Heat Exchanger, si Canggih Penukar Panas

Oleh: Dr. Ir. Vina Serevina, M.M., Agung Adelia Putri, Pendidikan Fisika UNJ Angkatan 2019

Seiring dengan perkembangan teknologi, sebagian orang, khususnya para teknisi berlomba-lomba untuk menciptakan alat penukar kalor (heat exchanger) dengan kualitas paling baik dan dapat digunakan secara maksimal sesuai dengan fungsinya, serta akan menjadi poin tambahan apabila para teknisi tersebut dapat menciptakan alat penukar kalor (heat exchanger) yang ramah lingkungan. 

Sekarang ini peningkatan perkembangan alat penukar kalor (heat exchanger) menuju ke arah kebutuhan penghematan ruang, tetapi diikuti pula dengan kebutuhan akan peningkatan dalam kemampuan pertukaran kalornya, seperti proses kimia pada Air Conditioning (AC) dan Refrigerator (kulkas).

Alat penukar kalor (heat exchanger) sejak lama dikenal oleh industri-industri yang berhubungan dengan fenomena perpindahan kalor. Pada Heat Exchanger terjadi proses pertukaran kalor antara dua atau lebih fluida dengan temperatur yang berbeda. 

Fluida-fluida tersebut terpisah oleh sebuah dinding pemisah yang menyebabkannya tidak bercampur. Fluida yang bertukar energi dapat berupa fluida yang sama fasanya (cair-cair atau gas-gas) atau dua fluida yang berbeda fasanya (cair-gas atau gas-cair).

Untuk dapat melakukan pertukaran kalor, salah satu syaratnya ialah perbedaan temperatur antara satu fluida dan fluida lainnya, sehingga ada kalor yang berpindah dari temperatur tinggi ke temperatur rendah. 

Apabila penurunan tekanan semakin besar, maka semakin besar pula daya pemompaan yang diperlukan, dimana hal ini dihubungkan dengan gesekan fluida (fluid friction) dan kontribusi penurunan tekanan lain sepanjang lintasan aliran fluida. 

Adanya penurunan tekanan artinya terjadi kehilangan energi yang disebabkan oleh gesekan antara fluida dengan permukaan saluran. Maka dari itu, peningkatan koefisien perpindahan kalor konveksi melalui meningkatkan turbulensi aliran dalam pipa dikaitkan dengan nilai penurunan tekanan yang dihasilkan akibat peningkatan turbulensi aliran fluida.

Gambar 2. Mekanisme perpindahan panas yang digunakan pada heat exchanger. (Sumber: https://surabaya.proxsisgroup.com/heat-exchanger-definisi-dan-tipe/)

Tedapat prinsip dan teori perpindahan panas pada alat penukar kalor (heat exchanger), yaitu panas merupakan bentuk energi yang dapat dipindahkan dari suatu tempat ke tempat lain, tetapi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan sama sekali. Panas menyebabkan terjadinya kenaikan suhu suatu zat, perubahan tekanan, reaksi kimia, dan kelistrikan.