Monday, November 26, 2012

Heat Exchanger (HE)


Di industri - industri kimia banyak memanfaatkan heat exchanger utk pertukaran panas, dan yg sering digunakan adalah 2 tipe dibawah ini :
"In the chemical industries many using heat exchanger and often used are 2 types below :"
      1. STHE (Shell and Tube Heat Exchanger)
adalah penukar panas yang terdiri dari bagian luar (shell) dan bagian dalam (tube). Aliran fluida dari shell masuk ke sisi luar tube dengan arah yg zig-zag dan turbulen karena adanya baffle (penghalang). Fungsi baffle utk memperluas dan memperlama kontak antara fluida sisi shell dan tube shg kontak lebih efektif transfer panasnya. Sedangkan fluida dari tube mengalir melewati tube yg dipasang paralel.
"STHE is heat exchanger has consist of shell (outside) and tube (inside). Fluid flow from shell entrance to the outside of tube with zig - zag and turbulence because of baffle. Baffle has function to enlarge and prolong contact between fluid from shell side and tube so that heat transfer contacting is more effective than. Whereas fluid from tube flowing pass parallel tube."
Macam - macam bentuk penyusunan tube adalah :
  • Triangular (segitiga)
  • Rotate Triangular
  • Square (segiempat)
  • Rotate Square
Macam - macam tipe STHE :


  • a) Tipe 1-2
Artinya fluida masuk melewati 1 sisi shell dan 2 pada sisi tube. Jadi fluida mengalir hanya 1 kali sepanjang kolom STHE pada shell sedangkan tube mengalir sebanyak 2 kali lewatan (berbentuk U sebanyak 1 kali).
"Meaning is fluid entrance from passing 1 shell side and 2 on the tube side. So the fluid flow only 1 time along STHE column at shell whereas tube flow 2 time passing (U turn 1 time)."
  • b) Tipe 2-4
Artinya fluida sisi shell masuk melewati kolom sebanyak 2 (perputaran di U bend / U turn 2 kali) dan 4 lewatan pada sisi tube (berbentuk U sebanyak 2 kali).

"Meaning is fluid shell side passing column 2 time (U turn 2 time) and 4 passing on the tube side (U turn 2 time)."

  • c) Tipe 3-6
Artinya fluida sisi shell masuk melewati kolom sebanyak 5 (perputaran di U bend / U turn 3 kali) dan 6 lewatan pada sisi tube (berbentuk U sebanyak 3 kali).
"Meaning is fluid shell side entrance passing column r time (U turn 3 time) and 6 pass on the tube side (U turn 3 time)."
Karakteristik dari STHE adalah :
  • Luas perpindahan panas > 120 ft2
  • Utk kapasitas aliran besar shg beban liquid pada kolom rendah karena tube berdiameter kecil
  • Perawatan mudah karena tube bisa diambil
  • Efisien tempat
  • Dapat digunakan utk range suhu yg besar (-100 C sd 600 C)
  • Dapat digunakan utk tekanan besar, (shell 300 bar dan tube 1400 bar)
STHE
       2. DPHE (Double Pipe Heat Exchanger)
adalah alat penukar panas yg terdiri dari 2 pipa (annulus = luar dan inner pipe = dalam). Aliran fluida dari dalam dan luar shg terjadi transfer panas sepanjang aliran pipa.
Karakteristik :
  • Digunakan utk kapasitas aliran kecil karena hanya ada 2 pipa yaitu pipa dalam dan luar shg beban kolom besar
  • Luas perpindahan panas < 120 ft2 
  • Boros tempat karena belokan2 pipa membutuhkan tempat yg lebih
  • Sulit pembersihan karena biasanya inner pipe terpasang permanen tdk bisa diambil
DPHE

Istilah - istilah yg sering muncul pada perancangan heat exchanger (HE) :
  • Fouling factor (Rd) : tingkat kekotoran dari HE, digunakan utk menghitung efisiensi alat dari tahun ke tahun and pada STHE utk pembersihan tube per satu-satu shg alat tetap bisa bekerja. Rd > Rd ketetapan maka over desain dan Rd < Rd ketetapan maka under desain
  • Baffle : penghalang aliran pada DPHE shg aliran dari pipa luar lebih lama kontak dengan aliran bagian dalam
  • Pitch : jarak antara tengah susunan tube
  • Uc : tahanan panas dalam keadaan bersih
  • Ud : tahanan panas dalam keadaan kotor
  • Pressure Drop (ΔP) : penurunan tekanan karena aliran fluida. Utk liquid max 10 psi dan gas 2 psi
  • Co-Current : aliran antar fluida panas dg dingin searah
  • Counter-Current : aliran antar fluida panas dg dingin berlawanan arah

Penjelasan Gambar :
  • Co - Current (kiri) --> arah arus atas dan bawah sama-sama ke kanan
Pada sumbu Y kiri dari atas simbolnya adalah : T1 (suhu panas in), t1 (suhu dingin in)
Pada sumbu Y kanan dari atas simbolnya adalah : T2 (suhu panas out), t2 (suhu dingin out)
Gambar Sebelah Kiri :
Aliran panas T1 masuk kemudian menjadi T2 yg suhunya menjadi lebih rendah sedangkan aliran dingin t1 masuk kemudian menjadi t2 yg suhunya menjadi lebih tinggi. Berarti arah arus searah karena sama2 jalan bareng searah dalam satu pipa, dimana yg panas menjadi suhu rendah dan yg dingin menjadi suhu tinggi (transfer panas) dalam keadaan suhu hampir sama (interval garis Y kanan semakin mengecil).
" At Y left ordinat from top symbols are T1 (hot temperature in), t1 (cold temperature in)
At Y right ordinat from top symbols are T2 (hot temperature out), t2 (cold temperature out)
Left Image :
Hot flow T1 entrance then T2 that temperature become lower than whereas cold flow t1 entrance then t2 temperature become higher than. The means flow direction "co-current" because flow walk together in the same direction in 1 pipe, where hot fluid become low temperature and cold fluid become high temperature (heat transfer) in final state is approximate temperature (interval Y right small)."
  • Counter Current (kanan) --> arah arus utk atas ke kanan dan yg bawah ke kiri
Pada sumbu Y kiri dari atas simbolnya adalah : T1 (suhu panas in), t2 (suhu dingin out)
Pada sumbu Y kanan dari atas simbolnya adalah : T2 (suhu panas out), t1 (suhu dingin in)
Gambar Sebelah Kanan :
Aliran panas T1 masuk kemudian menjadi T2 yg suhunya menjadi lebih rendah sedangkan aliran dingin t1 masuk kemudian menjadi t2 yg suhunya menjadi lebih tinggi dalam arah yg berlawanan dg arus panas. Arah arus berlawanan arah karena interval garis Y kanan yg semakin melebar yg berarti semakin panjang kontak maka yg arus panas akan semakin dingin dan arus dingin akan semakin panas.
" At Y left ordinat from top symbols are T1 (hot temperature in), t2 (cold temperature out)
At Y right ordinat from top symbols are T2 (hot temperature out), t1 (cold temperature in)
Right Image :
Hot flow T1 entrance then T2 that temperature become lower than whereas cold flow t1 entrance then t2 temperature become higher than in opposite direction "counter current" with hot fluid. Current direction opposite because of Y line interval widened that means longer contact so hot fluid will cold and cold fluid become hot."
Alasan fluida ditempatkan pada pipa bagian dalam (STHE pada tube dan DPHE pada inner pipe) adalah 
  • Fluida yg mudah menguap dan mahal harganya
  • Fluida panas, karena kalau diletakkan di bagian dalam lebih rendah heat loss-nya
  • Fluida dg laju alir yg besar, karena kalau didalam alat tdk goyang
  • Pada STHE, fluida mudah mengendap, jadi kalau diletakkan di tube akan mudah pembersihannya
"The reason fluid is placed on the inside pipe (tube on the STHE and inner pipe on the DPHE) are :
  • Fluid volatile and expensive
  • Hot fluid, because if placed on the inside pipe will low heat loss
  • Fluid with large flow, because if placed on the inside, equipment not shaky
  • On the STHE, fluid easy settle, if placed tube will easy to cleaning."

No comments:

Post a Comment