  tinggi bilangan Reynolds, nilai koefisien perpindahan panas required design semakin meningkat. Nilai koefisien perpindahan panas required  design untuk  bilangan  Reynolds  558,15,  508,79  dan  501,25  masing-masing  adalah    17,57,  508,79, 501,25  btu/ft 2 .hr.F.  Sebuah  model  heat  exchanger  dikatakan  valid  bahwa  apabila  nilai  koefisien  perpindahan  panas
Fitriani, dkk./ ROTASI, Vol. 25  No. 4  (Oktober  2023) Hal. 23-30
required design ( U req )  mampu  dipenuhi  oleh  nilai  koefisien  perpindahan  panas  keseluruhan  bersih  dengan  nilai over design positif tidak lebih dari 25%.

## Gambar 2 . Over Design
Gambar  2  menunjukkan  nilai over  design tube  diameter  sebesar  0,75  inch  dan  1inch  yang  memiliki  nilai over design positif,  Hal  ini  karena  hanya  dua  model  inilah  yang  nilai  koefisien  perpindahan  panas  bersih  ( U clean )  mampu memenuhi  nilai  kebutuhan  koefisien  perpindahan  panas required ( U req )  dengan  masing-masing  persentase  sebesar 6,48% dan 7,94%. Selanjutnya meninjau dari hal tersebut dapat diambil keputusan model terbaik adalah model dengan diameter tube 0,75 inch, yang memiliki nilai over design positif paling kecil yaitu sebesar 6,49%.

## 4. Kesimpulan
Perancangan  alat  penukar  kalor  tipe shell  and  tube berdasarkan  kenaikan outside diameter  tube  telah  diteliti dengan menggunakan metode kern dan data sheet software HTRI. Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, maka  dapat  disimpulkan  bahwa  perancangan  penukar  kalor shell  and  tube dengan  diameter  luar  pipa  0,75  inch  yang memiliki  nilai over  design sebesar  6,49%,  sehingga  nilai over  design pada  parameter  koefisien  perpindahan  panas bersihnya tidak melebihi 25% dari nilai koefisien perpindahan panas required design .

## Ucapan Terima Kasih
Terima kasih peneliti ucapkan kepada PT. Wiratama Indotech sebagai pihak pemberi data sheet atas penelitian ini.

## Daftar Pustaka
[1]  Iskandar  N,  Aritonang  R.  Analisis  Pengaruh  Modifikasi  Penukar  Panas  Terhadap  Efisiensi  Pendinginan  Oli Gearbox Separator pada Pabrik Semen. Rotasi 2021;23(3):56–63.
[2]  Kristiawan B, Rifa’i AI, Enoki K, Wijayanta AT, Miyazaki T. Enhancing the thermal performance of TiO2/water nanofluids flowing in a helical microfin tube. Powder Technol. 2020 Oct 1;376:254–62.
[3]  Pebralia J, Amri I, Rifa’i AI. Measuring convective heat transfer in a room equipped with an air conditioner. Phys Educ. 2022 Sep 1;57(5).
[4]  Rifa’i AI, Anwar Z, Hidayati B, Dzaky MI, Okviyanto T,. Komparasi Studi Numerik Dan Analitik Konduktivitas Termal Dua Dimensi Pada Kondisi Steady-State. Rotasi. 2023;25(3):16–22.
[5]  Imam  A,  Enoki  K,  Kristiawan  B,  Wijayanta  AT,  Engineering  M,  Jambi  P,  et  al.  Analysis  on  Significance  of Nanofluids as the Working Fluid for Double Tube Heat Exchanger Applications. (5):2–3.
[6]  Aprilia  MP,  Nandiyanto  ABD,  Kurniawan  T,  Fiandini  M,  Ragadhita  R.  Rancangan  Heat  Exchanger  Jenis  Shell And Tube Untuk Produksi Nanopartikel Fe3o4 Skala Industri. Fraction J Teor dan Terap Mat. 2022;2(2):46–52.
[7]  Nur Purnamasari H, Kurniawan T, Bayu Dani Nandiyanto A. Design of Shell and Tube Type Heat Exchanger for Nanofibril Cellulose Production Process. Int J Res Appl Technol. 2021;1(2):318–29.
[8]  Putra I. Studi perhitungan heat exchanger type shell and tube dehumidifier biogas limbah sawit untuk pembangkit listrik tenaga biogas. J POLIMESIN. 2017;15(2):42.
[9]  Aji Abdillah. Perancangan Heat Exchanger Tipe Shell dan Tube Secara Metode Matematis dan Simulasi Software. 2020;20(2):27–34.
[10]  Damanik VGI, Nandiyanto ABD, Kurniawan T. Design Heat Exchanger Type Shell-Tube Mathematically With 2- Butanol Hot Fluid and Cold Fluid Steam for the Production of MEK. J Ilm Widyaiswara. 2022;2(1):1–11.
[11]  Apriandi  MS  N,  Herlambang  YD,  Alfauzi  AS,  Lee  SC.  Shell  and  Tube  Heat  Exchanger  Design:  Utilization  of Wasted Energy in Air Conditioning Systems. Eksergi. 2023;19(2):39.
[12]  Abd  AA,  Naji  SZ.  Analysis  study  of  shell  and  tube  heat  exchanger  for  clough  company  with  reselect  different parameters to improve the design. Case Stud Therm Eng. 2017;10(September):455–67.
[13]  Irawan D, Wibowo M, Anggara Z. Pengaruh Jumlah Tube dan Baffles Terhadap Efektivitas Shell and Tube Heat Exchanger. Semin Nas Penelit dan Pengabdi Kpd Masy Univ Muhammadiyah Metro Indones. 2020;2:254–64.
[14]  Wijayanta AT, Pranowo, Mirmanto, Kristiawan B, Aziz M. Internal flow in an enhanced tube having square-cut twisted tape insert. Energies. 2019;12(2):1–12.
[15]  Subeno A, Gaos YS. Optimasi Desain Alat Penukar Kalor Tipe Shell and Tube Pada Proses Produksi Chili Sauce. Teknobiz J Ilm Progr. 2020;10(1):13–8.