Perpindahan panas adalah disiplin rekayasa termal yang menyangkut generasi, penggunaan, konversi, dan pertukaran energi panas dan panas antara sistem fisika. Perpindahan panas yang diklasifikasikan ke dalam berbagai mekanisme, seperti konduksi termal , konveksi termal , radiasi termal , dan transfer energi melalui perubahan fase . Insinyur juga mempertimbangkan transfer massa berbeda spesies kimia, baik dingin atau panas, untuk mencapai perpindahan panas. Sementara mekanisme ini memiliki karakteristik yang berbeda, mereka sering terjadi secara simultan dalam sistem yang sama.
Konduksi panas, juga disebut difusi, adalah pertukaran mikroskopis langsung energi kinetik dari partikel melalui batas antara dua sistem. Ketika sebuah benda berada pada berbeda Temperatur dari yang lain tubuh atau sekitarnya, panas mengalir sehingga tubuh dan lingkungan mencapai suhu yang sama, pada saat mana mereka berada dalam kesetimbangan termal . Perpindahan panas tersebut selalu terjadi spontan dari daerah suhu tinggi untuk wilayah lain suhu yang lebih rendah, seperti yang dijelaskan oleh hukum kedua termodinamika .
Hukum I termodinamika menyatakan bahwa energi adalah kekal, tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan. Energi hanya dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Berdasarkan teori ini, Anda dapat mengubah energi kalor ke bentuk lain sesuka Anda asalkan memenuhi hukum kekekalan energi.
Namun, kenyataannya tidak demikian. Energi tidak dapat diubah sekehendak Anda. Misalnya, Anda menjatuhkan sebuah bola besi dari suatu ketinggian tertentu.
Pada saat bola besi jatuh, energi potensialnya berubah menjadi energi kinetik. Saat bola besi menumbuk tanah, sebagian besar energi kinetiknya berubah menjadi energi panas dan sebagian kecil berubah menjadi energi bunyi.
Sekarang, jika prosesnya Anda balik, yaitu bola besi Anda panaskan sehingga memiliki energi panas sebesar energi panas ketika bola besi menumbuk tanah, mungkinkah energi ini akan berubah menjadi energi kinetik, dan kemudian berubah menjadi energi potensial sehingga bola besi dapat naik?
Peristiwa ini tidak mungkin terjadi walau bola besi Anda panaskan sampai meleleh sekalipun. Hal ini menunjukkan proses perubahan bentuk energi di atas hanya dapat berlangsung dalam satu arah dan tidak dapat dibalik.
Proses yang tidak dapat dibalik arahnya dinamakan proses irreversibel. Proses yang dapat dibalik arahnya dinamakan proses reversibel. Peristiwa di atas mengilhami terbentuknya hukum II termodinamika. Hukum II termodinamika membatasi perubahan energi mana yang dapat terjadi dan yang tidak dapat terjadi.
Pembatasan ini dapat dinyatakan dengan berbagai cara, antara lain, hukum II termodinamika dalam pernyataan aliran kalor: “Kalor mengalir secara spontan dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah dan tidak mengalir secara spontan dalam arah kebalikannya”; hukum II termodinamika dalam pernyataan tentang mesin kalor: “
Tidak mungkin membuat suatu mesin kalor yang bekerja dalam suatu siklus yang semata-mata menyerap kalor dari sebuah reservoir dan mengubah seluruhnya menjadi usaha luar”; hukum II termodinamika dalam pernyataan entropi: “Total entropi semesta tidak berubah ketika proses reversibel terjadi dan bertambah ketika proses ireversibel terjadi”.
Nah dari hukum dasar termodinamika di atas , pada kesempatan ini saya ingin share, bagaimana transfer / perpindahan panas berlangsung dengan menggunakan pelumas sebagai media penghantar panasnya (Heat transfer oil).
sedangkan media penghantar panas lain (air) akan saya bahas pada kesempatan yang lain.
Pelumas penghantar panas ini biasanya di aplikasikan pada industri yang pada proses produksinya dibutuhkan panas untuk katalis dalam membuat ikatan (bond) antar unsur kimianya dalam proses sehingga dapat terikat lebih baik dan erat atau sempurna
Apa kriteria dasar yang harus di miliki oleh Pelumas penghantar panas ( Heat Transfer Oil ) ?
- Tidak mudah terbakar dan menguap. Artinya di sini pelumas tersebut harus memiliki flash point yang tinggi.
- Tidak mudah rusak rantai karbonnya/ unsur ikatan pelumasnnya. Rusak nya rantai karbon dapat di lihat dari perubahan warnanya dari warna asalnya menjadi gelap (teroksidasi). Artinya bahan dasar pelumas tersebut , haruslah berasal dari pengolahan minyak bumi yang mengandung rantai karbon panjang (long chain carbon)
- Mudah menyerap panas dan memberikan panas dan mempunyai sifat yang stabil (range temperatur tidak besar). Karena pemanasan yang lebih cepat merata, maka resiko kebakaran dapat dikurangi, yang mungkin terjadi akibat panas yang langsung mengena terhadap bahan - bahan yang sedang di proses.
- Mudah untuk digerakkan /dipindahkan artinya pelumas dapat membawa panas dari sumber panas ke media yang akan di panaskan dengan melalui transfer pompa
- Tidak bersifat korosif dan dapat membawa kotoran yang ada di dalam sistem pemanasan.
Hal-hal yang harus di perhatikan dalam sistim pemanasan yang menggunakan Pelumas Penghantar Panas (Heat transfer Oil) :
- Harap diperhatikan supaya sistem sirkulasi tertutup secara total untuk mencegah terjadinya oksidasi, pencemaran dan penguapan.
- Tingkat aliran pelumas harus tetap dikontrol untuk mencegah tempat-tempat tertentu menjadi terlalu panas (biasanya antara 1.5 - 3 meter per detik)
Gambar contoh : Sistim alat penukar panas (Heat Exchanger) dengan memakai Pelumas Penghantar Panas (Heat Tranfer oil) sebagai media pembawa panas nya
Pelumas Penghantar Panas (Heat Transfer Oil), sebagai media penukar panas, oleh beberapa orang dianggap sebagai alternatif yang lebih baik untuk mengatasi masalah kualitas air dan keterbatasan temperatur sistem yang di miliki oleh sistem air. selain itu ada beberapa keunggulan lainnya seperti yang terlihat pada tabel berikut ini
Keuntungan pemakaian Pelumas penghantar Panas (Heat tranfer oil) dibanding dengan sistem lainnya, secara umum bisa dilihat sebagai berikut:
- Effisiensi, banyak orang percaya bahwa Pelumas Penghantar Panas mempunyai efisiensi 5 hingga 8% lebih baik dibandingkan dengan penggunaan sistem uap konvensional, hal ini dikarenakan pada sistem uap konvensional banyak terdapat heat loss misalnya di steam trap 6% hingga 14% tergantung panjangnya pipa instalasi dari sistemnya. Selain itu heat loss di air blowdown hingga 3%, dan heat loss di deaerator hingga 2%.
- Sertifikasi, untuk mengoperasikan sistem uap bertekanan diperlukan sertifikasi baik operator yang menjalankannya maupun instalasinya sendiri, di banyak negara hal ini merupakan undang-undang yang harus dipatuhi sehingga berdampak terhadap biaya operasional.
- Tidak seperti sistem uap bertekanan, hampir semua instalasi panas dengan menggunakan Pelumas Penghantar Panas beroperasi pada tekanan atmosfir. Tekanan pada sistem ini hanya terbatas pada tekanan pompa sirkulasi yang digunakan, yang hanya berkisar antara 2 – 4 bar.
- Korosi, sistem uap sangat rentan terhadap korosi, udara dan garam yang terkandung di dalam air merupakan komponen utama penyebab korosi. Uap juga sangat abrasif terhadap logam karena tidak adanya daya lumas.
- Sistem pemindahan panas (Heat Exchanger) yang digunakan untuk memanaskan pelumas bersifat tidak korosif dan berdaya lumas sama dengan minyak pelumas sehingga tidak menyebabkan korosi dan abrasi pada logam.
- Maintenance, karena tidak adanya steam traps, condensate return, dan chemical dosing pada boiler water pada sistem pemanas yang menggunakan pelumas penghantar panas maka otomatis maintenance-nya juga lebih sedikit.
- Ramah Lingkungan, lebih ramah lingkungan dibandingkan dengan steam boiler yang penggunaan airnya harus diproses secara mekanikal maupun kimiawi sehingga pembuangan air limbahnya harus aman untuk lingkungan.
- Keamanan, tidak seperti pada steam boiler yang memerlukan tekanan tinggi untuk suhu operasi yang tinggi, thermal fluid heaters beroperasi pada tekanan atmosfir sehingga sangat aman. Tekanan yang terjadi pada sistem thermal fluid heaters hanya akibat tekanan pompa sirkulasi dan bukan tekanan karena tekanan yang diperlukan untuk mencapai temperatur kerja yang diinginkan.
- Kontrol suhu, Pengontrolan suhu pada sistem pemanasan pelumas dilakukan langsung pada temperatur pelumasnya, sehingga lebih akurat dibandingkan dengan pada steam boiler yang diatur dengan cara mengatur tekanan kerja dari sistem
- Biaya, Investasi dan biaya operasi sistim pemanasan dengan menggunakan Pelumas Penghantar Panas relative lebih rendah dibandingkan dengan steam boiler.
Diatas adalah hasil studi banding yang saya lakukan di plant, dimana ada dua sistem penghantar pemanasan (heat transfer system).
Bagaimana spesifikasi Heat Transfer oil yang saya buat, dapat di unduh di :
http://www.slideshare.net/ekokiswantoslide/calor-syn
Sekian dulu semoga dapat bermanfaat !!!
