Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis efektivitas termal oil cooler pada Unit 2 PLTD Tegineneng sebelum dan sesudah dilakukan penggantian komponen Plate Heat Exchanger (PHE). Penggantian ini merupakan upaya pemeliharaan korektif untuk mengatasi degradasi performa sistem pendingin akibat indikasi akumulasi fouling pada unit lama. Evaluasi termodinamika dilakukan pada kondisi beban operasional konstan 5 MW menggunakan pendekatan kuantitatif, yang mencakup validasi kesetimbangan panas (heat balance), analisis Log Mean Temperature Difference (LMTD), serta perhitungan laju perpindahan panas aktual (Qact) dan maksimal (Qmax). Parameter tersebut kemudian digunakan untuk menentukan nilai efektivitas (ε) alat penukar panas berdasarkan data log temperatur inlet dan outlet pada sisi oli pelumas maupun air pendingin (LT Water). Hasil perhitungan menunjukkan peningkatan kinerja yang sangat signifikan pasca-penggantian komponen. Nilai efektivitas rata-rata meningkat dari 47,87% menjadi 68,41%, dengan titik efektivitas puncak mencapai 80,00%. Peningkatan ini berbanding lurus dengan kemampuan alat membuang beban termal hingga laju aktual 1.134 kW, serta penurunan nilai LMTD dari rentang 10,72°C–12,33°C menjadi 6,49°C–9,28°C, yang mengindikasikan proses pertukaran panas berlangsung jauh lebih efisien. Secara keseluruhan, penggantian heat exchanger terbukti memberikan pengaruh positif secara mutlak dalam mengoptimalkan temperatur oli dan menjamin keandalan operasi mesin PLTD.