Perbedaan Panas Sensibel dan Panas Laten

Panas adalah energi yang diterima oleh benda sehingga suhu benda atau wujudnyaberubah.Ukuran jumlah panas dinyatakan dalam notasi British Thermal Unit (BTU). Air digunakan sebagai standar untuk menghitung jumlah panas karena untuk menaikkantemperature 1^o F untuk tiap 1 lb air diperlukan panas 1 BTU.

Kalor Sensibel

Kalor Sensibel adalah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu air. Bila kita memanaskan air, secara perlahan suhu air akan terus naik dan pada satu titik akan mendidih. Kalor Sensibel bisa dilihat pada grafik diatas, yaitu garis yang semakin naik. Kalor Sensibel bisa dicari dengan menggunakan rumus :

                           

Q = m . c. (T2 - T1)

dimana :

m   = massa benda

c    = panas jenis

T2 - T1 = perbedaan suhu 

Kalor Laten

Kalor Laten adalah kalor yang dibutuhkan untuk mengubah wujud zat, dari es menjadi air, dari air menjadi uap dsb.  Bila air sudah mencapai titik didihnya lalu dipanaskan terus, suhu air tidak akan naik melainkan wujudnya akan berubah. Kalor laten ditunjukkan oleh garis mendatar pada grafik diatas. Kalor laten bisa dicari dengan menggunakan rumus berikut:

                       

Q = m .L

dimana: 

m = massa benda

L  = Kalor lebur benda

Perpindahan Kalor Konveksi

Perpindahan panas konveksi adalah perpindahan panas karena adanya gerakan atau aliran atau pencampuran dari bagian panas ke bagian yang dingin. Perpindahan panas konveksi diklasifikasikan menjadi dua, yakni konveksi bebas (free convection) dan konveksi paksa (forced convection). Bila gerakan fluida disebabkan karena adanya perbedaan kerapatan karena perbedaan suhu, maka perpindahan panasnya disebut sebagai konveksi bebas (free atau natural convection). Bila gerakan fluida disebabkan oleh gaya pemaksa atau eksitasi dari luar, misalkan dengan pompa atau kipas yang menggerakkan fluida sehingga fluida mengalir di atas permukaan, maka perpindahan panasnya disebut sebagai konveksi paksa (forced convection). 

Proses pemanasan atau pendinginan fluida yang mengalir didalam saluran tertutup seperti pada gambar diatas merupakan contoh proses perpindahan panas. Laju perpindahan panas pada beda suhu tertentu dapat dihitung dengan persamaan.

Keterangan :

• Q = Laju Perpindahan Panas ( kj/det atau W )
• h = Koefisien perpindahan Panas Konveksi ( W / m 2 . o C )
• A = Luas Bidang Permukaan Perpindahaan Panas ( ft 2 , m 2 )
• Tw = Temperature Dinding (  o C , K )
• Too = Temperature Sekeliling (  o C , K )

Tanda minus ( - ) digunakan untuk memenuhi hukum II thermodinamika, sedangkan panas yang dipindahkan selalu mempunyai tanda positif ( + ).

Persamaan diatas mendefinisikan tahanan panas terhadap konveksi. Koefisien pindah panas permukaan h, bukanlah suatu sifat zat, akan tetapi menyatakan besarnya laju pindah panas didaerah dekat pada permukaan itu. 

Perpindahan konveksi paksa dalam kenyataanya sering dijumpai, kaarena dapat meningkatkan efisiensi pemanasan maupun pendinginan satu fluida dengan fluida yang lain.

Perpindahan Kalor Radiasi

Perpindahan kalor radiasi adalah perpindahan energi oleh penjalaran (rambatan) foton yang tak terorganisir. Setiap benda yang terus memancarkan foton-foton secara serampangan di dalam arah dan waktu, dan tenaga netto yang dipindahkan oleh foton-foton ini diperhitungkan sebagai kalor. Bila foton-foton ini berada di dalam jangkauan panjang gelombang 0,38 sampai 0,76 µm, maka foton-foton tersebut mempengaruhi mata kita sebagai sinar cahaya yang tampak (dapat dilihat). 

Bertentangan dengan itu, maka setiap tenaga foton yang terorganisir, seperti transmissi radio, dapat diidentifikasikan secara mikroskopik dan tak dipandang sebagai kalor. (Reynold dan Perkins, 1983) Pembahasan termodinamika menunjukkan bahwa radiator (penyinar) ideal, atau benda hitam (blackbody), memancarkan energi dengan laju yang sebanding dengan pangkat empat suhu absolut benda itu dan berbanding langsung dengan luas permukaan. 

Di manaadalah konstanta Stefan-Boltzmann dengan nilai 5,669 x 10^-8 Wm^-2K^-4. Persamaan disebut hukum Stefan-Boltzmann tentang radiasi termal, dan berlaku hanya untuk radiasi benda hitam. (Reynold dan Perkins, 1983)

Perpindahan Panas Konduksi

Perpindahan kalor konduksi adalah perpindahan energi sebagai kalor melalui sebuah proses medium stasioner, seperti tembaga, air, atau udara. Di dalam benda-benda padat maka perpindahan tenaga timbul karena atom-atom pada temperatur yang lebih tinggi bergetar dengan lebih bergairah, sehingga atom-atom tersebut dapat memindahkan tenaga kepada atom-atom yang lebih lesu yang berada di dekatnya dengan kerja mikroskopik, yakni kalor. Di dalam logam-logam, elektron-elektron bebas juga membuat kontribusi kepada proses hantaran kalor. Di dalam sebuah cairan atau gas, molekul-molekul juga mudah bergerak, dan tenaga juga dihantar oleh tumbukan-tumbukan molekul. (Reynold dan Perkins, 1983) 

Perpindahan kalor konduksi satu dimensi melalui padatan diatur oleh hukum Fourier, yang dalam bentuk satu dimensi dapat dinyatakan sebagai,

di mana q adalah laju perpindahan kalor dan T/ x merupakan gradien suhu ke arah perpindahan kalor. Konstanta positif k disebut konduktivitas atau thermal conductivity benda itu, sedangkan tanda minus diselipkan agar memenuhi hukum kedua termodinamika, yaitu bahwa kalor mengalir ke tempat yang lebih rendah dalam skala suhu. (Holman, 1997).

Berdasarkan rumusan itu maka dapatlah dilaksanakan pengukuran dalam percobaan untuk menentukan konduktivitas termal berbagai bahan. Untuk gas-gas pada suhu agak rendah, pengolahan analitis teori kinetik gas dapat dipergunakan untuk meramalkan secara teliti nilai-nilai yang diamati dalam percobaan. Mekanisme konduksi termal pada gas cukup sederhana. Energi kinetik molekul dutunjukkan oleh suhunya, jadi pada bagian bersuhu tinggi molekul-molekul mempunyai kecepatan yang lebih tinggi daripada yang berada pada bagian bersuhu rendah. Molekul-molekul itu selalu berada dalam gerakan rambang atau acak, saling bertumbukkan satu sama lain, di mana terjadi pertukaran energi dan momentum. Jika suatu molekul bergerak dari daerah bersuhu tinggi ke daerah bersuhu rendah, maka molekul itu mengangkut energi kinetik ke bagian sistem yang suhunya lebih rendah, dan di sini menyerahkan energinya pada waktu bertumbukkan dengan molekul yang energinya lebih rendah. Nilai konduktivitas termal itu menunjukkan berapa cepat kalor mengalir dalam bahan tertentu. 

Energi termal dihantarkan dalam zat padat menurut salah satu dari dua modus, melalui getaran kisi (lattice vibration) atau dengan angkutan melalui elektron bebas. Dalam konduktor listrik yang baik, dimana terdapat elektron bebas yang bergerak di dalam struktur kisi bahan-bahan, maka elektron, di samping dapat mengangkut muatan listrik, dapat pula membawa energi termal dari daerah bersuhu tinggi ke daerah bersuhu rendah, sebagaimana halnya dalam gas. Energi dapat pula berpindah sebagai energi getaran dalam struktur kisi bahan. Namun, pada umumnya perpindahan energi melalui getaran ini tidaklah sebanyak dengan cara angkutan elektron. Karena itu penghantar listrik yang baik selalu merupakan penghantar kalor yang baik pula, seperti halnya tembaga, aluminium dan perak. Sebaliknya isolator listrik yang baik merupakan isolator kalor. (Holman, 1997) 

Nilai kondukitivitas thermal suatu bahan menunjukkan laju perpindahan panas yang mengalir dalam suatu bahan. Konduktivitas thermal kebanyakan bahan merupakan fungsi suhu, dan bertambah sedikit kalau suhu naik, akan tetapi variasinya kecil dan sering kali diabaikan. Jika nilai konduktivitas thermal suatu bahan makin besar, maka makin besar juga panas yang mengalir melalui benda tersebut. Karena itu, bahan yang harga k-nya besar adalah penghantar panas yang baik, sedangkan bila k-nya kecil bahan itu kurang menghantar atau merupakan isolator. 

Perpindahan Panas (Heat Transfer)

Perpindahan kalor (heat transfer) ialah ilmu untuk meramalkan perpindahan energi yang terjadi karena adanya perbedaan suhu di antara benda atau material. Pada termodinamika telah kita ketahui bahwa energi yang pindah itu dinamakan kalor (heat). Ilmu perpindahan kalor tidak hanya mencoba menjelaskan bagaimana energi kalor itu berpindah dari suatu benda ke benda lain, tetapi juga dapat meramalkan laju perpindahan yang terjadi pada kondisikondisi tertentu. Kenyataan di sini yang menjadi sasaran analisis ialah masalah laju perpindahan, inilah yang membedakan ilmu perpindahan kalor dari ilmu termodinamika. 

Termodinamika membahas sistem dalam keseimbangan, ilmu ini dapat digunakan untuk meramal energi yang diperlukan untuk mengubah sistem dari suatu keadaan seimbang ke keadaan seimbang lain, tetapi tidak dapat meramalkan kecepatan perpindahan itu. Hal ini disebabkan karena pada waktu proses perpindahan itu berlangsung, sistem tidak berada dalam keadaan seimbang. Ilmu perpindahan kalor melengkapi hukum pertama dan kedua termodinamika, yaitu dengan memberikan beberapa kaidah percobaan yang dapat dimanfaatkan untuk menentukan perpindahan energi. Sebagaimana juga 7 dalam ilmu termodinamika, kaidah-kaidah percobaan yang digunakan dalam masalah perpindahan kalor cukup sederhana, dan dapat dengan mudah dikembangkan sehingga mencakup berbagai ragam situasi praktis. (Holman,1997) 

Perpindahan kalor sendiri terbagi menjadi tiga :

1. Perpindahan secara konduksi

2. Perpindahan secara konveksi

3. Perpindahan secara radiasi

Deaerasi

Deaerasi adalah perlakuan terhadap air untuk menghilangkan gas-gas yang larut dalam air Adapun gas-gas yang larut dalam air adalah : 

a. Oksigen ( O2 )
b. Karbondioksida ( CO2 )
c. Hidrogen ( H2S )

Pengaruh gas CO2 dalam air dapat menyebabkan air bersifat asam. Bila gas ini terkandung dalam air, maka air menjadi korosif terhadap pipa yang akan membentuk besi karbonat yang larut. Didalam air yang terkandung 2-50 ppm CO2, air yang bersifat korosif. Gas yang mempercepat korosi adalah oksigen, korosif yang terjadi mengakibatkan lubang-lubang. Untuk menghilangkan gas-gas terlarut seperti oksigen, dapat digunakan dengan cara mekanis dan kimiawi. 

Metode deaerasi ini dapat dibagi menjadi dua bagian, yaitu : 

1. Metode deaerasi dengan sisitem pemanasan.

Proses deaerasi pemanasan adalah proses pemisahan yang dilakukan dengan menggunakan peralatan mekanik yang telah dirancang sedemikian rupa yang digunakan untuk proses kerja sesuai dengan yang diinginkan. Prinsip dasar dari deaerasi dengan sisitem pemanasan adalah apabila temperature dinaikkan pada air maka kelarutan dari gas-gas akan berkurang atau turun. Jadi syarat-syarat terjadinya deaerasi secara maksimal itu sangat tergantung pada temperature. Jika temperature tidak sesuai dengan yang seharusnya, maka deaerasi tersebut tidak berjalan baik.

2. Metode deaerasi dengan system penambahan zat kimia ( perlakuan kimia ).

Deaerasi dengan system penambahan zat kimia (Oxygen Scavenger) adalah dengan cara memasukkan larutan kimia kedalam air. 

Deaerator dan Bagian Bagianya

Deaerator adalah alat yang bekerja untuk membuang gas-gas yang terkandung dalam air ketel, sesudah melalui proses pemurnian air ( water treatment ). Selain itu deaerator juga berfungsi sebagai pemanas awal air pengisian ketel sebelum dimasukkan kedalam boiler. Deaerator bekerja berdasarkan sifat dari oksigen yang kelarutannya pada air akan berkurang dengan adanya kenaikan suhu.

Alat deaerator ini terdiri dari dua drum dimana drum yang lebih kecil merupakan tempat pemanasan pendahuluan dan pembuangan gas-gas dari bahan air ketel, sedangkan drum yang lebih besar adalah merupakan tempat penampungan bahan air ketel yang jatuh dari drum yang lebih kecil di atasnya. Pada drum yang lebih kecil terdapat spray nozzle yang berfungsi untuk menyemprot bahan air ketel menjadi butiran-butiran air halus adar proses pemanasan dan pembuangan gas-gas dari bahan air ketel lebih sempurna. Juga pada drum yang lebih kecil disediakan satu saluran vent agar gas-gas dapat terbuang ( bersama steam ) ke atmosfer.

Unsur utama dalam menentukan keberhasilan dari proses ini adalah kontak fisik antara bahan air ketel dengan panas yang diberikan oleh uap. Beberapa hal yang perlu diperhatikan pada proses deaerator adalah :

a. Jumlah aliran air kondensat. 

b. Jumlah aliran bahan air ketel. 

c. Tekanan dalam deaerator. 

d. Level air dalam deaerator. 

Jika deaerator tidak dapat bekerja dengan baik dapat berpengaruh buruk terhadap system air umpan, system kondensat dan juga menaikkan pemakaian bahan kimia yang lebih tinggi. Untuk mencapai efisiensi deaerator yang baik ada beberapa hal yang perlu diperhatikan yaitu :  

 1. Pertahankan suhu dan tekanan yang setinggi mungkin sesuai dengan rancangannya.

2. Pastikan steam / uap keluar / venting dari deaerator bahwa oksigen dan gas-gas yang tidak terkondensasi ikut keluar. 

 3. Lakukan inspeksi bagian dalam deaerator untuk memastikan semua komponen tidak mengalami kerusakan.