Apa itu Heat Exchanger dan Komponennya

By All About Knowledge at December 06, 2019

Heat Exchanger merupakan alat mekanis yang digunakan untuk perpindahan panas antara dua atau lebih fluida pada suhu yang berbeda. Ada berbagai jenis alat penukar panas yang tersediadi industri, namun alat penukar panas jenis shell dan tube mungkin adalah salah satu jenis dari klasifikasi alat penukar panas yang paling sering digunakan.

Alat penukar panas digunakan paling banyak di berbagai bidang seperti kilang minyak, pembangkit listrik termal, industri kimia dan masih banyak lagi. Tingkat penerimaan yang tinggi dikarenakan rasio yang relatif besar dari daerah perpindahan panas dengan volume dan berat, metode pembersihan yang mudah, bagianyang mudah diganti, dan lain-lain.

 

Heat exchanger diproduksi dalam tipe-tipe yang berbeda, namun bentuk paling sederhana dari heat exchanger adalah yang terdiri dari dua pipa sepusat, dimana satu fluida mengalir melalui pipa kecil dan pipa yang lain mengalir disekitar pipa satunya.

Aliran itu terdiri dari dua fluida yang berbeda, satunya memiliki temperatur lebih tinggi disebut fluida panas, dan yang satunya lagi memiliki temperatur yang lebih rendah disebut fluida dingin, dan dapat pada arah searah atau berlawanan arah. Banyak jenis Heat Exchanger yang digunakan untuk pembangkit tenaga, unit produksi, proses di industri, unit pendingin dan sistem turbin gas.

KOMPONEN-KOMPONEN HEAT EXCHANGER

 

1. Shell

Kontruksi shell sangat ditentukan oleh keadaan tubes yang akan ditempatkan didalamnya. Shell ini dapat dibuat dari pipa yang berukuran besar atau pelat logam yang dirol. Shell merupakan badan dari heat exchanger, dimana didapat tube bundle.

Untuk temperatur yang sangat tinggi kadang-kadang shell dibagi dua disambungkan dengan sambungan ekspansi.

Bentuk-bentuk shell yang lazim digunakan ditunjukkan pada gambar berikut:

2. Tube (Pipa)

Tube atau pipa merupakan bidang pemisah antara kedua jenis fluida yang mengalir didalamnya dan sekaligus sebagai bidang perpindahan panas. Ketebalan dan bahan pipa harus dipilih pada tekanan operasi fluida kerjanya. Selain itu bahan pipa tidak mudah terkorosi oleh fluida kerja.

- Merupakan pipa kecil yang tersusun di dalam shell

- Di dalam dan di luar tube mengalir fluida.

- Diameter tube yang digunakan sekitar 5/8 in (16 mm) hingga 2 in (50 mm)

- Panjang tube yang umum digunakan untuk alat penuka panas adalah 6, 8, 12, 16 ft.

- Bahan tube dari baja karbon, baja nikel, campura aluminium dan campuran tembaga.

 

Adapun beberapa tipe susunan tube dapat dilihat dibawah ini:

1. Bujur Sangkar (Square Pitch)

- ∆P yang terjadi pada alat penukar panas lebih kecil

- Pembersihan dilakukan dengan cara mekanik

- Baik untuk aliran turbulen

 

2. Segitiga (Triangular Pitch)

- Baik digunakan untuk fluida kotor atau bersih

- Pembersihan tube dilakukan dengan cara kimia

- Menghasilkan perpindahan panas yang baik per satuan penurunan tekanan

- Letak tube lebih kompak

3. Belah Ketupat (Rotated Square)

- Baik digunakan pada kondisi operasi ∆P yang kecil, tetapi lebih besar dari ∆P jenis bujur sangkar

- Susunan tube relatif lebih baik dibandinng dengan susunan tube segitiga yang diputar

4. Segitiga diputar (Rotated Triangular)

- Koefisien perpindahan panas tidak baik, tapi masih lebih baik bila dibandingkan dengan susunan tube bujur sangkar

- ∆P mendekati ∆P susunan tube segitiga

Berikut merupakan tabel yang menjelaskan kelebihan dan kekurangan susunan masing-masing tube.

Susunan Tube	Kelebihan	Kekurangan
Segitiga	·      Film koefisiennya > susunan bujur sangkar ·      Dapat dibuat jumlah tube yang lebih banyak sebab susunannya lebih kompak	·      ∆P yang terjadi antara menengah ke atas ·      Tidak baik untuk fluida kotor ·      Pembersihan dengan cara kimia (chemical cleaning)
Segitiga diputar	·      Film koefisiennya tidak sebesar susunan segitiga tapi > susunan bujur sangkar ·      Dapar digunakan untuk fluida kotor	·      ∆P yang terjadi antara menengah ke atas ·      Pembersihan dengan cara kimia (chemical cleaning)
Bujur sangkar	·      Baik untuk kondisi yang memerlukan ∆P << ·      Baik untuk pembersihan luar tube secara mekanik ·      Baik untuk fluida yang kotor	·      Film koefisiennya relatif rendah
Belah ketupat	·      Film koefisiennya lebih baik dari susunan bujur sangkar tetapi tidak sebaik susunan segitiga dan segitiga diputar ·      Mudah untuk pembersihan secara mekanik ·      Baik untuk fluida yang kotor	·      Film koefisiennya relatif rendah ·      ∆P tidak serendah jenis susunan bujur sangkar

 

Adapun dasar pemilihan jenis bahan dan ukuran tube didasarkan atas:

- Besarnya ∆P yang terjadi

- Besarnya aliran fluida

- Temperatur dan tekanan yang dioperasikan

- Korosif atau tidak

- Aliran fluida luar tube (laminar atau turbulen)

- Fouling atau non-foulin fluida yang mengalir di luar tube

- Cara yang dilakukan untuk pembersihan bagian luar tube (mechanical atau chemical cleaning)

 

3. Tube sheet

Merupakan suatu flat lingkaran yang fungsinya memegang ujung-ujung tube dan juga sebagai pembatas aliran fluida di shell dan tube.

 

4. Sekat (Baffle)

Adapun fungsi dari pemasangan sekat (baffle) pada heat exchanger ini antara lain adalah untuk:

1.  Sebagai penahan dari tube bundle.

2.  Untuk mengurangi atau menambah terjadinya getaran.

3.  Sebagai alat untuk mengarahkan aliran fluida yang berada di dalam tube.

 

5. Tube size channel dan nozzle

Merupakan pengatur aliran fluida dalam tube

 

6. Channel covers

Merupakan tutup yang dapat dibuka saat pembersihan dan pemeriksaan.

Demikian penjelasan apa itu heat exchanger dan komponennya. Semoga bermanfaat !!!

1 2 3