OPTIMASI TEKNO-EKONOMI HEAT EXCHANGER MENGGUNAKAN BEBERAPA TEKNOLOGI OVERALL HEAT TRANSFER COEFFICIENT

HALAMAN JUDUL

TUGAS AKHIR - TF 141581

OPTIMASI TEKNO-EKONOMI HEAT EXCHANGER MENGGUNAKAN BEBERAPA TEKNOLOGI OVERALL HEAT TRANSFER COEFFICIENT SAFIRA NOOR MEIDIANA PUTRI NRP. 2413100126 Dosen Pembimbing Totok Ruki Biyanto, Ph.D Fitri Adi Iskandarianto, M.T

DEPARTEMEN TEKNIK FISIKA Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2017

i

“Halaman ini sengaja dikosongkan”

ii

FINAL PROJECT - TF141581

HEAT EXCHANGER TECHNO-ECONOMIC OPTIMIZATION USING SEVERAL OVERALL HEAT TRANSFER COEFFICIENT TECHNOLOGY SAFIRA NOOR MEIDIANA PUTRI NRP. 2413100 126 Supervisor Totok Ruki Biyanto, Ph.D Fitri Adi Iskandarianto, M.T

DEPARTMENT OF ENGINEERING PHYSICS Faculty of Industrial Technology Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2017

iii

“Halaman ini sengaja dikosongkan”

iv

PERNYATAAN BEBAS PLAGIARISME

Saya yang bertanda tangan dibawah ini : Nama NRP Jurusan/Prodi Fakultas Perguruan Tinggi Nopember

: Safira Noor Meidiana Putri : 2413100126 : Teknik Fisika/S1 Teknik Fisika : Fakultas Teknologi Industri : Institut Teknologi Sepuluh

Dengan ini menyatakan bahwa Tugas Akhir saya yang berjudul “Optimasi Tekno-Ekonomi Heat Exchanger Menggunakan Beberapa Teknologi Overall Heat Transfer Coefficient” adalah benar karya saya sendiri dan bukan plagiat dari karya orang lain. Apabila dikemudian hari terbukti terdapat plagiat pada Tugas Akhir ini maka saya bersedia menerima sanksi sesuai dengan ketentuan yang berlaku. Demikian pernyataan ini saya buat dengan penuh tanggung jawab Surabaya, 20 Januari 2017 Yang Membuat Pernyataan

Safira Noor Meidiana Putri 2413100126

v

.

“Halaman ini sengaja dikosongkan”

vi

“Halaman ini sengaja dikosongkan”

viii

LEMBAR PENGESAHAN OPTIMASI TEKNO-EKONOMI HEAT EXCHANGER MENGGUNAKAN BEBERAPA TEKNOLOGI OVERALL HEAT TRANSFER COEFFICIENT TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik pada Bidang Studi Rekayasa Instrumentasi Program Studi S-1 Departemen Teknik Fisika Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Oleh : SAFIRA NOOR M.P NRP. 2413 100 126 Disetujui oleh Tim Penguji Tugas Akhir : 1. 2. 3. 4. 5.

Totok Ruki Biyanto, S.T., MT., PhD. Fitri Adi Iskandarianto, S.T., M.T. Ir. Purwadi Agus Darwito, M.Sc. Arief Abdurrakhman, S.T., M.T. Dr. Ing. Doty Dewi Risanti, S.T., M.T.

SURABAYA Januari, 2017

ix

..........(Pembimb ing I) ..........(Pembimb ing II) .......... (Ketua Penguji) .......... (Penguji 1) .......... (Penguji 2)

“Halaman ini sengaja dikosongkan”

x

OPTIMASI TEKNO-EKONOMI HEAT EXCHANGER MENGGUNAKAN BEBERAPA TEKNOLOGI OVERALL HEAT TRANSFER COEFFICIENT Nama Mahasiswa NRP Departemen Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II

: Safira Noor Meidiana Putri : 2413 100 126 : Teknik Fisika FTI-ITS : Totok Ruki Biyanto, Ph.D : Fitri Adi Iskandarianto, MT

Abstrak Heat exchanger memiliki peran penting untuk sebuah plant maka dari itu kinerja sebuah heat exchanger di optimalkan secara maksimal untuk mendapatkan hasil yang terbaik. Salah satu penelitian terbaru adalah dengan menambahkan teknologi modern pada sisi shell dan tube. Teknologi modern pada sisi shell dan tube akan memberi keuntungan meningkatkan besaran overall heat transfer coefficient (U). Overall heat transfer coefficient (U) akan mempengaruhi besaran heat transfer area (A), maka dari itu biaya pembuatan dari heat exchanger (HE) juga akan terpengaruh. Namun apabila besaran heat transfer area (A) dibuat sama dengan desain maka besaran heat transfer (Q) akan meningkat sesuai dengan peningkatan overall heat transfer coefficient (U). Besaran heat transfer (Q) yang berubah mempengaruhi cost of energy saving (Se) pada heat exchanger berbeda dengan besaran heat transfer area (A) yang mempengaruhi biaya produksi dari heat exchanger (HE). Untuk itu dilakukan optimasi menggunakan metode generalized reduced gradient (grg) non linear dengan cara menambahkan teknologi pada shell dan tube yang ada seperti internal fins, twisted tape inserts, coil wire insert, dan helical baffles yang akan meningkatkan besaran overall heat transfer coefficient dengan mempertimbangkan harga masing-masing teknologinya. Penelitian pada sebelas heat exchanger ini memperlihatkan bahwa semakin besar heat transfer desain (Q) dengan teknologi konvensional maka semakin besar heat transfer difference (∆Q) antara heat exchanger teknologi konvensional dan heat exchanger teknologi modern. Teknologi yang ada pada sisi shell dan tube mempengaruhi saving dari sebuah heat exchanger dengan twisted tape insert memberikan saving dengan rentang USD 3256222,64 samp ai USD 42091842,21, internal fins USD 4522531,45 sampai USD 58460891,96, helical baffles USD 8449632,33 sampai USD 87691337,94, dan coil wire insert memberikan saving dengan rentang USD 27135188,68 sampai USD 350765351,78. Walaupun harga per unit area yang lebih mahal oleh teknologi modern, tetap memberikan biaya pembuatan heat exchanger yang lebih murah akibat heat transfer area (A) yang semakin hemat, dengan persentase penurunan heat transfer area oleh teknologi twisted tape insert sebesar

xi

26,47% mampu menghemat biaya sebesar 8,09%, teknologi internal fins sebesar 33,33% mampu menghemat biaya sebesar 30,51%, penurunan heat transfer area oleh teknologi helical baffles sebesar 42,86% mampu menghemat biaya sebesar 30,51% dan coil wire insert menurunkan heat transfer area sebesar 75% dan menghemat biaya sebesar 50%. Coil wire insert adalah teknologi terbaik dalam memberikan selisih biaya heat exchanger terbesar (𝐽𝑚𝑎𝑥) dibandingkan teknologi modern yang lain dengan menghemat sebesar 50%.

Kata Kunci: Generalized reduced gradient, Internal fins, Twisted tape Inserts, Helical Baffles dan Coil Wire Inserts

xii

HEAT EXCHANGER TECHNO-ECONOMIC OPTIMIZATION USING SEVERALL OVERALL HEAT TRANSFER COEFFICIENT TECHNOLOGY Name NRP Department Supervisor I Supervisor II

: Safira Noor Meidiana Putri : 2413 100 126 : Department of Engineering Physics : Totok Ruki Biyanto, Ph.D : Fitri Adi Iskandarianto, MT

Abstract Heat exchanger has an important role in a plant so that heat exchanger performance is optimized to get the best result. One of the newest experiment is by adding modern technology on shell and tube side. Modern technology on shell and tube side will give an opportunity by increasing the overall heat transfer coefficient (U). Overall heat transfer coefficient will affect the heat transfer area (A) so that it will cost the heat exchanger price less. But if the heat transfer area remain the same like design heat exchanger so the heat transfer (Q) will increase like in the overall heat transfer coefficient (U). Heat transfer (Q) will affect the saving (Se) in heat exchanger different with heat transfer area (A) which affect the production cost of heat exchanger. So optimization is done by using generalized reduced gradient non linear method by adding internal fins, twisted tape inserts, coil wire insert, and helical baffles which will optimize the overall heat transfer coefficient (U) with considering the production price. This eleven heat exchanger show that the bigger the design heat transfer (Q) is, the bigger the heat transfer difference (∆Q) betwenn conventional technology heat exchanger and modern technology heat exchanger. The technology which attach on the shell and tube side affect the saving of a heat exchanger with twisted tape insert give saving from USD 3256222,64 until USD 42091842,21, internal fins USD 4522531,45 until USD 58460891,96, helical baffles USD 8449632,33 until USD 87691337,94 and coil wire insert gives saving from USD 27135188,68 until USD 35076351,78. Eventough the unit per area price is more expensive by modern technology still give a heat exchanger production cost cheaper because the heat transfer area(A) decreasing with percentage 26,47% by twisted tape insert and could save cost 8,09% , internal fins 33,33% could save cost 30,51%, helical baffle could decreasing heat transfer area 42,86% and save cost 30,51% and coil wire insert decreasing by 75% and save cost by 50%. Coil wire insert is the best technology compare to other modern technology by saving cost 50%.

Keyword: Generalized reduced gradient, Internal fins, Twisted tape Inserts, Helical Baffles dan Coil Wire Inserts

xiii

“Halaman ini sengaja dikosongkan”

xiv

KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah S.W.T, karena rahmat dan hikmat-Nya sehingga penulis diberikan kesehatan, kemudahan, dan kelancaran dalam menyusun laporan tugas akhir ini. Tidak lupa juga penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada keluarga dan para sahabat. Oleh karena dukungan mereka, penulis mampu menyusun laporan tugas akhir yang berjudul: “ OPTIMASI TEKNO-EKONOMI HEAT EXCHANGER

MENGGUNAKAN BEBERAPA TEKNOLOGI OVERALL HEAT TRANSFER COEFFICIENT” Tugas akhir ini merupakan salah satu persyaratan akademik yang harus dipenuhi dalam Program Studi S-1 Teknik Fisika FTIITS. Penulis menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Totok Ruki Biyanto, Ph.D dan bapak Fitri Adi Iskandarianto, MT selaku dosen pembimbing tugas akhir ini, yang selalu memberikan semangat dan ide-ide baru. 2. Agus Muhamad Hatta, ST, MSi, Ph.D. selaku ketua departemen Teknik Fisika ITS. 3. Segenap Bapak/Ibu dosen pengajar di departemen Teknik Fisika - ITS. 4. Papa dan mama yang selalu memberikan penulis motivasi, kebahagiaan dan tidak henti-hentinya memberi doa. 5. Teman dekat penulis Fadilah dan Lidya yang membagi kebahagiaan kepada penulis. 6. Teman-teman perkumpulan Devita, Sari, Brina dan Onya yang memberikan penulis motivasi, kebahagiaan, dan informasi kepada penulis. 7. Teman-teman F48 yang selalu memberikan motivasi kepada penulis. 8. Riza Rifaldy yang membelikan penulis makanan, membantu penulis dan memberikan motivasi. 9. Teman-teman organisasi di luar kampus yang membuat penulis semangat untuk terus menyelesaikan tugas akhir ini

xv

Penulis menyadari bahwa mungkin masih ada kekurangan dalam laporan ini, sehingga kritik dan saran penulis terima. Semoga laporan ini dapat berguna dan bermanfaat bagi penulis dan pihak yang membacanya.

Surabaya,20 Januari 2017 Penulis

xvi

DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ...............................................................i PERNYATAAN BEBAS PLAGIARISME .............................v LEMBAR PENGESAHAN ..................................................vii Abstrak........................................................................................xi Abstract......................................................................................xiii KATA PENGANTAR ..........................................................xv DAFTAR ISI............................................................................xvii DAFTAR GAMBAR...........................................................xix DAFTAR TABEL ...............................................................xxi BAB I PENDAHULUAN........................................................1 1.1. Latar Belakang ............................................................... 1 1.2. Rumusan Masalah .......................................................... 2 1.3. Tujuan ........................................................................... 3 1.4. Lingkup Kerja ................................................................ 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA .............................................5 2.1. Heat Exchanger ............................................................. 5 2.2. Teknologi Modern Overall Heat Transfer Coefficient ....... 6 2.3. Persamaan Steady State Heat Exchanger........................ 10 2.4. Optimasi ...................................................................... 13 BAB III METODOLOGI PENELITIAN .............................21 3.1. Pengambilan Data pada Heat Exchanger........................ 22 3.2. Penentuan Objective Function dan Constraint ................ 22 3.3. Pemodelan Heat Exchanger .......................................... 23 3.4. Perhitungan Selisih Biaya Produksi Heat Exchanger dan Saving ......................................................................... 24 3.5. Optimasi dengan GRG .................................................. 28 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ................................31 4.1. Perhitungan Laju Panas Heat Exchanger........................ 31 4.2. Optimasi Heat Exchanger ............................................. 33 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN..................................63 5.1. Kesimpulan.................................................................. 63 5.2. Saran ........................................................................... 64 DAFTAR PUSTAKA ...........................................................65

xvii

LAMPIRAN A Daftar Simbol.............................................. 67 LAMPIRAN B Grafik Hasil Optimasi Kedua...................... 69 LAMPIRAN C Grafik Hasil Optimasi Pertama................... 81

xviii

DAFTAR GAMBAR Gambar

2.1

Gambar

2.2

Gambar Gambar

2.3 2.4

Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar

2.5 2.6 2.7 3.1 3.2

Gambar

3.3

Gambar

4. 1

Gambar

4. 2

Gambar

4. 3

Gambar

4. 4

Shell and Tube heat Exchanger (Thulukkanam, 2000) ............................................................ 5 Heat exchanger teknologi konvensional (Lei, He, & Li, 2008) ............................................. 6 Internal Fins (Macdonald, 1979)..................... 7 Twisted Tape Inserts (Webb, 1984) ..................................................................... 8 Coil Wire Inserts (Ray & Jhinge, 2014) ........... 8 Helical Baffles (Jayachandriahe, 2015) ............ 9 Diagram alir grg non linear............................. 9 Diagram alir penelitian ................................. 21 Diagram alir perhitungan saving heat exchanger ................................................................... 24 Diagram alir perhitungan selisih biaya heat exchanger.................................................... 26 Grafik perbandingan antara besaran heat transfer difference dan overall heat transfer coefficient dari HE E-1101 ........................... 46 Grafik perbandingan antara besaran heat transfer difference dan saving dari HE E-1101 ................................................................... 47 Grafik perbandingan antara besaran overall heat transfer area dan overall heat transfer coefficient dari HE E-1101 ........................... 59 Grafik perbandingan antara besaran heat transfer area dan biaya heat exchanger dari HE E-1101 ........................................................ 60

xix

“Halaman ini sengaja dikosongkan”

xx

DAFTAR TABEL Tabel

4.1

Tabel

4.2

Tabel

4.3

Tabel

4.4

Tabel

4.5

Tabel

4.6

Tabel

4.7

Tabel

4.8

Tabel

4.9

Tabel

4.10

Tabel

4.11

Tabel

4.12

Tabel

4.13

Tabel

4.14

Tabel

4.15

Tabel

4.16

Proses Input dan Properties pada HE ................................................................... 31 Laju Panas dari Heat Exchanger dengan Teknologi Konvensional............................... 32 Ketersediaan Teknologi dari Heat Exchanger ................................................................... 33 Pengaruh Ketersediaan Teknologi Twisted Tape Inserts Terhadap Nilai U .............................. 34 Pengaruh Ketersediaan Teknologi Internal Fins Terhadap Nilai U ......................................... 35 Pengaruh Ketersediaan Teknologi Coil Wire Inserts Terhadap Nilai U .............................. 36 Pengaruh Ketersediaan Teknologi Helical baffles Terhadap Nilai U............................... 37 Pengaruh Ketersediaan Teknologi Twisted Tape Inserts Terhadap Nilai Q .............................. 38 Pengaruh Ketersediaan Teknologi Internal Fins Terhadap Nilai Q ......................................... 39 Pengaruh Ketersediaan Teknologi Helical baffles Terhadap Nilai Q............................... 41 Pengaruh Ketersediaan Teknologi Coil Wire Inserts Terhadap Nilai Q .............................. 42 Hasil Penghematan Energi HE Menggunakan Twisted Tape Inserts .................................... 44 Hasil Penghematan Energi HE Menggunakan Internal Fins................................................ 45 Hasil Penghematan Energi HE Menggunakan Coil Wire Inserts.............................................. Hasil Penghematan Energi HE Menggunakan Helical Baffles............................................. 45 Pengaruh Ketersediaan Teknologi Twisted Tape Inserts Terhadap Nilai A ............................. 49

xxi

Tabel Tabel Tabel Tabel Tabel

Tabel

Tabel

Tabel

4.17 Pengaruh Ketersediaan Teknologi Internal Fins Terhadap Nilai A ......................................... 50 4.18 Pengaruh Ketersediaan Teknologi Coil Wire Inserts Terhadap Nilai A .............................. 51 4.19 Pengaruh Ketersediaan Teknologi Helical baffles Terhadap Nilai A .............................. 52 4.20 Harga Awal Heat Exchanger........................ 53 4.21 Perbandingan Harga Desain HE dengan Harga HE Setelah Optimasi dengan teknologi Twisted Tape Inserts ................................................ 55 4.22 Perbandingan Harga Desain HE dengan Harga HE Setelah Optimasi dengan teknologi Internal Fins ............................................................ 55 4.23 Perbandingan Harga Desain HE dengan Harga HE Setelah Optimasi dengan teknologi Coil Wire Inserts................................................. 56 4.24 Perbandingan Harga Desain HE dengan Harga HE Setelah Optimasi dengan teknologi Helical Baffles ........................................................ 57

bel 1.1 Jad wal Kerja PraktekNo table of contents entries found............. 2 Tabel 2.1 Karakteristik HRSG ............................................ 25 Tabel 3.1 Ziegler Nichols-Kurva S

xxii

BAB I PENDAHULUAN 1.1.

Latar Belakang Di era yang semakin modern, kebutuhan manusia akan hasil olahan energi semakin meningkat. Maka dari itu didirikan banyak perusahaan agar memenuhi kebutuhan tersebut, namun seiring dengan banyaknya perusahaan yang didirikan akan memberikan dampak pada industri yaitu persaingan ketat di dalamnya. Maka setiap perusahaan akan berlomba-lomba memberikan hasil yang terbaik agar dapat bertahan di dalam industri. Salah satu usaha yang dilakukan perusahaan adalah melakukan optimasi. Lalu setiap proses di industri pastinya membutuhkan heat exchanger. Heat Exchanger adalah alat penukar panas yang dapat digunakan untuk memanfaatkan atau mengambil panas dari suatu fluida untuk dipindahkan ke fluida lain. Proses perpindahan panas ini biasanya terjadi dari fase cair ke fase cair atau dari fase uap ke fase cair. Heat exchanger memiliki peran penting untuk sebuah plant maka dari itu kinerja sebuah heat exchanger di optimalkan secara maksimal untuk mendapatkan hasil yang terbaik. Pada masa kini sudah banyak penelitian untuk meningkatkan performansi dari heat exchanger (HE). Salah satu penelitian terbaru adalah dengan menambahkan teknologi modern pada sisi shell dan tube (Biyanto dkk., 2015). Pada penelitian tersebut teknologi modern yang dipasang pada sisi shell dan tube memberi keuntungan meningkatkan besaran overall heat transfer coefficient (U) namun belum memperhatikan dari segi biaya. Teknologi-teknologi modern pada penelitian tersebut diantaranya adalah internal fins (Macdonald, 1979), twisted tape inserts (Mokkapati dan Lin, 2014), helical baffles (Lei dkk., 2008), dan coil wire inserts (Garcia dkk., 2007). Besaran overall heat transfer coefficient (U) yang meningkat dengan teknologi-teknologi yang akan ditambahkan akan mempengaruhi biaya yang dikeluarkan, maka dari itu

1

2

optimasi kali ini juga mempertimbangkan biayanya maka dari itu dilakukan optimasi tekno-ekonomi. Optimasi tekno-ekonomi termasuk krusial terhadap desain dari suatu proses, fungsinya adalah untuk mengevaluasi pilihan desain dan keuntungan proyek secara keseluruhan agar plant dapat teroptimasi secara ekonomi maupun teknologi. Optimasi tekno-ekonomi sendiri sangat diperhatikan bagi perusahaan besar dalam industri yang bergerak di bidang energi. Overall heat transfer coefficient (U) disini akan mempengaruhi besaran heat transfer area (A) maka dari itu biaya pembuatan dari heat exchanger juga akan terpengaruh. Dengan meningkatkan besaran overall heat transfer coefficient (U) maka akan mampu memberikan penurunan pada heat transfer area (A) pada kondisi yang sama akan memberi penurunan pada biaya heat exchanger (J). Maka dari itu dilakukan optimasi dengan menambahkan teknologi modern pada sisi shell dan tube dengan metode generalized reduced gradien (grg) non linear karena fungsi objektif dan salah satu persamaannya adalah non linear. Hal ini disebabkan oleh besaran log mean temperature difference (LMTD). Besaran overall heat transfer coefficient (U) yang meningkat juga mampu meningkatkan besaran heat transfer (Q) dari sebuah heat exchanger (HE).Besaran heat transfer (Q) yang berubah mempengaruhi saving (Se) pada heat exchanger berbeda dengan besaran heat transfer area (A) yang mempengaruhi biaya produksi dari heat exchanger. Maka dari itu pada laporan akhir kali ini dilakukan optimasi dengan dua skenario yaitu yang pertama dengan mempertimbangkan heat transfer area (A) dan yang kedua mempertimbangkan besaran heat transfer (Q). 1.2. Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang diatas, maka permasalahan yang diambil dalam tugas akhir ini yaitu:

3  Bagaimana hasil optimasi dari heat exchanger dengan mempertimbangkan besaran heat transfer area, heat transfer dan teknologi yang ada ?  Bagaimana hasil saving antara heat exchanger teknologi modern dan heat exchanger teknologi konvensional?  Bagaimana hasil selisih biaya heat exchanger teknologi konvensional dan heat exchanger teknologi modern? 1.3. Tujuan Tujuan dilakukan tugas akhir ini adalah sebagai berikut:  Mengetahui hasil optimasi dari heat exchanger dengan mempertimbangkan besaran heat transfer area, heat transfer dan teknologi yang ada.  Mengetahui hasil saving antara heat exchanger teknologi modern dan heat exchanger teknologi konvensional.  Mengetahui hasil selisih biaya heat exchanger teknologi konvensional dan heat exchanger teknologi modern. 1.4. Lingkup Kerja Adapun lingkup kerja yang diangkat adalah sebagai berikut :  Teknologi yang dipakai pada optimasi kali ini adalah coil wire insert, internal fin, helical baffles, dan twisted tape inserts.  Heat exchanger yang digunakan kali ini adalah tipe shell and tube heat exchanger.

4

“Halaman ini sengaja dikosongkan”

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Heat Exchanger Heat exchanger adalah alat penukar panas yang dapat digunakan untuk memanfaatkan atau mengambil panas dari suatu fluida untuk dipindahkan ke fluida lain. Proses perpindahan panas ini biasanya terjadi dari fase cair ke fase cair atau dari fase uap ke fase cair. Heat exchanger memiliki dua fungsi yaitu memanfaatkan fluida dingin dan menggunakan fluida panas yang didinginkan. Hampir tidak ada panas yang hilang di dalam perpindahan panas. Tipe heat exchanger yang banyak digunakan adalah tipe shell and tube dan tipe double pipe. Gambar 2.1 adalah contoh heat exchanger tipe shell and tube.

Gambar 2. 1 Shell and Tube heat Exchanger (Thulukkanam, 2000) 2.1.1 Shell and Tube Heat Exchanger Heat exchanger yang paling banyak digunakan adalah heat exchanger jenis shell and tube karena shell and tube heat exchanger dapat digunakan pada kondisi tekanan tinggi dan suhu yang tinggi terutama pada proses industri, selain itu banyak digunakan karena industri membutuhkan jumlah hairpin double

5

6 pipe yang cukup banyak. Tipe ini melibatkan tube sebagai komponen utamanya. Salah satu fluida mengalir di dalam tube, sedangkan fluida lainnya mengalir di luar tube. Pipa-pipa tube didesain berada di dalam sebuah ruang berbentuk silinder yang disebut dengan shell, sedemikian rupa sehingga pipa-pipa tube tersebut berada sejajar dengan sumbu shell. Komponenkomponen utama dari heat exchanger tipe shell and tube adalah shell,nozzles, channels, channels covers dan baffles.

Gambar 2.2 Heat exchanger teknologi konvensional (Lei dkk., 2008) Gambar 2.2 adalah gambar dari heat exchanger jenis shell and tube heat exchanger dengan teknologi konvensional dari sisi shell dan tube dari heat exchanger dengan baffle yang dipakai adalah jenis segmental baffle, jenis ini adalah jenis teknologi konvensional. 2.2 Teknologi Modern Overall Heat Transfer Coefficient Untuk meningkatkan overall heat transfer coefficient (U) pada penelitian kali ini dibutuhkan teknologi yang ditambahkan pada sisi tube dan shell heat exchanger. Berikut adalah macam-macam teknologi tersebut yaitu

7 a. Internal Fins Internally finned tube atau internal fins adalah salah satu teknologi yang di dalam tube pada sebuah heat exchanger. Pada sebuah eksperimen didapatkan bahwa dengan menyusun 6 buah fin dengan tinggi 15 mm dan ketebalan 3 mm pada sebuah tube akan menaikkan overall heat transfer coefficient sebesar 52 % (Huq dkk., 1998).

Gambar 2.3 Internal Fins (Macdonald, 1979) Gambar 2.3 adalah gambaran perspektif dari internal fins yang dimasukkan dalam sebuah tube. Hubungan antara fins dan permukaan dinding tube harus erat agar tidak ada jarak diantaranya saat aliran panas melewati. Hal tersebut adalah kriteria yang dibutuhkan agar internal fins dapat bekerja dengan baik. (Macdonald, 1979). b. Twisted tape inserts Teknologi ini memiliki fungsi yang sama, berfungsi meningkatkan overall heat transfer coefficient. Twisted tape insert meningkatkan overall heat transfer coefficient sampai sebesar 35,5 %. Gambar dibawah adalah bentuk dari twisted tape insert (Mokkapati dan Lin, 2014).

8

Gambar 2. 4 Twisted Tape Inserts (Webb, 1984) Gambar 2.4 adalah contoh dari twisted tape inserts yang dimasukkan di dalam sebuah tube. Dengan bentuk twisted tape inserts yang mengulir maka akan membuat gaya sentrifugal terjadi pada alirannya (Webb, 1984). c. Coil wire inserts Salah satu teknologi yang ditambahkan untuk meningkatkan overall heat transfer coefficient pada tube adalah coil wire insert. Coil wire insert adalah salah satu teknologi yang umum digunakan untuk meningkatkan heat transfer. Teknologi coil wire insert memungkinkan peningkatan overall heat transfer coefficient sebesar 300 %. Berikut adalah gambar coil wire inserts (Garcia dkk., 2008).

Gambar 2. 5 Coil Wire Inserts (Ray dan Jhinge, 2014)

9 Gambar 2.5 adalah desain dari coil wire inserts yang berada di dalam tube. Coil wire insert yang berada di dalam tube akan mempercepat flow yang terjebak pada tube bagian pinggir dengan aliran mengulir yang dihasilkan coil wire insert (Ray dan Jhinge, 2014). d. Helical baffles. Helical baffles merupakan salah satu teknologi yang ditambahkan pada shell untuk meningkatkan overall heat transfer coefficient. Tidak hanya meningkatkan overall heat transfer pada heat exchanger, dengan helical baffles mampu mengurangi pressure drop, mengurangi fouling pada shell side, mengurangi bypass effects dan mencegah vibrasi pada alirannya. Teknologi ini mampu memberi peningkatkan pada overall heat transfer coefficient sebesar 75 % dan mengurangi pressure drop 50 % (Lei dkk., 2008). Berikut adalah gambar dari helical baffles

Gambar 2. 6 Helical Baffles (Jayachandriahe, 2015) Gambar 2.6 adalah desain dari helical baffle. Apabila dibandingkan dengan heat exchanger dengan desain segmental baffle, segmental baffle lebih rawan terhadap fouling serta banyak aliran yang bocor yang membuat heat transfer

10 mengalami bypass. Keadaan inilah yang membuat overall heat transfer coefficient kecil (Vishwakarma dan Jain, 2013). Maka dari itu helical baffles akan lebih menguntungkan karena desainnya yang dapat mengurangi bypass dan meningkatkan overall heat transfer coefficient. 2.3 Persamaan Steady State Heat Exchanger Hukum pertama pada ilmu termodinamika harus dipenuhi dahulu untuk prosedur desain heat exchanger. Dengan besaran energi pada aliran fluida panas dan energi pada aliran fluida dingin sama maka didapatkan (Thulukkanam, 2000) (2.1) Qh = Qc dimana, Qh = Panas yang dihasilkan oleh fluida panas (J) Qc = Panas yang dihasilkan oleh fluida dingin (J) Dengan besaran panas yang dihasilkan didapatkan dari persamaan sebagai berikut, Q = M cp (Ti -To )

(2.2)

dimana, Q M cp Ti To

= laju perpindahan panas (J) = massa dari fluida yang mengalir (Kg) = kalor jenis dari fluida (J/Kg.K) = temperatur fluida pada inlet heat exchanger (K) = temperatur fluida pada outlet heat exchanger (K)

Dengan menggabungkan persamaan (2.1) dan persamaan (2.2) maka didapatkan rumus kesetimbangan energi untuk semua

11 two fluid heat exchanger ialah sebagai berikut (Thulukkanam, 2000) Q = M h cp,h (Th,i -Th,o) = M c cp,c (Tc,o -Tc,i )

(2.3)

dimana, M h = massa dari fluida panas yang mengalir (produk)(Kg) cp,h = kalor jenis dari fluida panas (J/Kg.K) Th,i = temperatur fluida panas pada inlet heat exchanger(K) Th,o = temperatur fluida panas pada outlet HE (K) M c = massa dari fluida dingin yang mengalir (crude) (Kg) cp,c = kalor jenis dari fluida dingin (J/Kg.K) Tc,i = temperatur fluida dingin pada inlet HE (K) Tc,o = temperatur fluida dingin pada outlet HE (K) Sebelum melakukan optimasi tentunya harus mencari besaran laju perpindahan panas (Q) dari heat exchanger. Persamaan laju perpindahan panas pada heat exchanger yang berlangsung antara sisi tube dan shell (Thulukkanam, 2000), yaitu Q = U A Tm

(2.4)

dimana,

`

U = overall heat transfer coefficient (J/s.m2 .K) A = overall heat transfer area (m2 ) Tm = log mean temperature difference (K)

2.3.1 Log Mean Temperature Difference (LMTD) LMTD adalah temperatur rata-rata perbedaan antara aliran panas dan aliran dingin (Thulukkanam, 2000). Persamaan dari LMTD adalah 𝑡1 − 𝑡2 𝑇𝑚 = 𝐿𝑀𝑇𝐷 = 𝑡 (2.5) ln⁡( 1 ) 𝑡2

12 𝑡1 = 𝑇ℎ𝑜𝑡⁡𝑖𝑛 − 𝑇𝑐𝑜𝑙𝑑⁡𝑖𝑛

(2.6)

⁡𝑡2 = 𝑇ℎ𝑜𝑡⁡𝑜𝑢𝑡 − 𝑇𝑐𝑜𝑙𝑑⁡𝑜𝑢𝑡

(2.7)

Dengan t1 adalah selisih dari temperatur panas yang masuk dan temperatur dingin yang keluar. Sedangkan t2 adalah selisih temperatur panas yang keluar dan temperature dingin yang keluar. 2.3.1 Overall Heat Transfer Coefficient Salah satu hal penting di dalam perhitungan heat exchanger adalah besaran overall heat transfer coefficient (U). Overall heat transfer coefficient (U) adalah total thermal resistance heat transfer diantara dua cairan. Overall heat transfer coefficient (U) dapat ditentukan dengan menghitung resistance dari besaran konveksi dan konduksi antara cairan yang dipisahkan oleh dinding komposit dan dinding silindris. Pada operasional heat exchanger yang normal biasanya terjadi fouling yang disebabkan oleh beberapa penyebab. Fouling ini mampu meningkatkan resistance dari heat transfer (Incropera, 2011). Hal ini dapat dihindari dengan menambahkan thermal resistance yaitu fouling factor (Rh ). Persamaan (2.8) adalah persamaan dari overall heat transfer coefficient

d o R f ,i d 1  o  U d i hi di dimana, Rf h kw d i o

d  d o ln  o   di   R  1  f ,o 2k w ho

= fouling resistance = heat transfer coefficient (J/s·m²·K) = thermal conductivity pada dinding (kW/m.K) = diameter pipa tube (m) = inlet = outlet

(2.8)

13 Besaran dari overall heat transfer coefficient pada inlet dan outlet dipengaruhi oleh Nusselt number. Hal tersebut dapat dilihat pada persamaan (2.9) (Mokkapati & Lin, 2014). Nu = h d h / k

(2.9)

dimana, Nu = Nusselt number k = thermal conductivity (kW/m.K) d h = diameter pipa yang mengalirkan fluida panas (m) Nusselt number dipengaruhi oleh Reynold number dan Prandtl Number yang dapat dilihat dari persamaan korelasi Dittus-Boelter pada persamaan (2.10) (Mokkapati & Lin, 2014). (2.10) Nu = 0.024 Re 0.8 Pr0.3 dimana, Re = Reynold number Pr = Prandtl number Reynold number dan Prandtl number dipengaruhi oleh viskositas dari fluida. Hal tersebut dapat dilihat pada persamaan (2.11) dan (2.12) (Mokkapati & Lin, 2014). Re = ρ v d h / μ

(2.11)

Pr = cp μ / k

(2.12)

dimana, ρ = massa jenis fluida (Kg/m3 ) v = laju aliran fluida (m/s) μ = viskositas fluida (Kg/m.s) 2.4 Optimasi Optimasi adalah cara untuk meningkatkan kinerja suatu hal hingga mendapatkan keputusan yang terbaik (minimum atau maksimum). Optimasi sendiri memiliki dua teknik yaitu stokastik

14 dan deterministik. Metode stokastik adalah metode optimasi yang terdiri dari variabel-variabel acak (random) yang mempunyai distribusi dan probabilitas sedangkan metode deterministik variabelnya bebas dan keragamannya acak sehingga tidak mempunyai distribusi dalam probabilitas. Data pada heat exchanger sendiri menggunakan teknik optimasi deterministik . Selain pada heat exchanger pada proses yang lain juga bisa dilakukan optimasi dengan tujuan yang sama yaitu meningkatkan kinerja dari suatu hal yang ada di dalam proses tersebut.. Mengurangi material atau energi dan juga biaya adalah fungsi objektif dari optimasi heat exchanger. Optimasi untuk meningkatkan overall heat transfer coefficient dapat menggunakan teknologi yang dipasang pada sisi shell dan tube sebagai tambahan teknologi modern (Biyanto dkk ., 2015). Namun, dengan memasang suatu teknologi tentunya akan memberi tambahan biaya. Tidak hanya menambahkan teknologi, menambahkan besar flow rate juga bisa memberikan optimasi pada heat exchanger. Dengan menambahkan besaran flow rate juga menambahkan biaya pada produksi karena sama saja dengan menambahkan energi pada fan atau pump pada prosesnya . Maka dari itu dilakukan optimasi tekno-ekonomi dimana selain meningkatkan kinerja dari teknologi tetap memperhitungkan biaya yang akan dikeluarkan seperti definisi dari process technoeconomics yaitu dilakukannya proses teknologi adalah untuk mendapatkan keuntungan (Incropera, 2011). Dikarenakan, persamaan yang dipakai pada model heat exchanger adalah model non linear yaitu sesuai dengan persamaan (2.2) dimana log mean temperature difference yang akan membuat persamaan itu model non linear. Maka teknik optimasi yang digunakan harus bisa mengatasi permasalahan non linear. Walaupun banyak metode yang mampu memecahkan masalah non linear namun menurut penelitian oleh Kao generalized reduced gradient (grg) non linear adalah salah satu metode penelitian yang tepat agar mampu menemukan local optimum dari optimasi tersebut.

15 2.4.1 Generalized Reduced Gradient (GRG) Berdasarkan beberapa penelitian Generalized Reduced Gradient (GRG) dan Sequential Quadratic Programming (SQP) adalah dua cara yang terbaik untuk menemukan local optimization (Kao, 1998). Diagram alir optimasi grg non linear ini ditunjukkan pada Gambar 2.7

Gambar 2.7 Diagram alir optimasi grg non linear

16 Pada gambar 2.7 ditunjukkan diagram alir ditunjukkan tahapan dari grg non linear. Generalized reduced gradient non linear atau biasa disebut GRG non linear pertama kali ditemukan oleh Abadie dan Carpentier (Lee dkk., 2004). GRG non linear adalah metode yang berbasis dari sebuah gradien yang akan memecahkan masalah non linear dan menemukan local optimum dari masalah tersebut. Local optimum adalah sebuah solusi setipe yang optimal (maksimal atau minimum). Berbeda dengan global optimum, global optimum adalah sebuah solusi yang optimal dari semua solusi yang ada (Lasdun dkk., 1978). Konsep dari reduced gradient method ini membagi variabel menjadi dua sub variabel yaitu basic variable dan non basic variable. GRG sendiri memiliki konsep implicit variable elimination untuk menyatakan basic variable dengan non basic variable. Maka konstrainnya akan tereliminasi dan space variable hanya untuk non basic variable. Dengan proses diatas maka akan didapatkan solusi yang optimal (Kao, 1998). Dengan mengambil konsep dasar dari non linear programming dapat dituliskan persamaan sebagai berikut (Kao, 1998) Maximize 𝑓(𝑥)

(2.13)

Subject to ℎ𝑖⁡ (𝑥) = ⁡0 , i=1,....,m

(2.14)

Subject to 𝑥𝑙 𝑘 ≤ ⁡ 𝑥 𝑘⁡ ≤ 𝑥𝑢𝑘 k=1,...,n

(2.15)

Berdasarkan persamaan (2.14) 𝑓 (𝑥) adalah objective function dari optimasi ini atau biasa juga disebut criterion function. Sedangkan sesuai dengan persamaan (2.15) ℎ𝑖⁡(𝑥) adalah sebuah konstrain dan jenis konstrain ini adalah equality constraints. Konstrain ini pastinya bekerja dalam suatu daerah maka dapat dilihat pada persamaan (2.15) adalah daerah dari optimasi ini. Dari daerah tersebut apabila vektor hasil dapat memenuhi semua konstrain maka akan didapatkan feasible solution.

17 Sebelum melakukan ke tahap selanjutnya hal yang harus dilakukan adalah mengetahui persamaan dari objective function dan konstrain dari local feasible solution x1 (Kao, 1998).

𝑓̃(𝑥, 𝑥 1 ) = 𝑓 (𝑥𝑖 ) + ∇⁡𝑓(𝑥1 )⁡(𝑥 − 𝑥1 )

(2.16)

ℎ̃𝑖 (𝑥, 𝑥 1 ) = ℎ𝑖 (𝑥𝑖 ) + ∇ℎ𝑖⁡ (𝑥𝑖 )(𝑥 − 𝑥1 )

(2.17)

Dengan besaran i=1,…,m dapat diketahui secara berurutan dari persamaan (2.16) dan persamaan (2.17) persamaan dari objective function dan konstrain local feasible solution. Variabel dari persamaan-persamaan tersebut dapat dibagi menjadi dua subset, satu bagian untuk basic variable dengan simbol 𝑥̂ dan bagian lainnya untuk non basic variable mempunyai simbol 𝑥̅. Lalu dilakukan pembenahan ulang terhadap koefisien ∇ℎ 𝑖(𝑥) pada konstrain menjadi ∇ℎ̂𝑖 (𝑥) dan⁡∇ℎ̅𝑖(𝑥) untuk basic dan non basic variable constraints secara berurutan. Agar dapat melangkah pada tahap selanjutnya perubahan ini dapat dinyatakan dalam bentuk matriks seperti pada persamaan (2.18) dan (2.19) dibawah (Kao, 1998)

𝐵𝑚∗𝑚

∇ℎ̂1 ̂ = ∇ℎ2 ⋮ [∇ℎ̂ 𝑚]

𝐴̅ 𝑚∗(𝑛−𝑚)

̅̅̅1 ∇ℎ ̂ ̅̅̅ = ∇ℎ2 ⋮ ̅̅̅̅ [∇ℎ𝑚 ]

(2.18)

(2.19)

Karena 𝑥1 ⁡adalah feasible solution dari keadaan awal maka sudah pasti menjadi feasible solution dari keadaan yang ingin diketahui. Maka dari persamaan (2.18) apabila konstrain

18 dengan basic dan non basic variables diubah menjadi bentuk matriks maka akan didapatkan

𝑥̂ [𝐵⁡𝐴̅] [ 𝑥̅

−𝑥̂1 ]=0 −𝑥̅̅̅1

(2.20)

Dari persamaan (2.20) diketahui bahwa [B] adalah matriks dari konstrain basic variables dan [A] adalah matriks dari konstrain non-basic variables. Maka dari itu dapat diketahui persamaan akhir dari basic variables pada persamaan (2.21)

𝑥̂ = 𝑥̂ − 𝐵 −1 𝐴̅ (𝑥̅ − 𝑥̅̅̅) 1

(2.21)

Dengan melakukan substitusi basic variables ke dalam objective function seperti pada persamaan (2.16), maka didapatkan hasil pada (2.21) dari subtitusi tersebut yang akan menghilangkan konstrain dan akan didapatkan besaran 𝑑̅ . Setelah itu apabila 𝑥1 ⁡adalah solusi yang optimal maka gradient objective function harus bernilai 0. Maka dari itu dapat diketahui

̃ 𝜕𝑓 ̃ 𝜕𝑥 ̂ 𝜕𝑓 ̃ 𝜕𝑓 = + ̅̅̅ 𝜕𝑥 ̂ 𝜕𝑥 ̅̅̅ ̅̅̅̅̅ 𝜕𝑥 𝜕𝑥 1 ∇𝑓(̅ 𝑥1 ) − ⁡∇𝑓̂(𝑥1 )𝐵 −1 𝐴̅ = 0

(2.22) (2.23)

Persamaan (2.22) adalah turunan parsial dari fungsi objektif maupun konstrain yang akan menghasilkan persamaan reduced gradient seperti pada persamaan (2.23). Apabila persamaan reduced gradient ini memiliki hasil sama dengan vektor 0 maka akan dapat memenuhi Lagrange equation. Apabila tidak maka harus melakukan invers terhadap hasil gradient tersebut agar dapat mengecilkan hasilnya hingga mendekati 0. Dari hasil itu akan didapatkan persamaan (2.24)

𝑑̂ = −𝐵 −1 𝐴̅𝑑̅ Dengan persamaan (2.24) maka didapatkan,

(2.24)

19

̂ 𝑑̂ = [𝑑 ] 𝑑̅

(2.25)

Dari logaritma di atas maka akan didapatkan solusi yang optimal. Dengan 𝑑̂ adalah hasil dari gradien basic variables dan 𝑑̅ adalah hasil dari gradien non basic variables.

20

“Halaman ini sengaja dikosongkan”

BAB III METODOLOGI PENELITIAN Diagram alir dari penelitian ini ditunjukkan pada Gambar (3.1).

Gambar 3. 1 Diagram alir penelitian

21

22 3.1 Pengambilan Data pada Heat Exchanger Penelitian ini dimulai dengan mengumpulkan data pada heat exchanger (HE). Data didapatkan dari sebuah industri pengolahan minyak mentah. Setelah itu mengumpulkan data harga dari heat exchanger berteknologi konvensional dan masingmasing heat exchanger berteknologi modern yaitu harga dari teknologi coil wire insert, twisted tape insert, internal fins dan helical baffle. Data-data ini didapatkan dari vendor-vendor perusahaan engineering procrument dan construction (EPC). 3.2 Penentuan Objective Function dan Constraint Objective function harus ditentukan agar dapat mengetahui ke arah mana penelitian ini dioptimasikan. Optimasi teknoekonomi heat exchanger skenario pertama memiliki objective function saving dari heat exchanger (𝑆𝐸). Persamaan (3.3) adalah persamaan dari saving (𝑆𝐸) dengan unit cost of energy (CE ) sebesar 2.48 USD per GJ. Pemakaian heat exchanger sendiri di estimasikan selama 10 tahun dan dioperasikan 24 jam sehari. Optimasi tekno-ekonomi skenario kedua dengan fungsi objektifnya adalah memaksimalkan selisih biaya heat exchanger. Selisih biaya heat exchanger didapatkan dari hasil perhitungan biaya heat exchanger teknologi konvensional pada persamaan (3.5) dan persamaan (3.6) untuk perhitungan biaya heat exchanger teknologi modern. Selisih biaya heat exchanger didapatkan dari persamaan (3.4). Optimasi pada penelitian kali ini mempunyai dua skenario dengan metode optimasi yang sama yaitu grg non linear. Konstrain pada skenario pertama dan kedua memiliki satu perbedaan yaitu pada skenario pertama konstrainnnya adalah besaran heat transfer area dengan teknologi modern dan besaran heat transfer area teknologi konvensional dijaga agar tetap sama. Pada skenario kedua, konstrain yang berbeda dengan skenario pertama adalah besaran heat transfer teknologi modern dan heat transfer dari teknologi konvensional sama. Sedangkan pada setiap skenario memiliki konstrain yang sama yaitu besaran overall heat transfer coefficient hasil optimasi tidak boleh lebih

23 dari overall heat transfer coefficient maksimum dengan teknologi modern. Selain itu konstrain yang sama dari kedua skenario adalah besaran t1 dan t2 harus lebih kecil atau sama dengan 3. 3.3 Pemodelan Heat Exchanger Pemodelan heat exchanger dilakukan dengan menggunakan persamaan steady state oleh persamaan (3.1) dan persamaan steady state rate equation (3.2). Yaitu dengan persamaan Q = M h cp,h (Th,i -Th,o ) = M c cp,c (Tc,o -Tc,i)

(3.1)

dimana, Mh = massa dari fluida panas yang mengalir (produk)(Kg) cp,h = kalor jenis dari fluida panas (J/Kg.K) Th,i = temperatur fluida panas pada inlet heat exchanger(K) Th,o = temperatur fluida panas pada outlet HE (K) Mc = massa dari fluida dingin yang mengalir (crude) (Kg) cp,c = kalor jenis dari fluida dingin (J/Kg.K) Tc,i = temperatur fluida dingin pada inlet HE (K) Tc,o = temperatur fluida dingin pada outlet HE (K) Apabila laju panas yang masuk sudah sama dengan laju panas yang keluar maka dapat ditentukan laju perpindahan panas pada shell dan tube. Persamaan laju perpindahan panas pada heat exchanger yang berlangsung antara sisi tube dan shell (Thulukkanam, 2000), yaitu Q = U A Tm dimana, U = overall heat transfer coefficient (J/s.m2 .K) A = overall heat transfer area (m2 ) Tm = log mean temperature difference (K)

(3.2)

24 3.4 Perhitungan Selisih Biaya Produksi Heat Exchanger dan Saving Dengan menambahkan teknologi modern pada suatu heat exchanger maka akan didapatkan hasil heat transfer (Q) yang baru ataupun heat transfer area (A) yang baru hal itu diakibatkan oleh besaran U yang berubah akibat teknologi modern. 3.4.1 Perhitungan Saving dari Heat Exchanger Dengan heat transfer yang baru maka mampu didapatkan hasil saving energy. Diagram alir perhitungan saving ditunjukan pada Gambar (3.2).

Gambar 3. 2 Diagram alir perhitungan saving heat exchanger

25 3.4.1.1 Perhitungan Heat Transfer Heat Exchanger Teknologi Konvensional dan Modern Untuk menghitung besaran heat transfer dari heat exchanger teknologi konvensional menggunakan persamaan (2.4). Untuk heat transfer dari heat exchanger teknologi konvensional, besaran U dan A adalah berasal dari heat exchanger teknologi konvensional. Sedangkan untuk menghitung besaran heat transfer dari heat exchanger teknologi modern menggunakan persamaan yang sama yaitu persamaan (2.4) namun besaran U yang dipakai adalah dari heat exchanger teknologi modern dan besaran A maupun LMTD tetap sama seperti heat exchanger teknologi konvensional. 3.4.1.2 Perhitungan Heat Transfer Difference Dengan besaran heat transfer yang berubah akibat diberi tambahan teknologi modern overall heat transfer coefficient maka dapat diketahui selisih heat transfer dari teknologi konvensional dan modern. Melalui persamaan (3.3) didapatkan heat transfer difference dari heat exchanger ∆𝑄 = 𝑄 − 𝑄𝑜𝑝 (3.3) dimana, ∆𝑄 Q 𝑄𝑜𝑝

= selisih heat transfer = heat transfer teknologi konvensional = heat transfer teknologi modern

Persamaan (3.3) menunjukan selisih heat transfer dari heat exchanger teknologi konvensional dan masing-masing heat exchanger berteknologi modern baik itu internal fins, helical baffles, twisted tape inserts, dan coil wire inserts. 3.4.1.2 Perhitungan Saving Untuk menghitung besaran saving yang didapatkan melalui persamaan (3.4)

26 𝑆𝐸 = ⁡ ∆𝑄⁡𝐶𝐸⁡ 𝑡

(3.4)

dimana, 𝑆𝐸 ∆Q CE t

= Saving heat exchanger = selisih heat transfer = cost of unit energy = waktu operasional heat exchanger

3.4.2 Perhitungan Selisih Biaya Heat Exchanger Pada Gambar (3.3) menunjukkan diagram perhitungan dari selisih biaya heat exchanger

Gambar 3. 3 Diagram alir perhitungan selisih biaya heat exchanger

alir

27 Dengan besaran overall heat transfer coefficient yang berubah akan mempengaruhi besaran heat transfer area apabila heat transfer dijaga agar tetap. Besaran heat transfer area ini yang mempengaruhi biaya produksi dari heat exchanger. Dimana dengan perubahan biaya produksi heat exchanger akan menghasilkan selisih biaya heat exchanger. 3.4.2.1 Perhitungan Heat Transfer Area Heat Exchanger Teknologi Konvensional dan Modern Dengan menambahkan teknologi overall heat transfer coefficient akan memberikan besaran heat transfer area yang baru. Maka dari itu besaran heat transfer area pada heat exchanger oleh teknologi modern dihitung kembali dengan persamaan (3.5) 𝐴𝑜 = dimana, 𝐴𝑜 𝑄 𝑈𝑜 𝑇𝑚

𝑄 𝑈𝑜 𝑇𝑚

(3.5)

=Heat transfer area dengan teknologi modern =Heat transfer desain =Overall heat transfer coeficient teknologi modern =Log mean temperature difference

3.4.2.2 Perhitungan Biaya Produksi Heat Exchanger Teknologi Kovensional dan Modern Menghitung biaya heat exchanger dengan teknologi konvensional dapat dilakukan dengan menggunakan persamaan (3.6) dan biaya heat exchanger dengan teknologi modern dengan menggunakan persamaan (3.7). (3.6) 𝐽𝑑 = ⁡ 𝐽𝑎 ⁡𝐴 𝑑 dimana, 𝐽𝑑 𝐽𝑎

=Biaya heat exchanger desain =Biaya heat exchanger awal

28 𝐴𝑑

=Heat transfer area desain 𝐽𝑜𝑝 = ⁡ 𝐽𝑎𝑡 ⁡𝐴𝑜𝑝

(3.7)

dimana, 𝐽𝑜𝑝 𝐽𝑎𝑡 𝐴 𝑜𝑝

=Biaya heat exchanger dengan teknologi =Biaya heat exchanger unit teknologi modern =Heat transfer area dengan teknologi

Persamaan (3.6) adalah persamaan yang digunakan untuk mengetahui biaya yang dikeluarkan oleh heat exchanger dengan teknologi konvensional dimana 𝐽𝑎 ⁡ adalah biaya heat exchanger awal desain per satuan area heat transfer. Begitu pula dengan persamaan (3.7) adalah persamaan yang digunakan untuk mengetahui biaya dari heat exchanger teknologi modern dimana 𝐽𝑎𝑡 adalah biaya heat exchanger awal dengan teknologi modern per satuan area heat transfer, dimana masing-masing teknologi overall heat transfer coefficient mempunyai biaya per satuan area heat transfer berbeda-beda. 3.4.2.2 Perhitungan Selisih Biaya Heat exchanger Karena biaya produksi yang berubah akibat heat transfer area yang berubah maka mampu ditentukan besaran selisih dari biaya produksi heat exchanger tersebut. Selisih biaya heat exchanger tersebut dapat dilihat pada persamaan (3.8) 𝐽𝑚𝑎𝑥 = ⁡⁡ 𝐽𝑑 − ⁡𝐽𝑜𝑝

(3.8)

dimana, 𝐽𝑚𝑎𝑥 ⁡⁡ =Selisih biaya heat exchanger 𝐽𝑑 =Biaya heat exchanger desain 𝐽𝑜𝑝 =Biaya heat exchanger dengan teknologi 3.5 Optimasi dengan GRG Agar mampu menentukan hasil yang optimal baik dari skenario pertama yaitu saving dari heat exchanger dan skenario

29 kedua yaitu selisih biaya heat exchanger. Melalui Gambar 2.7 maka didapatkan diagram alir dari sebuah optimasi menggunakan grg non linear. Dengan fungsi objektif dari skenario pertama adalah saving maka 𝑓(𝑥) pada optimasi skenario pertama ini adalah saving dari heat exchanger dengan nilai 𝑥1 ⁡adalah nilai untuk heat transfer area dengan teknologi, nilai 𝑥 2 adalah nilai untuk overall heat transfer coefficient heat exchanger hasil optimasi, nilai 𝑥3 adalah nilai untuk t1 dan 𝑥 4 adalah nilai untuk t2 . Variabel-variabel ini akan diubah menjadi variable basic dan non basic, diasumsikan variable basic dari optimasi ini adalah 𝑥1 dan variable non-basic dari optimasi kali ini adalah 𝑥 2, 𝑥3 , dan 𝑥 4. Setiap fungsi objektif dan konstrain dicari fungsi derivative. ̅ dan ∇𝑓̂ yaitu secara berurutan variabel basic Lalu didapatkan ∇𝑓⁡ hasil derivative dari fungsi objektif skenario pertama dan variabel non basic dari fungsi objektif skenario pertama. Setelah itu ditentukan 𝐵⁡dan⁡𝐴 ̅ dimana secara berurutan adalah variabel non basic hasil derivative dari konstrain dan variabel basic hasil derivative dari konstrain. Lalu dengan persamaan (2.23) dan dari persamaan (2.24) didapatkan arah dari logaritma tersebut. Nilai feasible solution belum diketahui maka harus diasumsikan dengan harga tertentu untuk masing-masing variabel. Maka setelah mengetahui arah dari logaritma optimasi harus dimasukkan ke dalam persamaan (3.7) dimana 𝑥 𝑡 adalah variabel feasible solution dan 𝛼 𝑡 diasumsikan 1. ̂ (3.9) 𝑥 (𝑡+1) = 𝑥 𝑡 + 𝛼 𝑡 [𝑑] 𝑑̅ Optimasi dengan skenario kedua yang memiliki fungsi objektif selisih biaya heat exchanger maka 𝑓2 (𝑥) adalah variabel untuk fungsi objektif skenario kedua ini dengan nilai 𝑥1adalah nilai untuk heat transfer dengan teknologi, nilai 𝑥 2 adalah nilai untuk overall heat transfer coefficient heat exchanger hasil optimasi, nilai 𝑥3 adalah nilai untuk t1 dan 𝑥 4 adalah nilai untuk t2 . Variabel-variabel ini akan diubah menjadi variable basic dan non basic diasumsikan variable basic dari optimasi ini adalah 𝑥1 dan variable non-basic dari optimasi kali ini adalah 𝑥 2, 𝑥3 , dan

30 𝑥 4. Setiap fungsi objektif dan konstrain dicari fungsi derivative. ̅ dan ∇𝑓̂ yaitu secara berurutan variabel basic Lalu didapatkan ∇𝑓⁡ hasil derivative dari fungsi objektif skenario pertama dan variabel non basic dari fungsi objektif skenario pertama. Setelah itu ditentukan 𝐵⁡dan⁡𝐴 ̅ dimana secara berurutan adalah variabel non basic hasil derivative dari konstrain dan variabel basic hasil derivative dari konstrain. Lalu dengan persamaan (2.23) dan dari persamaan (2.24) didapatkan arah dari logaritma tersebut. Maka setelah mengetahui arah dari logaritma optimasi harus dimasukkan ke dalam persamaan (3.9) dimana 𝑥 𝑡 adalah variabel feasible solution dan 𝛼 𝑡 diasumsikan 1.

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Perhitungan Laju Panas Heat Exchanger Sebelum melakukan optimasi pada heat exchanger (HE), ada beberapa variabel yang harus diketahui terlebih dahulu untuk memenuhi persamaan-persamaan yang dibutuhkan, variabelvariabel ini ada pada Tabel 4.1 Tabel 4.1 Proses Input dan Properties pada HE Tag Aliran Tmasuk Tkeluar Tmasuk Tkeluar LMTD Number massa (o C) (o C) (o C) (o C) Corrected HE (kg/h) Shell Shell Tube Tube (o C) side side side side E-1101 276253,1 140,17 123,42 100,60 118,11 19.64 E-1102

9923,2

138,28

76,78

73,21

87,07

13.64

E-1103

78517

178,08

126,68

80,82

92,87

56.76

E-1104

276253,1

115,75

91,60

84,86

99,84

7.99

E-1105

444820,4

152,54

108,08

99,84

108,49

18.43

E-1106

222327,9

164,40

141,76

131,75

136,71

15.37

E-1107

95224,1

171,97

138,26

124,63

132,35

21.46

E-1108

16284,1

302,27

138,09

132,35

138,89

41.24

E-1109

80098,9

224,09

148,22

140,46

155,82

23.08

E-1110

210089,6

264,60

189,30

155,82

185,38

45.99

E-1111

74411,00

316,69

220,61

189,86

211,77

52.88

Setelah mengetahui properties pada HE, sebelum melakukan optimasi dilakukan pemodelan pada heat exchanger.

31

32 Dengan persamaan (2.2) maka didapatkan hasil pemodelan setiap heat exchanger pada Tabel 4.2 Tabel 4.2 Laju Panas dari Heat Exchanger dengan Teknologi Konvensional Overall Heat Heat heat LMTD Tag transfer transfer Corrected transfer Number rate area coefficient (o C) A Ud HE Q 2 (W/m2 °C) (MW) (m ) E-1101

14,93

1621,60

19,64

468,7

E-1102

4,48

650,03

13.64

453,96

E-1103

2,87

574,46

56.76

87,89

E-1104

4,30

1142,73

7,99

291,48

E-1105

2,50

743,60

18,43

505,08

E-1106

1,41

237,30

15,37

387,52

E-1107

2,23

259,13

21,46

471,10

E-1108

1,89

295,26

41,24

118,12

E-1109

3,76

581,04

23,08

182,62

E-1110

9,66

493,64

45,99

58,46

E-1111

6,35

242,96

52,88

296,05

33 4.2. Optimasi Heat Exchanger Optimasi pada heat exchanger baik pada skenario pertama maupun skenario kedua dilakukan dengan menambahkan teknologi modern pada sisi shell dan tube. Berikut adalah data ketersediaan teknologi modern dan persentase peningkatan overall heat transfer coefficient (U) yang didapat dari teknologi modern tersebut. Tabel 4.3 Ketersediaan Teknologi dari Heat Exchanger Teknologi Heat Exchanger Peningkatan U Twisted Tape Insert 35,5 % Internal Fins 52 % Coil Wire Insert 300 % Helical Baffle 75 % Dengan menggunakan persentase peningkatan besaran U pada Tabel 4.3 maka didapatkan besaran kenaikan U masingmasing sesuai dengan ketersediaan teknologi yang ada. Persentase yang ada pada Tabel 4.3 adalah persentase peningkatan yang paling maksimum dari masing-masing teknologi untuk dicapai oleh heat exchanger. Berikut adalah hasil dari peningkatan besaran U dari masing-masing teknologi baik dari optimasi skenario pertama maupun kedua.

34 Tabel 4.4 Pengaruh Ketersediaan Teknologi Twisted Tape Inserts Terhadap Nilai U Overall Overall Overall Overall heat heat heat heat transfer Tag transfer transfer transfer coefficient Number coefficient coefficient coefficient difference design optimized percentage HE ∆⁡U Uop Ud %U (W/m2 °C) 2 2 (W/m °C) (W/m °C) (%) E-1101 468,7 637,4 168,73 35,50 E-1102 453,96 617,39 163,43 35,50 E-1103 87,89 119,53 31,64 35,50 E-1104 291,48 396,41 104,93 35,50 E-1105 505,08 686,91 181,83 35,50 E-1106 387,52 527,03 139,51 35,50 E-1107 471,10 640,70 169,60 35,50 E-1108 118,12 160,64 42,25 35,50 E-1109 182,62 248,36 65,74 35,50 E-1110 58,46 79,51 21,05 35,50 E-1111 296,05 402,63 106,58 35,50 Pada Tabel 4.4 terdapat perbandingan besaran overall heat transfer coefficient dengan teknologi konvensional dan teknologi twisted tape inserts. Persentase peningkatan pada sebelas heat exchanger yang tersedia memiliki besaran yang sama yaitu 35,5%. Besaran persentase peningkatan tersebut sesuai dengan persentase peningkatan maksimum dari twisted tape inserts yang ada pada Tabel 4.3 yaitu sebesar 35,5%. Maka dari itu berarti optimasi dengan metode grg non linear yang menggunakan teknologi twisted tape inserts mampu meningkatkan besaran overall heat transfer coefficient hingga maksimum.

35 Tabel 4.5 Pengaruh Ketersediaan Teknologi Internal Fins Terhadap Nilai U Overall Overall Overall Overall heat heat heat heat Tag transfer transfer transfer transfer Number coefficient coefficient coefficient coefficient design optimized difference percentage HE Ud Uo %U ∆⁡U (W/m2 °C) (W/m2 °C) (W/m2 °C) (%) E-1101 468,7 703,1 234,35 52,00 E-1102 453,96 680,94 226,98 52,00 E-1103 87,89 131,84 43,95 52,00 E-1104 291,48 437,22 145,74 52,00 E-1105 505,08 757,62 252,54 52,00 E-1106 387,52 581,28 193,76 52,00 E-1107 471,10 706,65 235,55 52,00 E-1108 118,12 177,18 59,06 52,00 E-1109 182,62 273,93 91,31 52,00 E-1110 58,46 87,69 29,23 52,00 E-1111 296,05 444,08 148.03 52,00 Pada Tabel 4.5 terdapat perbandingan besaran overall heat transfer coefficient dengan teknologi konvensional dan teknologi internal fins. Persentase peningkatan pada sebelas heat exchanger yang tersedia memiliki besaran yang sama yaitu 52%. Besaran persentase peningkatan tersebut sesuai dengan persentase peningkatan maksimum dari internal fins yang ada pada Tabel 4.3 yaitu sebesar 52%. Maka dari itu berarti optimasi dengan metode grg non linear yang menggunakan teknologi internal fins mampu meningkatkan besaran overall heat transfer coefficient hingga maksimum.

36 Tabel 4.6 Pengaruh Ketersediaan Teknologi Coil Wire Inserts Terhadap Nilai U Overall Overall Overall Overall heat heat heat heat Tag transfer transfer transfer transfer Number coefficient coefficient coefficient coefficient design optimized difference percentage HE Ud Uo %U ∆⁡U (W/m2 °C) (W/m2 °C) (W/m2 °C) (%) E-1101 468,7 1874,80 1406,10 300,00 E-1102 453,96 1815,84 1361,88 300,00 E-1103 87,89 351,56 263,67 300,00 E-1104 291,48 1165,92 874,44 300,00 E-1105 505,08 2020,32 1515,24 300,00 E-1106 387,52 1550,08 1162,56 300,00 E-1107 471,10 1884,40 1413,30 300,00 E-1108 118,12 472,48 354,36 300,00 E-1109 182,62 730,48 547,86 300,00 E-1110 58,46 233,84 175,38 300,00 E-1111 296,05 1184,20 888,15 300,00 Pada Tabel 4.6 terdapat perbandingan besaran overall heat transfer coefficient dengan teknologi konvensional dan teknologi coil wire inserts. Persentase peningkatan pada sebelas heat exchanger yang tersedia memiliki besaran yang sama yaitu 300%. Besaran persentase peningkatan tersebut sesuai dengan persentase peningkatan maksimum dari coil wire inserts yang ada pada Tabel 4.3 yaitu sebesar 300%. Maka dari itu berarti optimasi dengan metode grg non linear yang menggunakan teknologi coil wire inserts mampu meningkatkan besaran overall heat transfer coefficient hingga maksimum.

37 Tabel 4.7 Pengaruh Ketersediaan Teknologi Helical baffles Terhadap Nilai U Overall Overall Overall Overall heat heat heat heat Tag transfer transfer transfer transfer Number coefficient coefficient coefficient coefficient design optimized difference percentage HE Ud Uo %U ∆⁡U (W/m2 °C) (W/m2 °C) (W/m2 °C) (%) E-1101 468,7 820,2 351,53 75,00 E-1102 453,96 794,43 340,47 75,00 E-1103 87,89 153,81 65,92 75,00 E-1104 291,48 510,09 218,61 75,00 E-1105 505,08 883,89 378,81 75,00 E-1106 387,52 678,16 290,64 75,00 E-1107 471,10 824,43 353,33 75,00 E-1108 118,12 206,71 88,59 75,00 E-1109 182,62 319,59 136,97 75,00 E-1110 58,46 102,31 43,85 75,00 E-1111 296,05 518,09 222,04 75,00 Pada Tabel 4.7 terdapat perbandingan besaran overall heat transfer coefficient dengan teknologi konvensional dan teknologi helical baffles. Persentase peningkatan pada sebelas heat exchanger yang tersedia memiliki besaran yang sama yaitu 75%. Besaran persentase peningkatan tersebut sesuai dengan persentase peningkatan maksimum dari helical baffles yang ada pada Tabel 4.3 yaitu sebesar 75%. Maka dari itu berarti optimasi dengan metode grg non linear yang menggunakan teknologi helical baffles mampu meningkatkan besaran overall heat transfer coefficient hingga maksimum. 4.2.1 Optimasi Pertama Optimasi pertama memiliki skenario dengan fungsi objektif yaitu saving dari heat exchanger dan konstrain yang membedakan adalah besaran heat transfer area teknologi

38 konvensional dan heat transfer area teknologi modern sama. Berikut adalah hasil optimasi dengan menggunakan masingmasing teknologi yang telah ditentukan. Besaran Q didapatkan dari persamaan (2.4) dengan data-data yang telah diketahui dari Tabel 4.4, Tabel 4.5, Tabel 4.6 dan Tabel 4.7 sesuai dengan teknologi modern yang dipakai. Berikut adalah hasil optimasi dengan skenario pertama untuk masing-masing teknologi Tabel 4.8 Pengaruh Ketersediaan Teknologi Twisted Tape Inserts Terhadap Nilai Q Overall Heat Heat Heat heat Tag transfer transfer transfer transfer Number design optimized difference coefficient Q Qo percentage HE ∆Q (MW) (MW) (MW) %U (%) E-1101 14,93 20,30 5,37 35,50 E-1102 4,48 6,09 1,61 35,50 E-1103 2,87 3,90 1.03 35,50 E-1104 4,30 5,85 1,55 35,50 E-1105 2,50 3,40 0,90 35,50 E-1106 1,41 1,92 0,51 35,50 E-1107 2,23 3,03 0.80 35,50 E-1108 1,89 2,57 0,68 35,50 E-1109 3,76 5,11 1,35 35,50 E-1110 9,66 13,14 3,48 35,50 E-1111 6,35 8,63 2,28 35,50 Heat exchanger dengan menggunakan twisted tape inserts mampu memberikan persentase perbedaan heat transfer sebesar 35,50% pada masing-masing heat exchanger. Besaran heat transfer dengan teknologi twisted tape insert didapatkan melalui persamaan (2.4) dan heat transfer difference didapatkan melalui persamaan (3.3). Besaran heat transfer yang meningkat diakibatkan oleh besaran overall heat transfer coefficient yang

39 meningkat sebesar 35,50% akibat teknologi twisted tape inserts yang ditambakan dapat dilihat pada Tabel 4.4. Setiap heat exchanger memiliki besaran heat transfer awal masing-masing. Pada Tabel 4.8 ditunjukkan persentase peningkatan heat transfer (Q) dengan teknologi twisted tape inserts sebesar 35,5% untuk setiap heat exchanger. Maka dari itu yang mempengaruhi besaran heat recovery atau heat transfer difference (∆Q) yang didapatkan adalah heat transfer (Q) awal dari masing-masing heat exchanger. Pada HE E-1106 yaitu heat exchanger yang memiliki heat transfer (Q) terkecil sebesar 1,41 MW menghasil heat transfer difference juga terkecil dibandingkan yang lain yaitu sebesar 0,51 MW. HE E-1101 memiliki heat transfer (Q) terbesar diantara yang lain yaitu sebesar 14,93 MW akan menghasilkan heat transfer difference terbesar yaitu 5,37 MW. Tabel 4.9 Pengaruh Ketersediaan Teknologi Internal Fins Terhadap Nilai Q Heat Heat Heat Q transfer Tag transfer transfer difference rate Number design optimized percentage ∆Q Q Qo HE %Q (MW) (MW) (MW) (%) E-1101 14,93 22,39 7,46 52,00 E-1102 4,48 6,72 2,24 52,00 E-1103 2,87 4,30 1,43 52,00 E-1104 4,30 6,45 2,15 52,00 E-1105 2,50 3,75 1,25 52,00 E-1106 1,41 2,12 0,71 52,00 E-1107 2,23 3,34 1,11 52,00 E-1108 1,89 2,84 0,95 52,00 E-1109 3,76 5,64 1,88 52,00 E-1110 9,66 14,49 4,83 52,00 E-1111 6,35 9,52 3,17 52,00

40 Heat exchanger dengan menggunakan internal fins mampu memberikan persentase peningkatan heat transfer sebesar 52% pada masing-masing heat exchanger. Besaran heat transfer dengan teknologi internal fins didapatkan melalui persamaan (2.4) dan heat transfer difference didapatkan melalui persamaan (3.3). Besaran heat transfer yang meningkat oleh besaran overall heat transfer coefficient yang meningkat sebesar 52% akibat teknologi internal fins yang ditambakan pada sisi shell yang dapat dilihat pada Tabel 4.5. Maka dengan persentase heat transfer yang meningkat sebesar 52% dapat menghemat energi sebesar 52% juga dari heat exchanger berteknologi konvensional. Setiap heat exchanger memiliki besaran heat transfer awal masing-masing. Pada Tabel 4.9 ditunjukkan persentase peningkatan heat transfer (Q) dengan teknologi internal fins sebesar 52% untuk setiap heat exchanger. Maka dari itu yang mempengaruhi besaran heat recovery atau heat transfer difference (∆Q) yang didapatkan adalah heat transfer (Q) awal dari masing-masing heat exchanger. Pada HE E-1106 yaitu heat exchanger yang memiliki heat transfer (Q) terkecil sebesar 1,41 MW menghasil heat transfer difference juga terkecil dibandingkan yang lain yaitu sebesar 0,71 MW. HE E-1101 memiliki heat transfer (Q) terbesar diantara yang lain yaitu sebesar 14,93 MW akan menghasilkan heat transfer difference terbesar yaitu 7,46 MW.

41 Tabel 4.10 Pengaruh Ketersediaan Teknologi Helical baffles Terhadap Nilai Q Overall Heat Heat heat Q Tag transfer transfer transfer difference Number design optimized coefficient ∆Q Q Qo HE percentage (MW) (MW) (MW) %U (%) E-1101 14,93 26,12 11,20 75,00 E-1102 4,48 7,04 3,36 75,00 E-1103 2,87 5,01 2,15 75,00 E-1104 4,30 4,66 3,23 75,00 E-1105 2,50 12,11 1,88 75,00 E-1106 1,41 2,02 4,52 75,00 E-1107 2,23 4,58 1,67 75,00 E-1108 1,89 2,52 1,42 75,00 E-1109 3,76 4,29 2,82 75,00 E-1110 9,66 2,32 7,24 75,00 E-1111 6,35 6,66 4,76 75,00 Heat exchanger dengan menggunakan helical baffles mampu memberikan persentase perbedaan heat transfer sebesar 75% pada masing-masing heat exchanger. Besaran heat transfer dengan teknologi helical baffles didapatkan melalui persamaan (2.4) dan heat transfer difference didapatkan melalui persamaan (3.3). Besaran heat transfer yang meningkat diakibatkan oleh besaran overall heat transfer coefficient yang meningkat sebesar 75% akibat teknologi internal fins yang ditambakan pada sisi shell yang dapat dilihat pada Tabel 4.6. Maka dengan persentase heat transfer yang meningkat sebesar 75% dapat menghemat energi sebesar 75% juga dari heat exchanger berteknologi konvensional. Setiap heat exchanger memiliki besaran heat transfer awal masing-masing. Pada Tabel 4.10 ditunjukkan persentase peningkatan heat transfer (Q) dengan teknologi helical baffles

42 sebesar 75% untuk setiap heat exchanger. Maka dari itu yang mempengaruhi besaran heat recovery atau heat transfer difference (∆Q) yang didapatkan adalah heat transfer (Q) awal dari masing-masing heat exchanger. Pada HE E-1106 yaitu heat exchanger yang memiliki heat transfer (Q) terkecil sebesar 1,41 MW menghasil heat transfer difference juga terkecil dibandingkan yang lain yaitu sebesar 4,52 MW. HE E-1101 memiliki heat transfer (Q) terbesar diantara yang lain yaitu sebesar 14,93 MW akan menghasilkan heat transfer difference terbesar yaitu 11,20 MW. Tabel 4.11 Pengaruh Ketersediaan Teknologi Coil Wire Inserts Terhadap Nilai Q Heat Heat Heat Q Tag transfer transfer transfer difference Number design optimized percentage ∆Q Q Qo %Q HE (MW) (%) (MW) (MW) E-1101 14,93 59.71 44,78 300,00 E-1102 4,48 17.91 13,43 300,00 E-1103 2,87 11.46 8,60 300,00 E-1104 4,30 17.21 12,91 300,00 E-1105 2,50 10.01 7,51 300,00 E-1106 1,41 24.11 4,24 300,00 E-1107 2,23 8.91 6,69 300,00 E-1108 1,89 7.56 5,67 300,00 E-1109 3,76 15.04 11,28 300,00 E-1110 9,66 38.63 28,97 300,00 E-1111 6,35 25.38 19,04 300,00 Heat exchanger dengan menggunakan coil wire inserts mampu memberikan energy saving sebesar 300% pada masingmasing heat exchanger. Besaran heat transfer dengan teknologi coil wire inserts didapatkan melalui persamaan (2.4) dan heat transfer difference didapatkan melalui persamaan (3.3). Besaran

43 heat transfer oleh besaran overall heat transfer coefficient yang meningkat akibat teknologi coil wire inserts yang ditambakan. Setiap heat exchanger memiliki besaran heat transfer awal masing-masing. Pada Tabel 4.11 ditunjukkan persentase peningkatan heat transfer (Q) dengan teknologi twisted tape inserts sebesar 300% untuk setiap heat exchanger. Maka dari itu yang mempengaruhi besaran heat recovery atau heat transfer difference (∆Q) yang didapatkan adalah heat transfer (Q) awal dari masing-masing heat exchanger. Pada HE E-1106 yaitu heat exchanger yang memiliki heat transfer (Q) terkecil sebesar 1,41 MW menghasil heat transfer difference juga terkecil dibandingkan yang lain yaitu sebesar 4,24 MW. HE E-1101 memiliki heat transfer (Q) terbesar diantara yang lain yaitu sebesar 14,93 MW akan menghasilkan heat transfer difference terbesar yaitu 44,78 MW. Hasil besaran heat transfer yang diberi tambahan teknologi modern yaitu internal fins, twisted tape inserts, coil wire inserts dan helical baffles pada sisi shell dan tube akan mengalami peningkatan pada semua heat exchanger. Coil wire insert adalah teknologi modern yang dapat menghasilkan besaran heat transfer paling tinggi dibandingkan dengan teknologi lainnya pada setiap heat exchanger dengan prosentase kenaikan sebesar 300%. Terlihat pada Tabel 4.12 bahwa selisih dari heat transfer yang teroptimasi menggunakan coil wire insert dan teknologi konvensional memiliki perbedaan paling besar dibandingkan dengan teknologi modern lainnya. Sedangkan twisted tape inserts adalah teknologi modern yang memiliki ∆Q terkecil dibandingkan dengan teknologi yang lain dengan peningkatan hanya sebesar 35,50% pada setiap heat exchanger. Apabila diurutkan mulai dari besaran ∆Q terkecil sampai terbesar maka; twisted tape inserts, internal fins, helical baffle dan coil wire inserts. Dengan peningkatan pada internal fins sebesar 50% dan helical baffle sebesar 75% pada semua heat exchanger. Hal ini disebabkan oleh peningkatan Qo secara linier sama dengan peningkatan Uo, semakin besar Uo maka semakin

44 besar peningkatan Qo. Setelah mendapatkan ∆Q dengan persamaan (3.3) akan didapatkan saving dari heat exchanger dari semua heat exchanger Tabel 4.12 Hasil Penghematan Energi HE Menggunakan Twisted Tape Inserts Heat transfer Saving difference Tag Number Se HE ∆Q (USD) (MW) E-1101 5,37 42091842,21 E-1102 1,61 11347623,25 E-1103 1.03 8080386,37 E-1104 1,55 7505280,64 E-1105 0,90 19519369,98 E-1106 0,51 3256222,64 E-1107 0.80 7387976,19 E-1108 0,68 4055823,52 E-1109 1,35 6904671,96 E-1110 3,48 3742264,09 E-1111 10725059,04 2,28

45 Tabel 4.13 Hasil Penghematan Energi HE Menggunakan Internal Fins Q difference Saving Tag Number ∆Q Se HE (USD) (MW) E-1101 7,46 58460891,96 E-1102 2,24 15760587,85 E-1103 1,43 11222758,84 E-1104 2,15 10424000,90 E-1105 1,25 27110236,08 E-1106 0,71 4522531,45 E-1107 1,11 10261078,05 E-1108 0,95 5633088,22 E-1109 1,88 9589822,16 E-1110 4,83 5197589,02 E-1111 3,17 14895915,33 Tabel 4.15 Hasil Penghematan Energi HE Menggunakan Helical Baffles Q difference Saving Tag Number Se ∆Q HE (MW) (USD) E-1101 11,20 87691337,94 E-1102 3,36 23640881,77 E-1103 2,15 16834138,27 E-1104 3,23 15636001,34 E-1105 1,88 40665354,12 E-1106 4,52 6783797,17 E-1107 1,67 15391617,07 E-1108 1,42 8449632,33 E-1109 2,82 14384733,24 E-1110 7,24 7796383,53 E-1111 4,76 22343873,00

46 Dengan menambahkan teknologi modern pada heat exchanger maka akan memberikan penghematan energi pada masing-masing heat exchanger, hal itu akan mempengaruhi biaya yang dikeluarkan atau disebut saving. Saving didapatkan melalui persamaan (3.4) untuk estimasi 10 tahun pemakaian heat exchanger serta semua heat exchanger akan dioperasikan selama 24 jam penuh dalam satu hari. Dengan penghematan biaya terbesar pada heat exchanger yang menggunakan teknologi coil wire insert dan penghematan biaya terkecil pada heat exchanger yang menggunakan teknologi twisted tape insert. Sesuai dengan urutan besaran ∆Q, cost energy heat exchanger memiliki urutan besaran yang sama. Apabila diurutkan mulai dari cost energy paling hemat dari semua heat exchanger, maka twisted tape inserts, internal fins, helical baffles dan coil wire inserts adalah urutannya. 4.2.2 Grafik Optimasi Pertama Hasil yang didapat dengan optimasi menggunakan GRG non linear pada setiap heat exchanger dan setiap teknologi dapat dibuat grafik perbandingan sebagai berikut 1874.77

overall heat transfer coefficient (U)

2000 1500

1000 500

468.7

637.4

703

5.37

7.46

820.2

0 0

11.2

44.78

heat transfer difference (∆Q)

Gambar 4. 1 Grafik perbandingan antara besaran heat transfer difference dan overall heat transfer coefficient dari HE E-1101

47 Pada Gambar 4.1 menjelaskan perbandingan antara heat transfer difference (∆Q) dengan overall heat transfer coefficient (U). Besaran heat transfer difference (∆Q) dari HE E-1101 ini didapatkan dari Tabel 4.8 sampai Tabel 4.11 dan hasilnya didapatkan dari persamaan (3.3). Dengan titik paling kiri adalah HE E-1101 dengan teknologi konvensional selanjutnya titik kedua adalah HE E-1101 dengan teknologi twisted tape insert lalu selanjutnya dengan heat exhanger (HE) yang sama menggunakan teknologi internal fins setelah itu berada di samping kanannya adalah heat exchanger E-1101 yang menggunakan teknologi helical baffle dan yang terakhir adalah HE E-1101 menggunakan teknologi coil wire insert. Hal itu diakibatkan oleh meningkatnya overall heat transfer coefficient (U) oleh teknologi yang mempengaruhi besaran heat transfer yang teroptimasi dan hal itu yang mengakibatkan heat transfer difference meningkat. 400000000

350765351.8

350000000

saving (Se)

300000000 250000000 200000000

87689848.85

150000000 58459899.24 42091127.45

100000000 50000000

0

0

0

5.37 7.46 11.2 44.78 heat transfer difference (∆Q )

Gambar 4. 2 Grafik perbandingan antara besaran heat transfer difference dan saving dari HE E-1101 Pada Gambar 4.2 menjelaskan perbandingan antara heat transfer difference (∆Q) dengan saving (Se). Sedangkan besaran saving (Se) dari heat exchanger akibat penghematan energi didapatkan dari persamaan (3.4) dengan hasil optimum yang

48 didapatkan melalui optimasi menggunakan metode grg non linear ditunjukkan pada Tabel 4.12 sampai Tabel 4.15 untuk masingmasing teknologinya. Pada gambar 4.2 terlihat bahwa seiring dengan meningkatnya heat transfer difference (∆Q) pada sebuah heat exchanger akan memberikan peningkatan pada saving (Se). Dengan teknologi konvensional heat exchanger tidak mampu memberikan saving (Se) karena tidak ada perubahan heat transfer (∆Q) pada heat exchanger dengan teknologi konvensional. Maka dari itu dapat terlihat pada Gambar 4.1 bahwa sesuai dengan peningkatan overall heat transfer coefficient maka akan memberikan heat transfer difference (∆Q) yang meningkat juga dan berpengaruh pada besaran cost of energy saving terlihat pada Gambar 4.2. Dengan urutan terkecil sampai terbesar adalah HE E1101 dengan teknologi konvensional, dengan teknologi twisted tape insert, dengan teknologi internal fins, dengan teknologi helical baffle dan yang terakhir peningkatan signifikan pada coil wire insert. HE E-1102, HE E-1103, HE E-1104, HE E-1105, HE E1106, HE E-1107, HE E-1108, HE E-1109, HE E-1110 dan HE E-1111 memiliki trend line yang sama dengan tata aturan yang sama seperti pada grafik HE E-1101 dan dapat dilihat pada lampiran C. 4.2.3 Optimasi Kedua Optimasi kedua dilakukan dengan metode generalized reduced gradient (grg) non linear yang memiliki skenario yaitu fungsi objektifnya adalah selisih biaya heat exchanger dan konstrain yang membedakan dengan optimasi skenario pertama adalah besaran heat transfer dari heat exchanger berteknologi konvensional dan heat transfer heat exchanger berteknologi modern memiliki besaran yang sama.

49 Tabel 4.16 Pengaruh Ketersediaan Teknologi Twisted Tape Inserts Terhadap Nilai A Heat Heat Heat Heat transfer transfer transfer Tag transfer area area area Number area optimized difference percentage A HE Ao %A ∆A (m2 ) (m2 ) (m2 ) (%) E-1101 1621,60 1192,35 429,23 26,47 E-1102 650,03 477,96 172,07 26,47 E-1103 574,46 422,39 152,06 26,47 E-1104 1142,73 840,24 302,49 26,47 E-1105 743,60 546,76 196,84 26,47 E-1106 237,30 174,49 62,81 26,47 E-1107 259,13 190,54 68,59 26,47 E-1108 295,26 217,11 78,16 26,47 E-1109 581,04 427,24 153,80 26,47 E-1110 493,64 362,97 130,67 26,47 E-1111 242,96 178,65 64,31 26,47 Heat exchanger dengan menggunakan teknologi twisted tape inserts mampu memberikan penurunan besaran heat transfer area sebesar 26,47% pada setiap heat exchanger, hal ini diakibatkan oleh besaran overall heat transfer coefficient yang meningkat pada setiap heat exchanger. Dengan overall heat transfer coefficient yang meningkat akibat teknologi twisted tape inserts yang ditambahkan maka mampu memberi besaran heat transfer area yang baru dan lebih kecil. Besaran heat transfer area tersebut didapatkan melalui persamaan (3.5). Dengan menambahkan twisted tape inserts pada heat exchanger baru akan memberikan keuntungan karena heat exchanger dengan teknologi ini akan mempunyai besaran heat transfer area lebih kecil dibandingkan sebelumnya.

50 Tabel 4.17 Pengaruh Ketersediaan Teknologi Internal Fins Terhadap Nilai A Heat Heat Heat Heat transfer transfer transfer Tag transfer area area area Number area optimized difference percentage A HE Ao %A ∆A (m2 ) (m2 ) (m2 ) (%) E-1101 1621,60 1081,07 540,52 33,33 E-1102 650,03 433,35 216,68 33,33 E-1103 574,46 382,97 191,49 33,33 E-1104 1142,73 761,82 380,91 33,33 E-1105 743,60 495,73 247,87 33,33 E-1106 237,30 158,20 79,10 33,33 E-1107 259,13 172,75 86,38 33,33 E-1108 295,26 196,84 98,42 33,33 E-1109 581,04 387,36 193,68 33,33 E-1110 493,64 329,09 164,55 33,33 E-1111 242,96 161,97 80,99 33,33 Heat exchanger dengan menggunakan teknologi internal fins mampu memberikan penurunan besaran heat transfer area sebesar 33.33% pada setiap heat exchanger, hal ini diakibatkan oleh besaran overall heat transfer coefficient yang meningkat pada setiap heat exchanger. Dengan besaran overall heat transfer coefficient yang meningkat akibat teknologi internal fins yang ditambahkan maka mampu memberi besaran heat transfer area yang baru dan lebih kecil. Besaran heat transfer area tersebut didapatkan melalui persamaan (3.5). Internal fins pada heat exchanger baru akan memberi keuntungan yaitu besaran heat transfer area yang kecil dibandingkan dengan heat transfer area dengan teknologi konvensional.

51 Tabel 4.18 Pengaruh Ketersediaan Teknologi Coil Wire Inserts Terhadap Nilai A Heat Heat Heat Heat transfer transfer transfer transfer Tag area area area area Number optimized difference percentage A HE Ao %A ∆A (m2 ) (m2 ) (m2 ) (%) E-1101 1621,60 405,40 1216,20 75,00 E-1102 650,03 162,61 487,52 75,00 E-1103 574,46 143,61 430,85 75,00 E-1104 1142,73 285,68 857,05 75,00 E-1105 743,60 185,90 557,70 75,00 E-1106 237,30 59,32 177,98 75,00 E-1107 259,13 64,78 194,35 75,00 E-1108 295,26 73,82 221,45 75,00 E-1109 581,04 145,26 435,78 75,00 E-1110 493,64 123,41 370,23 75,00 E-1111 242,96 60,74 182,22 75,00 Heat exchanger dengan menggunakan teknologi coil wire inserts mampu memberikan penurunan besaran heat transfer area sebesar 75% pada setiap heat exchanger, hal ini diakibatkan oleh besaran overall heat transfer coefficient yang meningkat pada setiap heat exchanger. Dengan overall heat transfer coefficient yang meningkat akibat teknologi coil wire inserts yang ditambahkan maka mampu memberi besaran heat transfer area yang baru dan lebih kecil. Besaran heat transfer area tersebut didapatkan melalui persamaan (3.5). Pada Tabel 4.6 terlampir peningkatan dari besaran overall heat transfer coefficient heat exchanger yang menggunakan teknologi coil wire inserts terlihat dibandingkan dengan heat exchanger teknologi modern yang lain, heat exchanger dengan teknologi coil wire inserts memberikan besaran U terbesar. Yang

52 dapat mempengaruhi besaran heat transfer area dari heat exchanger baru berbeda jauh dari heat transfer area heat exchanger desain Tabel 4.19 Pengaruh Ketersediaan Teknologi Helical baffles Terhadap Nilai A Heat Heat Heat Heat transfer transfer transfer Tag transfer area area area Number area optimized difference percentage A HE Ao %A ∆A (m2 ) (m2 ) (m2 ) (%) E-1101 1621,60 926,63 694,97 42,86 E-1102 650,03 162,51 278,58 42,86 E-1103 574,46 328,26 246,20 42,86 E-1104 1142,73 652,99 489,74 42,86 E-1105 743,60 424.,91 318,69 42,86 E-1106 237,30 135,60 101,70 42,86 E-1107 259,13 148,07 111,06 42,86 E-1108 295,26 168,72 126,54 42,86 E-1109 581,04 332,02 249,02 42,86 E-1110 493,64 282,08 211,56 42,86 E-1111 242,96 138,83 104,13 42,86 Heat exchanger dengan menggunakan teknologi helical baffles mampu memberikan penurunan besaran heat transfer area sebesar 42,86% pada setiap heat exchanger, hal ini diakibatkan oleh besaran overall heat transfer coefficient yang meningkat pada setiap heat exchanger. Dengan overall heat transfer coefficient yang meningkat akibat teknologi helical baffles yang ditambahkan pada sebuah heat exchanger maka mampu memberi besaran heat transfer area yang baru dan lebih kecil. Besaran heat transfer area tersebut didapatkan melalui persamaan (3.5). Sebelum melakukan optimasi harus mengetahui harga awal atau harga per satuan luas dari heat exchanger agar dapat

53 dibandingkan dengan heat exchanger dengan berbagai macam teknologi yang dapat dilihat pada Tabel 4.2 Tabel 4.20 Harga Awal Heat Exchanger Teknologi Heat Exchanger Harga HE setiap satuan m2 (USD) Konvensional 359,77 Internal Fins 375 Coil Wire Insert 719,54 Helical Baffle 437,50 Twisted Tape Insert 449,71 Harga dari tiap-tiap teknologi modern HE bermacammacam sesuai dengan tingkatan teknologinya. Harga dari masing-masing teknologi modern ini memiliki urutan harga paling murah sampai yang paling mahal adalah teknologi internal fins, helical baffles, twisted tape inserts dan coil wire inserts. Sedangkan teknologi konvensional adalah teknologi yang paling murah diantara semua teknologi modern. Untuk menghitung biaya dari heat exchanger teknologi konvensional maka menggunakan persamaan (3.6) dan biaya dari heat exchanger teknologi modern menggunakan persamaan (3.7). Perubahan biaya tersebut dapat memberikan selisih biaya, yang dapat dihitung melalui persamaan (3.8) setelah itu dilakukan optimasi menggunakan grg non linear agar hasilnya optimum. Berikut adalah perbandingan harga dari heat exchanger desain dengan harga dari heat exchanger berteknologi modern yang optimum.

54 Tabel 4.21 Perbandingan Harga Desain HE dengan Harga HE Setelah Optimasi dengan teknologi Twisted Tape Inserts Selisih Harga Harga Persentase biaya Tag HE HE Biaya HE maksimum Number %J desain optimasi Jmax Jd Jop HE (USD) (USD) (USD) (USD) E-1101 E-1102 E-1103 E-1104 E-1105 E-1106 E-1107 E-1108 E-1109 E-1110 E-1111

583395,83 233857,09 206670,02 411114,03 267522,00 85372,47 93226,16 106226,07 209039,21 177594,69 87408,55

536214,77 214944,33 189955,96 377865,95 245886,65 78468,13 85686,67 97635,23 192133,55 163232,05 80339,55

47181,06 18912,76 16714,06 33248,09 21635,35 6904,34 7539,49 8590,84 16905,66 14362,64 7069,01

8,09 8,09 8,09 8,09 8,09 8,09 8,09 8,09 8,09 8,09 8,09

Pada Tabel 4.21 terlihat dengan menambahkan teknologi twisted tape insert mampu menurunkan biaya pada masingmasing heat exchanger, hal ini disebabkan oleh besaran heat transfer area yang menurun akibat teknologi twisted tape insert yang memberikan peningkatan pada besaran overall heat transfer coefficient masing-masing heat exchanger oleh karena itu dengan optimasi mampu dihasilkan biaya penghematan biaya heat exchanger masing-masing sebesar 8,09% dibandingkan dengan heat exchanger pada desain awal yaitu dengan menggunakan teknologi konvensional karena heat exchanger dengan teknologi twisted tape insert memberikan penurunan heat transfer area sebesar 26,47% pada masing-masing heat exchanger terlihat pada Tabel 4.16.

55 Tabel 4.22 Perbandingan Harga Desain HE dengan Harga HE Setelah Optimasi dengan teknologi Internal Fins Selisih Harga Harga Persentase biaya Tag HE HE Biaya HE maksimum Number %J desain optimasi Jmax Jd Jop HE (USD) (USD) (USD) (USD) E-1101 E-1102 E-1103 E-1104 E-1105 E-1106 E-1107 E-1108 E-1109 E-1110 E-1111

583395,83 233857,09 206670,02 411114,03 267522,00 85372,47 93226,16 106226,07 209039,21 177594,69 87408,55

405399,50 162506,38 143614,19 285681,55 185900,00 59323,90 64782,50 73816,08 145260,54 123409,86 60739,86

177996,33 71350,70 63055,82 125432,48 81622,00 26046,99 28443,66 32409,98 63778,67 54184,83 26668,69

30,51 30,51 30,51 30,51 30,51 30,51 30,51 30,51 30,51 30,51 30,51

Pada Tabel 4.22 terlihat dengan menambahkan teknologi internal fins mampu menurunkan biaya pada masing-masing heat exchanger, hal ini disebabkan oleh besaran heat transfer area yang menurun akibat teknologi internal fins yang memberikan peningkatan pada besaran overall heat transfer coefficient masing-masing heat exchanger oleh karena itu dengan optimasi mampu dihasilkan biaya penghematan biaya heat exchanger masing-masing sebesar 30,51% dibandingkan dengan heat exchanger pada desain awal maupun heat exchanger dengan teknologi twisted tape insert karena heat exchanger dengan teknologi internal fins memberikan penurunan heat transfer area sebesar 33,33% pada masing-masing heat exchanger terlihat pada Tabel 4.17.

56 Tabel 4.23 Perbandingan Harga Desain HE dengan Harga HE Setelah Optimasi dengan teknologi Coil Wire Inserts Selisih Persentase Harga HE Harga HE biaya Tag Biaya HE desain optimasi maksimum %J Number Jd Jop Jmax HE (USD) (USD) (USD) (USD) E-1101 E-1102 E-1103 E-1104 E-1105 E-1106 E-1107 E-1108 E-1109 E-1110 E-1111

583395,83 233857,09 206670,02 411114,03 267522,00 85372,47 93226,16 106226,07 209039,21 177594,69 87408,55

291706,11 105095,09 103338,71 103338,71 369952,67 55874,60 50182,91 40410,24 68048,17 12201,56 26195,37

291690.43 128763.60 103332.47 103332.47 41162.73 211647.40 35189.56 52815.93 38176.34 196836.88 151399.52

50,00 50,00 50,00 50,00 50,00 50,00 50,00 50,00 50,00 50,00 50,00

Pada Tabel 4.23 terlihat dengan menambahkan teknologi coil wire inserts mampu menurunkan biaya pada masing-masing heat exchanger, hal ini disebabkan oleh besaran heat transfer area yang menurun akibat teknologi coil wire insets yang memberikan peningkatan pada besaran overall heat transfer coefficient masing-masing heat exchanger oleh karena itu dengan optimasi mampu dihasilkan biaya penurunan biaya heat exchanger masing-masing sebesar 50% dibandingkan dengan heat exchanger pada desain awal maupun heat exchanger dengan teknologi twisted tape insert dan internal fins karena heat exchanger dengan teknologi coil wire inserts memberikan penurunan heat transfer area sebesar 75% pada masing-masing heat exchanger terlihat pada Tabel 4.18.

57 Tabel 4.24 Perbandingan Harga Desain HE dengan Harga HE Setelah Optimasi dengan teknologi Helical Baffles Selisih Harga Persentase Harga HE biaya Tag Biaya HE HE optimasi maksimum %J Number desain Jop Jmax Jd (USD) HE (USD) (USD) (USD) E-1101 E-1102 E-1103 E-1104 E-1105 E-1106 E-1107 E-1108 E-1109 E-1110 E-1111

583395,83 233857,09 206670,02 411114,03 267522,00 85372,47 93226,16 106226,07 209039,21 177594,69 87408,55

405400,00 162505,50 143615,00 285682,50 185900,00 59325,00 64782,50 738156,00 145266,00 123410,00 60740,00

178002,81 162763,14 63058,12 125437,06 81624,97 26047,94 28444,70 32411,17 63781,00 54186,80 26669,66

30,51 30,51 30,51 30,51 30,51 30,51 30,51 30,51 30,51 30,51 30,51

Pada Tabel 4.24 terlihat dengan menambahkan teknologi helical baffles mampu menurunkan biaya pada masing-masing heat exchanger hal ini disebabkan oleh besaran heat transfer area yang menurun akibat teknologi helical baffles yang memberikan peningkatan pada besaran overall heat transfer coefficient masing-masing heat exchanger oleh karena itu dengan optimasi mampu dihasilkan biaya penurunan biaya heat exchanger masingmasing sebesar 30,51% dibandingkan dengan heat exchanger pada desain awal maupun heat exchanger dengan teknologi twisted tape insert dan internal fins karena heat exchanger dengan teknologi helical baffles memberikan penurunan heat transfer area sebesar 42,89% pada masing-masing heat exchanger terlihat pada Tabel 4.18. Selisih biaya maksimum yang telah dioptimasi dari masing-masing heat exchanger yang paling terbesar adalah milik heat exchanger dengan teknologi coil wire insert yaitu dengan

58 persentase penurunan sebesar 50% dari heat exchanger desain walaupun dengan biaya per satuan termahal dibandingkan dengan teknologi lainnya mampu membuat biaya produksi heat exchanger dengan teknologi coil wire insert menjadi heat exchanger yang paling murah diantara yang lain. Hal ini disebabkan oleh heat exchanger dengan teknologi coil wire insert mampu memberikan heat transfer area yang jauh lebih kecil apabila dibandingkan dengan heat transfer area heat exchanger desain yang dapat dilihat pada Tabel 4.10. Heat transfer area dari semua heat exchanger yang menurun mempengaruhi biaya sesuai dengan persamaan (3.4). Maka dari itu coil wire insert adalah teknologi yang paling optimum untuk optimasi tekno-ekonomi dari heat exchanger pada penelitian kali ini. Sedangkan selisih biaya heat exchanger yang paling kecil didapat dari teknologi twisted tape inserts. Meskipun biaya setiap satuan luas dari twisted tape inserts tergolong lebih mahal tidak menjadikan twisted tape inserts menjadi yang paling hemat seperti pada heat exchanger dengan teknologi coil wire insert. Hal ini disebabkan oleh besaran penurunan heat transfer area dari masing-masing heat exchanger adalah yang paling kecil diantara teknologi lainnya mengakibatkan selisih biaya heat exchanger yang didapatkan tidak terlalu besar. 4.2.4 Grafik Optimasi Kedua Setelah mengetahui hasil optimasi dari masing-masing HE berserta biaya masing-masing mulai dari teknologi konvensional dan keempat teknologi modern yang hasilnya dapat dilihat pada Tabel 4.13, Tabel 4.14, Tabel 4.15, dan Tabel 4.16 maka dapat dibuat grafik agar mengetahui perbandingan dari A dengan J oleh masing-masing heat exchanger.

overall heat transfer coefficient (U)

59

1874.8

2000 1500 1000

500

468.7

637.4

703.1

820.2

0 1621.6 1192.35 1081.7 926.63

405.4

heat transfer area (A) Gambar 4. 3 Grafik perbandingan antara besaran overall heat transfer area dan overall heat transfer coefficient dari HE E-1101 Gambar 4.3 adalah gambar yang menunjukkan grafik perbandingan antara besaran heat transfer area (A) dengan besaran overall heat transfer coefficient (U). Besaran heat transfer area (A) HE E-1101 dengan teknologi modern didapatkan dari hasil perhitungan melalui persamaan (3.4) dan besaran heat transfer area (A) dari HE E-1101 teknologi konvensional didapatkan dari datasheet. Sedangkan besaran overall heat transfer coefficient ditunjukkan pada Tabel 4.4 sampai Tabel 4.7 sesuai dengan teknologinya, besaran overall heat transfer coefficient dengan teknologi konvensional didapatkan melalui datasheet heat exchanger. Dimulai dari titik paling kiri yaitu heat exchanger dengan menggunakan teknologi konvensional selanjutnya adalah titik yang berada di kanan yaitu heat exchanger dengan teknologi modern twisted tape insert setelah itu titik yang berada di kanannya adalah heat exchanger dengan teknologi internal fins setelah itu heat exchanger dengan teknologi helical baffle dan yang terakhir titik yang berada di sisi paling kanan adalah heat exchanger dengan teknologi coil wire insert. Terlihat bahwa

60

biaya heat exchanger (J)

dengan overall heat transfer coefficient yang meningkat akan memberikan besaran heat transfer area yang mengecil.

700000 583395.83 536214.77 600000 500000 405399.5 405399.5 400000 291590.43 300000 200000 100000 0 1621.6 1192.35 1081.7 926.63 405.4

heat transfer area (A) Gambar 4. 4 Grafik perbandingan antara besaran heat transfer area dan biaya heat exchanger dari HE E-1101 Pada Gambar 4.4 menjelaskan perbandingan antara besaran heat transfer area dan biaya dari heat exchanger. Biaya heat exchanger E-1101 dengan teknologi konvensional didapatkan dari persamaan (3.6) dan biaya produksi heat exchanger dengan teknologi modern didapatkan dari persamaan (3.7), hasilnya ditunjukkan pada Tabel 4.21 sampai Tabel 4.24 sesuai dengan teknologinya. Sedangkan besaran overall heat transfer coefficient ditunjukkan pada Tabel 4.4 sampai Tabel 4.7 sesuai dengan teknologinya, besaran overall heat transfer coefficient dengan teknologi konvensional didapatkan melalui datasheet heat exchanger. Dimulai dari titik paling kiri yaitu heat exchanger dengan menggunakan teknologi konvensional selanjutnya adalah titik yang berada di kanan yaitu heat exchanger dengan teknologi modern twisted tape insert setelah itu titik yang berada di kanannya adalah heat exchanger dengan teknologi internal fins

61 setelah itu heat exchanger dengan teknologi helical baffle dan yang terakhir titik yang berada di sisi paling kanan adalah heat exchanger dengan teknologi coil wire insert. Pada gambar 4.2 adalah gambar yang menjelaskan grafik dari heat exchanger dengan tag number HE E-1001. P ada kurva antara besaran A dan J terjadi penurunan dimulai dari titik paling kiri yaitu HE E-1101 dengan teknologi konvensional sampai dengan titik paling kanan yaitu HE E-1101 dengan teknologi coil wire insert. Dimulai dari titik paling kiri dari HE E-1101 teknologi konvensional lalu pada teknologi twisted tape insert tidak terlalu signifikan penurunannya hal ini diakibatkan oleh biaya per satuan heat exchanger dengan teknologi twisted tape insert yang cukup mahal terlihat pada Tabel 4.20. Setelah itu menuju HE E-1101 menggunakan internal fins memiliki kurva penurunan yang cukup signifikan akibat dari besaran heat transfer area yang semakin menurun. Lalu menuju HE E-1101 dengan teknologi helical baffle tidak terlalu signifikan berbeda dengan dengan HE E-1001 dengan teknologi coil wire insert, terlihat bahwa kurva penurunan cukup signifikan hal ini diakibatkan oleh penurunan besaran heat transfer area yang cukup besar. HE E 1102, HE E1103, HE E 1104, HE E 1105, HE E1106, HE E1107, HE E 1108, HE E 1109, HE E1110, dan HE E 1111 memiliki trend line yang sama yang dapat dilihat pada lampiran B.

62

“Halaman ini sengaja dikosongkan”

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan Adapun kesimpulan dari tugas akhir mengenai optimasi dari heat exchanger menggunakan beberapa teknologi overall heat transfer coefficient adalah sebagai berikut,  Semakin besar heat transfer desain (Q) dengan teknologi konvensional maka semakin besar heat transfer difference (∆Q) antara heat exchanger teknologi konvensional dan heat exchanger teknologi modern.  Teknologi yang ada pada sisi shell dan tube mempengaruhi saving dari sebuah heat exchanger dengan twisted tape insert memberikan saving dengan rentang USD 3256222,64 sampai USD 42091842,21, internal fins USD 4522531,45 sampai USD 58460891,96, helical baffles USD 8449632,33 sampai USD 87691337,94, dan coil wire insert memberikan saving dengan rentang USD 27135188,68 sampai USD 350765351,78.  Walaupun harga per unit area yang lebih mahal oleh teknologi modern, tetap memberikan biaya pembuatan heat exchanger yang lebih murah akibat heat transfer area (A) yang semakin hemat, dengan persentase penurunan heat transfer area oleh teknologi twisted tape insert sebesar 26,47% mampu menghemat biaya sebesar 8,09%, teknologi internal fins sebesar 33,33% mampu menghemat biaya sebesar 30,51%, penurunan heat transfer area oleh teknologi helical baffles sebesar 42,86% mampu menghemat biaya sebesar 30,51% dan coil wire insert menurunkan besaran heat transfer area sebesar 75% dan mampu menghemat biaya sebesar 50%  Coil wire insert adalah teknologi terbaik dalam memberikan selisih biaya heat exchanger terbesar (𝐽𝑚𝑎𝑥 ) dibandingkan teknologi modern yang lain dengan menghemat sebesar 50%.

63

64

5.2. Saran Hal yang dapat penulis sarankan dalam penelitian selanjutnya adalah:  Diperlukan penelitian lebih lanjut mengenai pengaruh teknologi overall heat transfer coefficient terhadap heat exchanger di laboratorium.

DAFTAR PUSTAKA Webb, R. L. (1984). Principles of Enhanched Heat Transfer. John Wiley & Sons. Thulukkanam, K. (2000). Heat Exchanger Design Handbook. New York: Marcel Dekker. Vishwakarma, M., & Jain, K. K. (2013). Thermal Analysis of helical Baffle in Heat Exchanger. International Journal of Science and Research . Kao, C. (1998). Performance of Several Nonlinear Programming Software Packages On Micro Computers. Computers & Operations Research, 807-816. Ray, P., & Jhinge, D. (2014). A Review Paper on Heat Transfer Rate Enhanchements by Wire Coil Inserts in the Tube. International Journal of Engineering Scienses and Technology , 238-243. Xu, J. (2015). Study on relative permeability characteristics affected by displacement pressure gradient: Experimental study and numerical simulation. Fuel, 314-323. Garcia, A., Solano, J., Vincente, P., & Viedma, A. (2007). Enhanchement of Laminar and Transitional Flow Heat Transfer in Tubes by Means of Wire Coil Inserts. International Journal of Heat and Mass Transfer, 31763189. Biyanto, T., Gunawan, E., Nugroho, G., Hantoro, R., Cordova, H., & Indrawati, K. (2015). Heat Exchanger Network Retrofit Troughout Overall Heat Transfer Coefficient by Using Genetic Algorithm. Applied Thermal Engineering , 274-281. Huq, e. a., Huq, M., Huq, A.-u., & Rahman, M. (1998). Experimental measurements of heat transfer in an internally finned tube. International Communications in Heat and Mass transfer , 619-630. Incropera, F. P. (2011). Fundamentals of Heat and Mass Transfer. John Wiley & Sons.

65

66 Jayachandriahe. (2015). Design of Helical Baffle in Shell and Tube Heat Exchanger and Comparing with Segmental Baffle Using Kern Method. International Journal of Emerging Technology in Computer Science Electronics . Lasdun, L., Waren, A., Jain, A., & Ratner, M. (1978). Design and Testing of a Generalized Reduced g radient Code For Nonlinear Programming. ACM Transactions on Mathematical Software , 34-50. Lee, H.-T., Chen, S., & Kang, H. (2004). A Study of generalized Reduced gradient Method with Different Search Directions. 25-38. Lei, Y.-g., He, Y.-l., & Li, R. (2008). Design and Optimization of Heat Exchangers with Helical Baffles. Chemical engineering Science , 4386-4395. Macdonald. (1979). Patent No. US4163474 A. United States of America. Mokkapati, V., & Lin, C.-s. (2014). Numerical Study of an Exhaust Recovery System Using Corrugated Tube Heat Exchanger with Twisted Tape Inserts. International Communications in Heat and Mass Transfer, 53-64.

67 LAMPIRAN A Daftar Simbol Tabel A.1 Simbol dan penjelasan Simbol Penjelasan Q Laju perpindahan panas Panas yang dihasilkan fluida panas Qh Panas yang dihasilkan fluida dingin Qc Koefisien gesekan non-slip Qc Massa dari fluida yang mengalir M Kalor jenis dari fluida cp Temperatur inlet pada fluida heat Ti exchanger Temperatur outlet pada fluida heat To exchanger Mh Massa dari fluida panas yang mengalir cp,h Kalor jenis dari fluida panas yang mengalir Th,i Temperatur fluida panas pada inlet heat exchanger Temperatur fluida panas pada outlet heat Th,o exchanger Mc Massa dari fluida dingin yang mengalir Temperatur fluida dingin pada outlet heat Tc,o exchanger Temperatur fluida dingin pada inlet heat Tc,i exchanger Log mean temperature difference 𝑇𝑚 U Overall heat transfer coefficient A Heat transfer area Log mean temperature difference 𝐿𝑀𝑇𝐷 Selisih temperatur panas yang masuk dan 𝑡1 temperatur dingin yang keluar Selisih temperatur panas yang keluar dan 𝑡2 temperatur dingin yang masuk Temperatur panas yang masuk 𝑇ℎ𝑜𝑡 ⁡𝑖𝑛 Temperatur panas yang keluar 𝑇ℎ𝑜𝑡 ⁡𝑜𝑢𝑡

68

𝑇𝑐𝑜𝑙𝑑⁡𝑖𝑛 𝑇𝑐𝑜𝑙𝑑⁡𝑜𝑢𝑡 Rf kw 𝑑

Re Nu Pr ρ dh v

μ 𝑘 𝑓(𝑥) ℎ𝑖⁡ (𝑥) 𝑆𝐸 ∆𝑄⁡ CE 𝐽𝑚𝑎𝑥 ⁡⁡ 𝐽𝑑 ⁡⁡ 𝐽𝑜𝑝

B A

𝑑̂ 𝑑̅

Temperatur dingin yang masuk Temperatur dingin yang keluar Fouling resistance Thermal conductivity pada dinding Diameter pipa tube Reynold number Nusselt number Prandtl number Massa jenis fluida Diameter pipa yang mengalirkan fluida panas Laju aliran fluida Viskositas fluids Thermal conductivity Objective function Constraint Cost of energy saving Heat transfer difference Cost of unit energy Selisih biaya heat exchanger optimal Biaya heat exchanger dengan teknologi konvensional Biaya heat exchanger dengan teknologi modern Basic variables Non-basic variables Hasil gradien dari basic variables Hasil gradien dari non basic variables

69

LAMPIRAN B Grafik Hasil Optimasi Kedua

overall heat transfer coefficient(U)

Hasil yang didapat dengan optimasi menggunakan GRG non linear pada setiap heat exchanger dan setiap teknologi dapat dibuat kurva perbandingan sebagai berikut

2500 1975.74

2000 1500 1000

493.94

671.75

740.9

178.65

161.97

864.39

500

0 242.96

138.83

60.74

heat transfer area (A)

Gambar B.1 Grafik perbandingan antara besaran heat

transfer area dan overall heat transfer coefficient dari HE E-1102

harga heat exchanger(J)

70

100000

87409.5

80339.55

60739.8636 4 60739.86 43704.7614 9

80000

60000 40000 20000 0 242.96

178.65

161.97

138.83

60.74

heat transfer area (A)

overall heat transfer coefficient(U)

Gambar B.2 Kurva perbandingan antara besaran overall heat transfer area serta harga dari heat exchanger dari HE E-1102

2500

1975.74

2000 1500 1000

493.94

671.75

740.9

178.65

161.97

864.39

500

0 242.96

138.83

60.74

heat transfer area (A) Gambar B.3 Kurva perbandingan antara besaran overall heat

transfer area dan overall heat transfer coefficient heat exchanger dari HE E-1103

harga heat exchanger(J)

71

100000

87409.5

80339.55

60739.8636 4 60739.86 43704.7614 9

80000

60000 40000 20000 0 242.96

178.65

161.97

138.83

60.74

overall heat transfer coefficient(U)

heat transfer area (A) Gambar B.4 Kurva perbandingan antara besaran overall heat transfer area harga dari heat exchanger dari HE E-1103

2500 1975.74

2000 1500 1000

493.94

671.75

740.9

178.65

161.97

864.39

500 0 242.96

138.83

60.74

heat transfer area (A) Gambar B.5 Kurva perbandingan antara besaran overall heat transfer area dan overall heat transfer coefficient heat exchanger dari HE E-1104

harga heat exchanger(J)

72

100000

87409.5

80339.55

60739.8636 4 60739.86 43704.7614 9

80000

60000 40000 20000 0 242.96

178.65

161.97

138.83

60.74

overall heat transfer coefficient(U)

heat transfer area (A) Gambar B.6 Kurva perbandingan antara besaran overall heat transfer area harga dari heat exchanger dari HE E-1104

2500 1975.74

2000 1500 1000

493.94

671.75

740.9

178.65

161.97

864.39

500 0 242.96

138.83

60.74

heat transfer area (A) Gambar B.7 Grafik perbandingan antara besaran overall heat transfer area dan overall heat transfer coefficient heat exchanger dari HE E-1105

harga heat exchanger(J)

73

100000

87409.5

80339.55

60739.8636 4 60739.86 43704.7614 9

80000

60000 40000 20000 0 242.96

178.65

161.97

138.83

60.74

overall heat transfer coefficient(U)

heat transfer area (A) Gambar B.8 Grafik perbandingan antara besaran overall heat transfer area harga dari heat exchanger dari HE E-1105

2500 1975.74

2000 1500 1000

493.94

671.75

740.9

178.65

161.97

864.39

500 0 242.96

138.83

60.74

heat transfer area (A) Gambar B.9 Grafik perbandingan antara besaran overall heat transfer area dan overall heat transfer coefficient heat exchanger dari HE E-1106

harga heat exchanger(J)

74

100000

87409.5

80339.55

60739.8636 4 60739.86 43704.7614 9

80000

60000 40000 20000 0 242.96

178.65

161.97

138.83

60.74

overall heat transfer coefficient(U)

heat transfer area (A) Gambar B.10 Grafik perbandingan antara besaran overall heat transfer area harga dari heat exchanger dari HE E-1106

2500 1975.74

2000 1500 1000

493.94

671.75

740.9

178.65

161.97

864.39

500 0 242.96

138.83

60.74

heat transfer area (A) Gambar B.11 Grafik perbandingan antara besaran overall heat transfer area dan overall heat transfer coefficient heat exchanger dari HE E-1107

harga heat exchanger(J)

75

100000

87409.5

80339.55

60739.8636 4 60739.86 43704.7614 9

80000

60000 40000 20000 0 242.96

178.65

161.97

138.83

60.74

overall heat transfer coefficient(U)

heat transfer area (A) Gambar B.12 Grafik perbandingan antara besaran overall heat transfer area harga dari heat exchanger dari HE E-1107

2500 1975.74

2000 1500

1000 493.94

671.75

740.9

178.65

161.97

864.39

500 0

242.96

138.83

60.74

heat transfer area (A) Gambar B.13 Grafik perbandingan antara besaran overall heat transfer area dan overall heat transfer coefficient heat exchanger dari HE E-1108

harga heat exchanger(J)

76

100000

87409.5

80339.55

60739.8636 4 60739.86 43704.7614 9

80000

60000 40000 20000 0 242.96

178.65

161.97

138.83

60.74

overall heat transfer coefficient(U)

heat transfer area (A) Gambar B.14 Grafik perbandingan antara besaran overall heat transfer area harga dari heat exchanger dari HE E-1108

2500 1975.74

2000 1500

1000 493.94

671.75

740.9

178.65

161.97

864.39

500 0

242.96

138.83

60.74

heat transfer area (A) Gambar B.15 Grafik perbandingan antara besaran overall heat transfer area dan overall heat transfer coefficient heat exchanger dari HE E-1109

harga heat exchanger(J)

77

100000

87409.5

80339.55

60739.8636 4 60739.86 43704.7614 9

80000

60000 40000 20000 0 242.96

178.65

161.97

138.83

60.74

overall heat transfer coefficient(U)

heat transfer area (A) Gambar B.16 Grafik perbandingan antara besaran overall heat transfer area harga dari heat exchanger dari HE E-1109

2500 1975.74

2000 1500

1000 493.94

671.75

740.9

178.65

161.97

864.39

500 0

242.96

138.83

60.74

heat transfer area (A) Gambar B.17 Grafik perbandingan antara besaran overall heat transfer area dan overall heat transfer coefficient heat exchanger dari HE E-1110

harga heat exchanger(J)

78

100000

87409.5

80339.55

60739.8636 4 60739.86 43704.7614 9

80000

60000 40000 20000 0 242.96

178.65

161.97

138.83

60.74

overall heat transfer coefficient(U)

heat transfer area (A) Gambar B.18 Grafik perbandingan antara besaran overall heat transfer area harga dari heat exchanger dari HE E-1110

2500 1975.74

2000 1500 1000

493.94

671.75

740.9

178.65

161.97

864.39

500 0 242.96

138.83

60.74

heat transfer area (A) Gambar B.19 Grafik perbandingan antara besaran overall heat transfer area dan overall heat transfer coefficient heat exchanger dari HE E-1111

harga heat exchanger(J)

79

100000

87409.5

80339.55

60739.8636 4 60739.86 43704.7614 9

80000

60000 40000 20000 0 242.96

178.65

161.97

138.83

60.74

heat transfer area (A) Gambar B.20 Grafik perbandingan antara besaran overall heat transfer area dan overall heat transfer coefficient heat exchanger dari HE E-1111

80

81 LAMPIRAN C Grafik Hasil Optimasi Pertama Hasil yang didapat dengan optimasi menggunakan GRG non linear pada setiap heat exchanger dan setiap teknologi maka dapat dibuat kurva perbandingan sebagai berikut 1874.77

overall heat transfer coefficient (U)

2000 Grafi… 1500 1000 500

468.7

637.4

703

5.37

7.46

820.2

0 0

11.2

44.78

heat transfer difference (∆Q)

Gambar C.1 Grafik perbandingan antara besaran heat

transfer difference dan overall heat transfer coefficient dari HE E-1102

82 350765351. 8

400000000 350000000 saving (Se)

300000000 250000000

Grafik…

200000000 87689848.8 58459899.2 5 42091127.4 4 5

150000000 100000000 50000000

0

0 0

5.37 7.46 11.2 44.78 heat transfer difference (∆Q )

Gambar C.2 Grafik perbandingan antara besaran heat

overall heat transfer coefficient (U)

transfer difference serta saving dari HE E-1102 1874.77

2000

Grafi… 1500 1000 500

637.4

703

5.37

7.46

820.2

468.7

0

0

11.2

44.78

heat transfer difference (∆Q)

Gambar C.3 Grafik perbandingan antara besaran heat

transfer difference dan overall heat transfer coefficient dari HE E-1103

83 350765351. 8

400000000 350000000

saving (Se)

300000000 250000000

Grafik…

200000000 87689848.8 58459899.2 5 42091127.4 4 5

150000000 100000000 50000000

0

0 0

5.37 7.46 11.2 44.78 heat transfer difference (∆Q )

Gambar C.4 Grafik perbandingan antara besaran heat

overall heat transfer coefficient (U)

transfer difference serta saving dari HE E-1103 1874.77

2000 Grafi… 1500 1000 500

637.4

703

5.37

7.46

820.2

468.7

0

0

11.2

44.78

heat transfer difference (∆Q)

Gambar C.5 Grafik perbandingan antara besaran heat

transfer difference dan overall heat transfer coefficient dari HE E-1103

overall heat transfer coefficient (U)

84

1874.77

2000 Grafi… 1500 1000

637.4

703

5.37

7.46

820.2

468.7

500 0

0

11.2

44.78

heat transfer difference (∆Q)

Gambar C.6 Grafik perbandingan antara besaran heat

transfer difference dan overall heat transfer coefficient dari HE E-1104 350765351. 8

400000000 350000000

saving (Se)

300000000

250000000

Grafik…

200000000 87689848.8 58459899.2 5 42091127.4 4 5

150000000 100000000 50000000

0

0 0

5.37 7.46 11.2 44.78 heat transfer difference (∆Q )

Gambar C.7 Kurva perbandingan antara besaran heat

transfer difference cost of energy saving dari HE E-1104

overall heat transfer coefficient (U)

85 1874.77

2000 Grafi…

1500 1000 637.4

703

5.37

7.46

820.2

468.7

500 0

0

11.2

44.78

heat transfer difference (∆Q)

Gambar C.8 Grafik perbandingan antara besaran heat

transfer difference dan overall heat transfer coefficient dari HE E-1105 350765351. 8

400000000

350000000

saving (Se)

300000000 250000000

Grafik…

200000000 87689848.8 58459899.2 5 42091127.4 4 5

150000000 100000000 50000000

0

0 0

5.37 7.46 11.2 44.78 heat transfer difference (∆Q )

Gambar C.9 Grafik perbandingan antara besaran heat

transfer difference serta saving dari HE E-1105

overall heat transfer coefficient (U)

86 1874.77

2000 Grafi…

1500 1000 637.4

703

5.37

7.46

820.2

468.7

500 0

0

11.2

44.78

heat transfer difference (∆Q)

Gambar C.10 Grafik perbandingan antara besaran heat

transfer difference dan overall heat transfer coefficient dari HE E-1106 350765351. 8

400000000 350000000

saving (Se)

300000000 250000000

Grafik…

200000000 87689848.8 58459899.2 5 42091127.4 4 5

150000000 100000000 50000000

0

0 0

5.37 7.46 11.2 44.78 heat transfer difference (∆Q )

Gambar C.11 Grafik perbandingan antara besaran heat

transfer difference serta saving dari HE E-1106

overall heat transfer coefficient (U)

87

1874.77

2000 Grafi… 1500 1000

637.4

703

5.37

7.46

820.2

468.7

500 0

0

11.2

44.78

heat transfer difference (∆Q)

Gambar C.12 Grafik perbandingan antara besaran heat transfer difference dan overall heat transfer coefficient dari HE E-1107 350765351. 8

400000000 350000000

saving (Se)

300000000 250000000

Grafik…

200000000

87689848.8 58459899.2 5 42091127.4 4 5

150000000 100000000

50000000

0

0 0

5.37 7.46 11.2 44.78 heat transfer difference (∆Q )

Gambar C.13 Grafik perbandingan antara besaran heat transfer difference serta saving dari HE E-1107

overall heat transfer coefficient (U)

88 1874.77

2000 Grafi…

1500 1000 637.4

703

5.37

7.46

820.2

468.7

500 0

0

11.2

44.78

heat transfer difference (∆Q)

Gambar C.12 Grafik perbandingan antara besaran heat transfer difference dan overall heat transfer coefficient dari HE E-1108 350765351. 8

400000000 350000000 saving (Se)

300000000 250000000

Grafik…

200000000 87689848.8 58459899.2 5 42091127.4 4 5

150000000 100000000 50000000

0

0

0

5.37 7.46 11.2 44.78 heat transfer difference (∆Q )

Gambar C.13 Grafik perbandingan antara besaran heat transfer difference serta saving dari HE E-1108

overall heat transfer coefficient (U)

89 1874.77

2000 Grafi…

1500 1000 637.4

703

5.37

7.46

820.2

468.7

500 0

0

11.2

44.78

heat transfer difference (∆Q)

Gambar C.16 Grafik perbandingan antara besaran heat transfer difference dan overall heat transfer coefficient dari HE E-1109 350765351. 8

400000000

350000000

saving (Se)

300000000 250000000

Grafik…

200000000 87689848.8 58459899.2 5 42091127.4 4 5

150000000 100000000 50000000

0

0 0

5.37 7.46 11.2 44.78 heat transfer difference (∆Q )

Gambar C.17 Grafik perbandingan antara besaran heat transfer difference serta saving dari HE E-1109

overall heat transfer coefficient (U)

90 1874.77

2000 Grafi…

1500 1000 637.4

703

5.37

7.46

820.2

468.7

500 0

0

11.2

44.78

heat transfer difference (∆Q)

Gambar C.18 Grafik perbandingan antara besaran heat transfer difference dan overall heat transfer coefficient dari HE E-1110 350765351. 8

400000000

350000000 saving (Se)

300000000 250000000

Grafik…

200000000 87689848.8 58459899.2 5 42091127.4 4 5

150000000 100000000 50000000

0

0 0

5.37 7.46 11.2 44.78 heat transfer difference (∆Q )

Gambar C.19 Grafik perbandingan antara besaran heat transfer difference serta saving dari HE E-1110

overall heat transfer coefficient (U)

91 1874.77

2000 Grafi… 1500 1000 637.4

703

5.37

7.46

820.2

468.7

500 0

0

11.2

44.78

heat transfer difference (∆Q)

Gambar C.20 Grafik perbandingan antara besaran heat transfer difference dan overall heat transfer coefficient dari HE E-1111 350765351. 8

400000000

350000000

saving (Se)

300000000 250000000

Grafik…

200000000 87689848.8 58459899.2 5 42091127.4 4 5

150000000 100000000 50000000

0

0 0

5.37 7.46 11.2 44.78 heat transfer difference (∆Q )

Gambar C.21 Grafik perbandingan antara besaran heat transfer difference serta saving dari HE E-1111

92

BIODATA PENULIS

Penulis adalah anak tunggal yang dilahirkan di Surabaya, 12 Mei 1995. Pendidikan formal yang ditempuh penulis mulai dari SDN Pucang 1 Sidoarjo pada tahun 2001, SMPN 1 Sidoarjo pada tahun 2007, SMAN 1 Sidoarjo pada tahun 2010, dan mengambil S1 Teknik Fisika, Institut Teknologi Sepuluh Nopember pada tahun 2013. Selama menjadi mahasiswa, penulis aktif dalam kegiatan organisasi, seperti menjadi staff hubungan luar dalam BEM Fakultas Teknologi Industri 14/15. Dalam Tugas Akhir ini penulis mengambil topik kontrol vibrasi. Apabila pembaca ingin berdiskusi lebih lanjut terkait Tugas Akhir ini, dapat menghubungi penulis di [email protected].