5.3. Data-Data Kondisi Desain
Sebelum menentukan detail desain dari komponen-komponen heat exchanger yang dirancang, terlebih dahulu harus ditentukan kondisi-kondisi
perancangan heat exchanger. Kondisi-kondisi perancangan tersebut diperoleh dari code and standard yang direkomendasikan oleh institusi-institusi yang
berkompeten dalam bidang heat exchanger dan bidang-bidang lainnya yang saling berkaitan. Kondisi-kondisi tersebut mengacu pada kondisi operasi heat exchanger
itu sendiri. Kondisi-kondisi perancangan digunakan untuk menentukan tipe, material, dan dimensi komponen-komponen heat exchanger. Adapun kondisi-
kondisi tersebut adalah sebagai berikut : 1.
Tekanan Desain
Sisi Tube Maximum Operating Pressure, MOP = 26,5 bar
Maximum Allowable Operating Pressure, MAOP = 1,1 × 26,5 bar = 29,15 bar
Desaign Pressure, DP = 1,1 × 29,15 bar = 32,07 bar
Sisi Shell Maximum Operating Pressure, MOP = 3,5 bar
Maximum Allowable Operating Pressure, MAOP = 1,1 × 3,5 bar = 3,85 bar
Desaign Pressure, DP = 1,1 × 29,15 bar = 4,24 bar 2.
Tekanan Pengujian
Universitas Sumatera Utara
Sisi Tube
Test Pressure, TP = 1,5 × DP = 48,11 bar
Sisi Shell
Tes Pressure, TP = 1,5 × DP = 6,36 bar 3.
Temperatur Desain
Sisi Tube Maximum Design Temperature, T = 160
C = 433 K Minimum Desaign Temperature, T = 35
C = 308 K
Sisi Shell Maximum Design Temperature, T = 160
C = 433 K Minimum Desaign Temperature, T = 35
C = 308 K
5.4. Detail Komponen-Komponen Heat Exchanger
Penentuan detail geometri, tipe, dan dimensi dari komponen-komponen yang terdapat dalam shell and tube heat exchanger dilakukan berdasarkan pada
standar TEMA. Jenis material yang digunakan ditentukan berdasarkan jenis-jenis material yang sering dan umum digunakan dalam dunia industri.
1. Tube
Detail desain dari tube mencakup dimensi, material, jumlah, dan pola susunan tube. Jenis-jenis susunan tube diperlihatkan oleh Gambar 4.5.
Pada perancangan ini, susunan tube yang dipilih adalah triangular.
Universitas Sumatera Utara
Pemilihan ketebalan tube tidak dianjurkan untuk memperhitungkan korosi. Ketebalan yang dipilih harus mampu menahan tekanan desain internal dan
eksternal. Material yang dipilih adalah Monel 400 paduan nikel dan tembaga yang mempunyai ketahanan tinggi terhadap korosi, air laut, serta
senyawa asam dan alkali. Detail desain dari tube adalah sebagai berikut : Tube length
= 3000 mm Tube diameter
= 0,5 inch 12,7 mm BWG
= 20 Inside diameter
= 0,43 inch 10,9 mm Outside diameter
= 0,5 inch 12,7 mm Thickness
= 0,035 inch 0,89 mm Tube pattern
= Triangular Tube pitch
= 1,5 D
o
= 19,05 mm Number of tube
= 802 Material
= Monel 400
Gambar 4.5 Jenis-jenis Susunan Tube Berdasarkan Geometri dan Arah Aliran Fluida
Universitas Sumatera Utara
2. Shell
Ketebalan shell minimum diberikan berdasar pada diameter shell nominal. Pemilihan ketebalan shell telah diperhitungkan untuk mengakomodasi
terjadinya korosi sebesar 116 inch 1,5 mm Shell diameter
= 20 inch Standard Outside diameter
= 20 inch 508 mm Minimum shell thickness
= 0,25 inch 6,4 mm Actual thickness
= 0,375 inch 9,53 mm Inside diameter
= 19,63 inch 498,6 mm Material
= Stainless Alloy 304 3.
Baffle
Tipe-tipe baffle untuk shell and tube heat exchanger diperlihatkan oleh Gambar 4.6. Pada perancangan ini, tipe baffle yang dipilih adalah
segmental baffle. Gambar 4.7 menunjukkan susunan baffle dan pola aliran fluida yang ditimbulkan. Ketebalan baffle yang dipilih sudah termasuk
corrosion allowance. Type
= Segmental horizontal – cut Baffle cut
= 25 Material
= Stainless Alloy 304 Diameter clearance between
= 316 inch 4,8 mm Shell and baffle
= 316 inch 4,8 mm Baffle diameter
= 19,44 inch 493,78 mm Baffle spacing
Universitas Sumatera Utara
Maximum = 22 inch 558,8 mm
Minimum = 0,2 D
s
Calculation = 4 inch 101,6 mm
Number of baffle = 6
Baffle thickness = 316 inch 4,76 mm
Gambar 4.6 Tipe-tipe Baffle untuk Shell and Tube Heat Exchanger
Gambar 4.7 Susunan Baffle Tipe Horizontal Cut Segmental
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.8 Detail Baffle Perancangan 4.
Tie Rod
Number of tie rod = 6 minimum
Diameter = 38 inch 9,53 mm
5. Front Head Cover
Tipe front head cover yang dipilih adalah tipe B bonnet-stationary. Material, tebal dan diameter front head cover sama dengan yang terdapat
pada shell. Type
= Bonnet B – stationary Material
= Stainless Alloy 304 Diameter
= 20 inch 508 mm Outside diameter
= 20 inch 508 mm Minimum thickness
= 0,25 inch 6,4 mm Actual thickness
= 0,375 inch 9,53 mm Inside diameter
= 19,63 inch 498,6 mm
6. Rear Head Cover
Tipe rear head cover yang dipilih adalah externally sealed floating tubesheet W, dimana tipe tersebut hanya diperbolehkan untuk fluida
Universitas Sumatera Utara
kerja berupa air, uap, udara, dan minyak pelumas. Material, tebal, dan diameter yang dipilih sama dengan yang terdapat pada shell.
Type = Bonnet W – externally sealed
floating tubesheet
Material = Stainless Alloy 304
Diameter = 20 inch 508 mm
Outside diameter = 20 inch 508 mm
Minimum thickness = 0,25 inch 6,4 mm
Actual thickness = 0,375 inch 9,53 mm
Inside diameter = 19,63 inch 498,6 mm
Maximum design pressure = 4137 kPa
Design pressure = 1925 kPa
7. Gasket
Terdapat dua tipe sambungan yang dapat digunakan, yaitu confined gasket dan unconfined gasket sebagaimana ditunjukkan oleh gambar 4.9. Pada
perancangan ini, tipe sambungan gasket yang dipilih adalah confined gasket. Terdapat dua penentuan lebar gasket, yaitu untuk sambungan
eksternal dan sambungan internal. Type
= Peripheral Width external joints
=12 inch 12,7 mm Width internal joints
= ¼ inch 6,4 mm Pas partition gasket width
= 38 inch 9,5 mm
Universitas Sumatera Utara
Gasket joint type = Confined
Gambar 5.9 Tipe-Tipe Sambungan Gasket
8. Tubesheet
Ketebalan tubesheet bergantung pada jenis tube-to-tubesheet joints yang digunakan. Jenis-jenis tube-to-tubesheet joints dapat dilihat pada gambar
4.10. Pada perancangan ini, tipe tube joints yang dipilih adalah grooved. Ketebalan tubesheet yang dipilih sudah termasuk corrosion allowance.
Material = Stainless Alloy
Minimum thickness = ¾ inch 19,1 mm
Actual thickness = 1 inch 25,4 mm
Tube hole diameters Nominal diameter
= 0,257 inch 6,53 mm Under tolerance
= 0,002 inch 0,05 mm Tube-to-tubesheet joints
Type = Grooved
Length of expansion = 78 inch 22,2 mm
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.10 Tipe-Tipe Tube-to-Tubesheet Joints 9.
Nozzle
Air Inlet and Outlet Water Inlet and Outlet
Material Stainless Alloy 304
Stainless Alloy 304 Diameter
18 inch Standard 3 inch Standard
Outside diameter 18,0 inch 457,2 mm 3,5 inch 88,9 mm
Thickness 0,375 inch 9,53 mm
0,216 inch 5,49 mm Inside diameter
17,25 inch 438,15 mm 3,068 inch 77,93 mm
10. Drain
Material = Stainless Alloy 304
Diameter = 1 inch Standard
Outside diameter = 1, 315 inch 33,40 mm
Thickness = 0,133 inch 3,38 mm
Inside diameter = 1,049 inch 26,64 mm
Universitas Sumatera Utara
11. Flange
Terdapat berbagai jenis flange sepeti yang ditunjukkan oleh gambar 4.12. Pada perancangan ini, tipe flange yang dipilih adalah welding neck flange.
Type = Welding neck flange
Material = Stainless Alloy 304
Minimum bolt size = 12 M14
Minimum bolt spacing = 1-14” 31,75 mm
Bolt type = Stud bolt threaded full length
Gambar 4.12 Tipe-Tipe Flange
5.5. Rangkuman Detail Desain
Kategori