BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Transkripsi

1 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pembuatan Kertas di PT. Pindo Deli Pulp and Paper Mills II PT. Pindo Deli Pulp and Paper Mills mempunyai banyak mesin kertas (Paper Machine) dan setiap mesin memiliki spesialisasi produk dan proses tertentu. Sistem proses yang ada pada PM 9 ( Paper Machine 9) terbagi atas tiga unit, yaitu Unit Stock Preparation, Unit Paper Machine, dan Unit Finishing Unit Stock Preparation Fungsi utama dari stock preparation adalah untuk memperoleh keseragaman umpan (pulp) yang terdiri dari berbagai campuran untuk mencapai kondisi optimum. Unit ini bertujuan menghasilkan buburan pulp yang siap di proses menjadi kertas. Pada unit ini, pengolahan bahan baku berlangsung dengan melalui berbagai tahapan, yaitu pulping, cleaning, refining, mixing, dan machine Unit Paper Machine Paper machine merupakan alat untuk membuat buburan kertas (pulp) menjadi lembaran kertas. Mesin ini dirancang untuk memproduksi fine paper dengan gramatur maksimal 125 gsm dan kapasitas mesin tersebut MT/Tahun dengan kecepatan 1300 mpm. Pada proses paper machine terbagi atas beberapa tahapan, diantaranya adalah: a. Forming Forming merupakan proses pembentukan lembaran kertas dengan cara pengurangan kadar air secara metode vakum dari buburan kertas (pulp) yang terjadi pada former section. Buburan kertas (pulp) yang keluar dari slice headbox dilewatkan pada celah diantara dua wire dengan cara disemprotkan pada permukaan wire. Wire berfungsi untuk membentuk lembaran kertas basah (paper web). Lembaran yang keluar dari bagian former mempunyai kadar air 80%. 6

2 BAB II Tinjauan Pustaka 7 b. Pressing Lembaran yang keluar dari bagian wire masih mempunyai kadar air yang tinggi dan sudah tidak ekonomis untuk dikeluarkan menggunakan sistem vakum. Sehingga dilakukan penekanan lembaran di antara dua roll (pressing) yaitu lembaran masuk ke bagian press section, kemudian mengalami pengeluaran air secara mekanis dengan cara dijepit diantara dua roll. Proses pressing ini dilakukan secara bertahap mulai dari tekanan rendah hingga tinggi untuk mencegah kertas putus. Kadar air pada lembaran kertas yang keluar dari bagian press adalah 50%. c. Main Drying Setelah melewati Press Section, lembaran masih mempunyai kadar air yang cukup tinggi dan sudah tidak mungkin dipisahkan menggunakan metode penekanan (press). Maka dari itu digunakanlah metode penguapan (evaporasi). Di mana pada main dryer ini terdapat silinder-silinder untuk melewatkan lembaran kertas dan melakukan pengeringan. Silinder silinder tersebut dipanaskan menggunakan steam pada bagian dalamnya. Pemanasan dilakukan secara bertahap, mulai dari tahap awal ±60 0 C sampai pada bagian akhir ±150 0 C dengan kadar air yang keluar dari main dryer sekitar 90%. d. Sizing Untuk meningkatkan kualitas sifat permukaan lembaran, digunakan pelapisan menggunakan surface sizing pada size press. Penambahannya berupa starch (pati) dengan tujuan agar sifat permukaan kertas menjadi lebih halus dan kertas memiliki daya serap yang baik terhadap tinta. e. After Drying Pelapisan surface sizing pada size press menyebabkan lembaran kertas menjadi basah kembali. Untuk mengeringkan lembaran kertas tersebut digunakan proses after drying yang sama halnya dengan proses main drying. Kadar air dalam yang kelujar dalam bagian ini ±5% tergantung dari jenis kertas yang diproduksi f. Calendering Calendering merupakan proses penekanan lembaran kertas dengan tekanan nip tertentu. Calendering dilakukan dengan tujuan untuk memperbaiki kehalusan

3 BAB II Tinjauan Pustaka 8 (smoothes) permukaan kertas, untuk menyeragamkan ketebalan (thickness), dan untuk menghaluskan noda dari wire dan felt. g. Pope Reel Kertas yang keluar dari proses calendering sudah merupakan produk jadi. Pope reel ini berfungsi sebagai penggulung lembaran kertas. Lembaran kertas digulung hingga mencapai berat 33 ton atau panjang m. Kecepatan putaran pope reel adalah ± 1200 m/menit pada gulungan jumbo roll Unit Finishing Finishing merupakan proses akhir penanganan lembaran kertas sebelum dikirim ke konsumen. Pada umumnya konsumen memesan produk dalam tiga bentuk yaitu lembaran sesuai standar, lembaran dengan ukuran khusus, dan dalam bentuk roll. Gambar 2.1 Skema Proses Pembuatan Kertas 2.2 Main Dryer Ketika paper web melewati Press Section, lembaran masih mempunyai kadar air yang cukup tinggi dan sulit dipisahkan menggunakan metode penekanan (press) kembali. Maka dari itu digunakanlah metode penguapan (evaporasi). Di mana pada main dryer ini terdapat silinder-silinder untuk melewatkan lembaran kertas dan melakukan pengeringan. Secara singkat main dryer tersebut dapat

4 BAB II Tinjauan Pustaka 9 dilihat dalam gambar 2.1 yang berada dalam skema sistem proses pembuatan kertas. Namun untuk lebih detail pada bagian main dryer dapat dilihat pada gambar 2.2 Sumber : Red Army Evaluation, Cahya Nugraha, Uncoated Division Gambar 2.2 Bagian Main Dryer Pada gambar 2.2 terlihat lingkaran-lingkaran yang bertuliskan angka-angka yang menunjukan bahwa itu adalah cylinder dryer dan lingkaran yang tidak bertuliskan angka adalah roll penggerak untuk cylinder dryer. Bagian main dryer memiliki cylinder sebanyak 28 buah dan terbagi dalam lima section. Adapun banyaknya cylinder dapat dilihat dalam Tabel 2.1 Tabel 2.1 Jumlah Cylinder Tiap Section Section Jumlah Cylinder Dryer Section 1 Section 2 Section 3 Section 4 Section 5 3 buah 4 buah 7 buah 2 buah 12 buah

5 BAB II Tinjauan Pustaka 10 Silinder silinder tersebut dipanaskan menggunakan steam pada bagian dalamnya. Pemanasan dilakukan secara bertahap, mulai dari tahap awal ±60 0 C sampai pada bagian akhir ±150 0 C dengan kadar air yang keluar dari main dryer sekitar 90%. Pada gambar 2.2 pun terlihat warna coklat yang semakin ke arah cylinder 1 semakin pudar warnanya hingga menjadi putih. Itu menandakan bahwa pemanasan berlangsung dari cylinder 28 pada section 5 dengan suhu yang lebih tinggi dari cylinder-cylinder yang lainnya. 2.3 Pengeringan di Dryer Section Proses pengeringan kertas merupakan proses terakhir dari proses pembuatan kertas sebelum masuk ke calendar dan di gulung di pope reel. Pada bagian dryer section inilah kualitas kertas banyak ditentukan disamping pada proses sebelumnya. Untuk itu dalam pengoperasian mesin pengeringan perlu diketahui atau dipahami dalam proses yang terjadi di dalam mesin pengering adalah bagaimana menghasilkan produk kertas yang baik. Setelah lembaran kertas basah (paper web) melewati Press Section, lembaran masih mempunyai kadar air yang cukup tinggi dan tidak mungkin dipisahkan menggunakan metode penekanan (press) terus-menerus. Oleh karena itu digunakanlah metode penguapan (evaporasi). Peralatan pengering yang digunakan berupa silinder dryer. Pada main dryer lembaran dari bagian press section dibawa menggunakan kanvas dan lembaran kertas berada di atas kanvas. Kemudian dilewatkan melalui silinder-silinder yang terdapat pada main dryer. Silinder silinder tersebut dipanaskan menggunakan steam yang ditransformasikan kedalamnya sehingga terjadi proses perpindahan panas dari steam menuju silinder dan dari silinder panas dialirkan ke kertas. Jadi pada silinder ada tiga lapisan utama yang berbeda, lapisan paling luar merupakan kertas, lapisan tengah adalah kanvas, dan lapisan paling dalam merupakan steam. Sehingga terjadi perpindahan panas secara konveksi dan konduksi.

6 BAB II Tinjauan Pustaka 11 Gambar 2.3 Konfigurasi Dryer Section Pada gambar 2.3 menunjukan single-tier dryer section dalam bagian wet end di paper machine. Proses pengeringan meliputi pemasukan steam yang cukup untuk proses evaporasi di mana panas dari steam mampu menguapkan kandungan air dari lembaran kertas. Pemanasan dilakukan secara bertahap, mulai dari tahap awal ±60 0 C sampai pada bagian akhir ±150 0 C. Steam yang digunakan merupakan saturated steam dan tekanan yang diberikan antara kg/cm 2 atau bar. Kondensat yang terbentuk di dalam silinder dryer dikeluarkan menggunakan rotary syphon yang ditampung di separator untuk selanjutnya dialirkan ke kondenser. Distribusi steam pada bagian ini menggunakan sistem cascade, artinya steam sisa unit silinder yang lebih panas disalurkan kembali ke unit sebelumnya. Sedangkan untuk penanganan uap air yang keluar dari lembaran, digunakan sirkulasi udara dengan sistem hood tertutup. Kadar air yang keluar dari main dryer sekitar 90%.

7 BAB II Tinjauan Pustaka Komponen Dryer Section Silinder Dryer Pengeringan silinder merupakan tipe alat pengering yang terdiri dari satu atau lebih silinder. Terbuat dari logam yang berputar sesuai dengan porosnya pada posisi horizontal yang dilengkapi dengan pemansan internal oleh uap air, air atau media cairan pemanas lainnya. Penggunaan uap sebagai sumber utama energi panas dan permukaan silinder yang berputar sebagai area perpindahan panas adalah metode yang paling umum pengeringan untuk buburan kertas (pulper) menjadi produk kertas. Hampir seluruh paper machine di dunia perindustrian kertas menggunakan konvensional uap panas silinder atau konfigurasi pengeringan multi silinder. Selain memberikan efisiensi energi yang baik, pengeringan silinder juga memungkinkan mendukung perpindahan pulper dengan baik, dan meningkatkan kelancaran pengeringan pulper. Silinder pengeringan juga dapat mencegah beberapa penyusutan pulper dalam machine direction dan cross direction. Sebagian besar silinder pengering dibuat dari cast iron maupun stainless steel. Ujung pengering atau kepala silinder terbuat juga dari cast iron. Gambar 2.4 menunjukkan pandangan penampang silinder pengering yang mencakup semua komponen seperti pasokan uap dan keluaran kondensat. Panjang silinder pengering yang paling umum adalah 7,5 m dan 1,8 m untuk diameter. Ketebalannya dapat bervariasi, tetapi mm adalah yang paling umum untuk digunakan dengan besarnya tekanan sekitar 1000 kpa.

8 BAB II Tinjauan Pustaka 13 Gambar 2.4 Penampang Cylinder Dryer Umpan buburan kertas dalam hal ini adalah pulper yang akan dikeringkan pada permukaan silinder yang dipanaskan oleh uap panas dan berputar pada kecepatan yang diinginkan. Pada dryer section di perindustrian pulp dan kertas memiliki sistem multi silinder atau silinder ganda. Silinder ini didesain dengan dua silinder yang puncaknya paralel dan bahan yang akan dikeringkan dimasukkan dari bagian atas pada daerah di antara dua drum (APV Crepaco 1992). Konfigurasi dryer multi silinder dapat dilihat pada gambar 2.5. Gambar 2.5 Konfigurasi Dryer Multi Silinder

9 BAB II Tinjauan Pustaka 14 Prinsip kerja alat pengering silinder adalah silinder berputar dengan tenaga penggerak motor, dipanaskan dari bagian dalam dengan menggunakan steam. Panas permukaan drum mencapai suhu C. Lapisan bahan yang akan dikeringkan disebarkan secara merata pada permukaan atas silinder Kanvas Dryer Kanvas digunakan sebagai kain pengering di bagian dryer section paper machine. Agar proses berjalan dengan baik, maka kertas harus menempel pada permukaan silinder dengan baik. Sehingga untuk menempel kertas tersebut maka digunakanlah kanvas. Gambar 2.6 Kanvas Cylinder Dryer Kanvas ini mirip seperti ban berjalan, membawa pulper dengan kecepatan tinggi dan menekan kertas pada dinding silinder pengering, sehingga kertas dapat menempel dengan rata pada silinder tersebut. Akibat dari itu semua proses perpindahan panas berlangsung dengan cepat dan efisien. Selain itu penggunaan kanvas berfungsi agar buburan kertas tidak kontak langsung dengan permukaan silinder pengering yang mempunyai suhu tinggi, karena akan menyebabkan buburan kertas menjadi menempel dengan silinder pengering.

10 BAB II Tinjauan Pustaka Sistem Steam dan Kondensat Pada paper machine yang modern ada beberapa poin dalam sistem steam dan kondensat yang diperhatikan. Ini termasuk dryer, steam box, wire pit, dan proses pemanasan air. Dalam hal pengeringan kertas, steam utama dan titik konsumsi kondensat merupakan energi panas yang dibutuhkan untuk pengeringan kertas bersumber dari silinder pengering dan ventilasi udara panas. Gambar 2.7 menunjukkan gambaran secara umum steam dan sistem kondensat dari perindustrian kertas di dunia. Ada sejumlah variasi steam dan sistem kondensat tergantung pada mesin desainnya. Desain steam dan sistem kondensat dipengaruhi oleh tekanan steam, kecepatan mesin, gramatur, kekeringan lembaran kertas setelah press section dan persyaratan kualitas produk jadi. Sistem uap dan kondensat untuk grade kertas yang berbeda adalah cascade system, thermo-compressor systems atau kombinasi dari keduanya. Gambar 2.7 Sistem Uap (Steam) dan Kondensat pada Paper Machine Industry 2.5 Proses Pengeringan di Dryer Section Proses pembuatan kertas sangat dipengaruhi oleh proses pengeringan di dryer section. Dalam proses pengeringan ini terjadi perpindahan panas dan massa

11 BAB II Tinjauan Pustaka 16 karena adanya perbedaan temperatur. Panas akan mengalir dari tempat yang temperatur tinggi ke temperatur lebih rendah Mekanisme Pengeringan di Dryer Section Pada main dryer ini terdapat 28 s ilinder yang digunakan di mana terbagi menjadi lima section. Silinder tersebut berputar secara linier yang sama di mana silinder diputar dengan satu sumber yaitu motor listrik yang dihubungkan dengan roda gigi pada setiap silindernya. Adapun skema dari mesin pengering kertas dapat dilihat pada gambar 2.8 IV Gambar 2.8 Skema Dryer Section Pada gambar terdapat penulisan I, II, dan III yang menunjukan adanya tiga tahap utama dalam pengeringan kertas. Tahap pertama adalah tahap perjalanan kertas mulai menempel pada silinder sampai saat kanvas mulai menyentuh silinder. Tahap kedua adalah tahap perjalanan kertas sepanjang kanvas menyelimuti silinder. Tahap ketiga adalah tahap perjalanan kertas pada permukaan luar silinder saat kanvas meninggalkan, dimana kertas masih menempel pada silinder. Tahap ke empat adalah tahap perjalanan kertas bebas tidak menempel pada silinder, letaknya di antara dua buah silinder. Tahap pertama, lembaran kertas mulai membungkus silinder pengering. Akibat dari temperatur silinder lebih tinggi dari temperatur kertas maka akan

12 BAB II Tinjauan Pustaka 17 terjadi perpindahan panas dari silinder pengering ke lembaran kertas yang menyebabkan naiknya temperatur dan tekanan uap air pada permukaan lembaran kertas sehingga laju penguapan menjadi bertambah. Tahap kedua, kanvas akan membungkus dan menekan lembaran kertas lebih kuat ke silinder sehingga perpindahan panas dari silinder lembaran kertas akan bertambah besar. Panas yang masuk akan menaikkan temperatur, dengan demikian tekanan uap air akan naik juga yang menyebabkan naiknya laju penguapan. Setelah kanvas mulai meniggalkan silinder, kertas mulai memasuki tahap ketiga. Pada tahap ini laju penguapan bertambah, itu disebabkan karena pada saat kertas di selimuti oleh kanvas terjadi kenaikkan temperatur yang cukup tinggi. Setelah melewati tahap ketiga kertas akan menuju tahap keempat, pada tahap ini kertas tidak menempel pada silinder dan juga pada kanvas (bebas kontak). Kertas tidak mendapatkan pertambahan energi, bahkan hanya melepaskan energi pada dua sisi permukaannya yang menyebabkan penurunan temperatur pada kertas Mekanisme Perpindahan Panas Dalam pengeringan kertas metode utama dalam perpindahan panas adalah dengan konduksi dan konveksi untuk pembuatan pada seluruh grade kertas. Perpindahan panas secara radiasi biasanya diabaikan dalam pengeringan kertas konvensional karena kontribusinya terhadap perpindahan panas keseluruhan jauh lebih sedikit dari pada konduksi dan konveksi. Oleh karena itu perpindahan panas secara konveksi dan konduksi adalah metode utama untuk dapat menghitung besarnya perpindahan panas pada cylinder dryer. a. Perpindahan Panas dari Steam ke Dinding Silinder Temperatur steam (T sat ) yang dialirkan dengan laju dan tekanan tertentu didalam dinding silinder akan mengalir secara konduksi atau rambatan dengan menembus tahanan ketebalan dinding silinder yang bertemperatur lebih rendah

13 BAB II Tinjauan Pustaka 18 sehingga mengalami penurunan temperatur yang menghasilkan temperatur dinding luar silinder (T sil ). T sat silinder T sil Gambar 2.9 Perpindahan Panas dari T sat ke T sil Proses pengeringan menggunakan multi silinder dan panas T Sat merupakan sumber panas yang akan dipindahkan ke lembaran kertas. Sumber panas mengalir melalui beberapa tahanan termal yang akan menyebabkan temperatur akan turun mencapai temperatur permukaan kertas ( T S ). Tahanan termal tersebut meliputi tebal dinding silinder, kotoran pada permukaan silinder dan tahanan akibat adanya kertas. Konduksi Jika sebuah logam yang salah satu ujungnya dipanaskan dalam selang waktu tertenu, ujung lainnya pun akan terasa panas. Hal ini menunjukkan bahwa pada batang logam tersebut terjadi aliran atau perpindahan kalor dari bagian logam yang bersuhu tinggi ke bagian logam yang bersuhu rendah. Perpindahan kalor pada logam yang tidak diikuti perpindahan massa ini disebut dengan perpindahan kalor secara konduksi. Perpindahan kalor konduksi atau hantaran adalah perpindahan energi yang terjadi pada medium yang diam (padat atau zat yang dapat mengalir) apabila ada gradien temperatur dalam medium tersebut, tidak disertai dengan perpindahan partikel-partikel zat perantaranya. Syarat terjadinya konduksi kalor suatu benda adalah adanya perbedaan suhu antar dua tempat pada benda tersebut. Kalor akan berpindah dari tempat bersuhu tinggi ke tempat

14 BAB II Tinjauan Pustaka 19 bersuhu rendah. Jika suhu kedua tempat tersebut menjadi sama, maka rambatan kalor pun akan terhenti. Perpindahan Panas Konduksi pada Silinder Berongga Suatu silinder panjang berongga dengan jari-jari dalam r i, jari-jari luar r o dan panjang L dialiri panas sebesar q. Suhu permukaan dalam T i dan suhu permukaan luar T o. Gambar 2.10 Silinder Berongga Aliran panas hanya berlangsung ke arah radial (arah r) saja. Luas bidang aliran panas dalam system silinder ini adalah : A r = 2πrL (1) Sehingga hukum Fourier menjadi: (2) Sumber : Luqman Buchori, Perpindahan Panas (Heat Transfer). b. Perpindahan Panas dari Kertas ke Udara Sekeliling Panas yang dipindahkan dari kertas menuju udara sekeliling ada dua bentuk yaitu panas akibat penguapan (evaporasi) dan panas akibat konveksi. Panas akibat konveksi berupa panas sensible yang terjadi karena adanya perbedaan temperatur

15 BAB II Tinjauan Pustaka 20 antara udara dengan permukaan kertas basah. Panas akibat penguapan berupa panas laten yang terjadi karena terdapat beda tekanan parsial antara uap air di udara dan tekanan air pada kertas basah. Adapun model sistemnya seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.11 V Q conv Q evap T K Kertas Gambar Model Perpindahan Panas dari Kertas ke Udara Sekeliling Konveksi Konveksi adalah perpindahan panas yang terjadi antara permukaan padat dengan fluida yang mengalir disekitarnya, dengan menggunakan media penghantar berupa fluida (cairan/gas). Arus fluida yang melintas pada suatu permukaan, maka akan ikut terbawa sejumlah enthalphi. Aliran enthalphi ini disebut aliran konveksi kalor atau konveksi. Konveksi merupakan suatu fenomena makroskopik dan hanya berlangsung bila ada gaya yang bekerja pada partikel atau ada arus fluida yang dapat membuat gerakan melawan gaya gesek (McCabe,1993). Contoh sederhana pepindahan panas secara konveksi adalah aliran air yang dipanaskan dalam belanga.kalor yang dipindahkan secara konveksi dinyatakan dengan persamaan Newton tentang pendinginan (Holman, 1986 ). Perpindahan panas konveksi tergantung pada viskositas fluida, disamping ketergantungannya terhadap sifat-sifat termal fluida, seperti konduktivitas termal, kalor spesifik, dan densitas. Hal ini disebabkan karena viskositas mempengaruhi laju perpindahan energi di sistem konveksi, yaitu : Perpindahan panas konveksi alami (natural convection) Gerakan fluida dalam konveksi bebas, baik fluida gas atau cair terjadi karena gaya apung yang alami apabila densitas fluida di dekat permukaan

16 BAB II Tinjauan Pustaka 21 perpindahan kalor berkurang sebagai akibta proses pemanasan. Gaya apung ini tidak akan terjadi apabila fluida itu tidak mengalami sesuatu gaya dari luar seperti gaya gravitasi. Walaupun gravitasi bukan satu-satunya gaya luar yang dapat menghasilkan arus konveksi bebas. Perpindahan panas konveksi paksa (forced convection) Konveksi paksa disebakan karena adanya gaya pemaksa yang menyebabkan fluida bergerak dan mempunyai kecepatan. Pada umumnya peralatan untuk memindahkan panas pada industri menggunakan sistem konveksi paksa. Sebagai gambaran dalam fenomena perpindahan panas konveksi alamiah dan paksa didalam pipa dinyatakan sebagai berikut qq = mm. CCCC. dddd = h cc xx AA (TTTT TTTT) (3) Untuk mencari nilai h c (koefisien perpindahan panas konveksi) digunakan bilangan-bilangan tak berdimensi seperti : Bilangan Grashof Bilangan Prandtl Bilangan Nusselt GGGG = LL3 xx ρρ 2 xx gg xx ββ xx ΔΔΔΔ μμ 2 PPPP = CCCC xx μμ kk NNNN = h cc xx LL kk Sumber : Luqman Buchori, Perpindahan Panas (Heat Transfer). (4) (5) (6)

17 BAB II Tinjauan Pustaka 22 Keterangan L panjang silinder ρ densitas g percepatan gravitasi β 1/T (Koefisien ekspansi volume) µ viskositas k konduktivitas bahan Untuk Konveksi Paksa qq = UU AA ΔΔΔΔ (7) U = koefisien perpindahan panas keseluruhan Δ T = LMTD (Logaritmic Mean Temperature Difference) Nilai LMTD didapat dari LLLLLLLL = ΔΔΔΔ1 ΔΔΔΔ2 ln ΔΔΔΔ1 ΔΔΔΔ2 Sumber : Geankoplis, Transport Processes and Separation Process Principles Fourt Edition (8) Perpindahan panas melalui konduksi erat hubungannya dengan Hukum Fourier. Hubungan dasar yang menguasai aliran kalor melalui konduksi ialah berupa kesebandingan antara laju aliran kalor yang melintas pada permukaan isotermal dan gradien suhu yang terdapat dalam permukaan tersebut. sesuai dengan persamaan (2) bentuk dasar perpindahan panas secara konduksi pada kondisi steady state ditunjukkan pada persamaan (9), sedangkan perpindahan panas konveksi ditunjukkan pada persamaan (10). :

18 BAB II Tinjauan Pustaka 23 Q = kaδ T / Ax (9) Q = haδ T (10) Sumber : Ajit K Ghosh, Fundamentals of Paper Drying Theory and Application from Industrial Perspective Keterangan: Q Panas transfer rate, J / s (W) k Termal konduktivitas, W / m.k A Luas permukaan perpindahan panas, m 2 T Suhu, K X Diameter atau ketebalan, m H Koefisien perpindahan panas, W/m 2 o C Laju perpindahan konduksi panas adalah berbanding lurus dengan k (konduktivitas termal bahan) dan gradien temperatur, AT / Ax. Koefisien perpindahan panas tergantung pada sifat fisik fluida dan kondisi aliran. Dalam pengeringan kertas, tekanan perpindahan panas konveksi terjadi pada antarmuka antara uap dan kondensat dalam silinder, dan antara kertas dan udara luar silinder. Jenis aliran adalah turbulen. Perpindahan panas konvektif dianggap sebagai aliran dari analisis cairan dan dimensi digunakan untuk mengkarakterisasi koefisien perpindahan panas (h). Resistensi Perpindahan Panas Panas dipindahkan dari daerah bertemperatur tinggi ke daerah temperatur rendah. Tingkat panas ditransfer dari steam dalam silinder ke kertas di permukaan silinder yang tergantung pada gradien suhu keseluruhan dan resistensi yang berbeda untuk perpindahan panas:

19 BAB II Tinjauan Pustaka 24 Q = UA (Ts - Tp) (11) Sumber : Ajit K Ghosh, Fundamentals of Paper Drying Theory and Application from Industrial Perspective Keterangan: Q Laju aliran panas dari pengering dalam untuk kertas U Koefisien perpindahan panas total Ts Temperatur steam Tp Temperatur kertas Gambar 2.12 menunjukkan panas yang berbeda dan resistensi perpindahan panas yang terlibat ketika paper web kontak dengan silinder. Gambar 2.12 Potongan Gambar Panas Pada Cylinder Dryer Dan Resistensi Perpindahan Panas. Resistensi berbagai arus panas ditunjukkan pada tabel 2.2 Tabel 2.2 Sumber resistensi perpindahan panas dan aliran panas

20 BAB II Tinjauan Pustaka 25 Sumber : Ajit K Ghosh, Fundamentals of Paper Drying Theory and Application from Industrial Perspective Keterangan: A Area h Konduktansi termal konduktif k Termal konduktivitas L Panjang Karena dalam kondisi steady state, panas yang ditransfer melalui setiap lapisan dan nilai q adalah sama. Aliran panas sama dengan tekanan total dibagi dengan resistansi total, oleh karena itu: (12) (13) Sumber : Ajit K Ghosh, Fundamentals of Paper Drying Theory and Application from Industrial Perspective

21 BAB II Tinjauan Pustaka 26 Sehingga jika persamaan-persamaan yang terdapat pada tabel 2.2 dan persamaan (13) saling di substitusi, maka didapatkan nilai koefisien perpindahan panas total (U) secara umum sebagai berikut: (14) Sumber : Ajit K Ghosh, Fundamentals of Paper Drying Theory and Application from Industrial Perspective