Suhu yang masuk dan keluar kedua jenis fluida diatur sesuai dengan kebutuhannya. Pada gambar diperlihatkan sebuah heat exchanger, dimana
fluida yang berada didalam tube adalah air, disebelah luar dari tube fluida yang mengalir adalah gas buangan yang semuanya berada didalam shell.
Gambar 2.3 : Konstruksi Heat Exchanger Sumber :http:www.abprogetti.comheat-exchangers.html
2.3 Klasifikasi Alat Penukar Kalor
1. Klasifikasi berdasarkan proses perpindahan panas a. Tipe kontak tidak langsung
1. Tipe dari satu fase 2. Tipe dari banyak fase
3. Tipe yang ditimbun storage type 4. Tipe fluidized bed
b. Tipe kontak langsung 1. Immiscible fluids
2. Gas liquid 3. Liquid vapor
2. Klasifikasi berdasarkan jumlah fluida yang mengalir a. Dua jenis fluida
b. Tiga jenis fluida c. N – Jenis fluida N lebih dari tiga
3. Klasifikasi berdasarkan kompaknya permukaan a. Tipe penukar kalor yang kompak, Density luas permukaan 700 m
b. Tipe penukar kalor yang tidak kompak, Density luas permukaan 700 m 4. Klasifikasi berdasarkan mekanisme perpindahan panas
a. Dengan cara konveksi, satu fase pada kedua sisi alirannya b. Dengan cara konveksi pada satu sisi aliran dan pada sisi yang lainnya
terdapat cara konveksi 2 aliran c. Dengan cara konveksi pada kedua sisi alirannya serta terdapat 2
passaliran masingmasing d. Kombinasi cara konveksi dan radiasi
5. Klasifikasi berdasarkan konstruksi a. Konstruksi tubular shell and tube
1. Tube ganda double tube 2. Konstruksi shell and tube, Sekat plat plate baffle, Sekat batang rod
baffle 3. Konstruksi tube spiral
b. Konstruksi tipe pelat 1. Tipe pelat
2. Tipe lamella 3. Tipe spiral
4. Tipe pelat koil c. Konstruksi dengan luas permukaan diperluas extended surface
1.Sirip pelat plate fin 2. Sirip tube tube fin
3.Heat pipe wall 4.Ordinary separating wall
d. Regenerative 1. Tipe rotary
2. Tipe disk piringan 3 Tipe drum
4. Tipe matrik tetap 6. Klasifikasi berdasarkan pengaturan aliran
a. Aliran dengan satu pass 1. Aliran Berlawanan
2.Aliran Paralel 3.Aliran Melintang
4.Aliran Split 5.Aliran yang dibagi divided
b. Aliran multipass a. Permukaan yang diperbesar extended surface
1.Alirancounter menyilang 2.Aliran paralel menyilang
3.Alirancompound b. Multipass plat
Perlu diketahui bahwa untuk alat-alat ini terdapat suatu terminologi yang telah distandarkan untuk menamai alat dan bagian-bagian alat tersebut yang
dikeluarkan oleh Asosiasi pembuat Heat Exchanger yang dikenal dengan Tubular Exchanger Manufacture’s Association TEMA. Standarisasi tersebut bertujuan
untuk melindungi para pemakai dari bahaya kerusakan atau kegagalan alat, karena alat ini beroperasi pada temperatur dan tekanan yang tinggi.
Didalam standar mekanik TEMA, terdapat dua macam kelas heat Exchanger, yaitu :
1. Kelas R, yaitu untuk peralatan yang bekerja dengan kondisi berat, misalnya untuk industri minyak dan kimia berat.
2. Kelas C, yaitu yang dibuat untuk general purpose, dengan didasarkan pada segi ekonomis dan ukuran kecil, digunakan untuk proses-proses umum industri.
Berikut ini akan dijelaskan beberapa alat penukar kalor yang umum digunakan dalam dunia industri :
1. Concentric Tube Heat Exchanger Double Pipe
Double pipe heat exchanger atau consentric tube heat exchanger yang ditunjukkan pada gambar 1 di mana suatu aliran fluida dalam pipa seperti pada
gambar 1 mengalir dari titik A ke titik B, dengan space berbentuk U yang mengalir di dalam pipa. Cairan yang mengalir dapat berupa aliran cocurrent atau
countercurrent. Alat pemanas ini dapat dibuat dari pipa yang panjang dan dihubungkan satu sama lain hingga membentuk U. Double pipe heat
exchangermerupakan yang kecil.
Gam contentuploads201
Sumber : http:sur
Exchanger ini menye temperature crossing
yang moderat range dalam :
- Single tube d
multitube, -
Bare tubes, fin -
Straight tubes, -
Fixed tube she Double pipe heat exc
dipasang pada pipe-fi panas yang besar.Uku
berikut : an alat yang cocok dikondisikan untuk aliran de
ambar 2.4 : Aliran double pipe heat exchanger Sumber :http:www.engineeringexcelspread
201108double-pipe-heat-exchanger_counterflo
Gambar 2.5 :Hairpin heat exchanger suryamanikam.comproductspeerless-mfg-coh
alco
yediakan true counter current flow dan cocok ing, tekanan tinggi dan rendah untuk kebutuha
ge surface area: 1 – 6000 ft
2
. Hairpin heat exc
double pipe atau berbagai tabung dalam sua
finned tube, U-Tubes, es,
sheets exchanger sangatlah berguna karena ini bisa
fitting dari bagian standar dan menghasilkan kuran standar dari tees dan return head diber
dengan laju aliran
eadsheets.comwp- rflow-w-temps.jpg
oheat-exchangers- co-and-bos-hatten
cok untuk extreme uhan surface area
exchanger tersedia
suatu hairpin shell
isa digunakan dan an luas permukaan
berikan pada tabel
Tabel 2.1 :Double Pipe Exchanger fittings Outer Pipe, IPS
Inner Pipe, IPS 3
2½ 3
4 1¼
1¼ 2
3 Sumber : http:www.hed-inc.combrochure.jpg
Double pipe exchangers biasanya dipasang dalam 12-, 15- atau 20-ft Panjang efektif, panjang efektif dapat membuat jarak dalam each leg over di mana terjadi
perpindahan panas dan mengeluarkan inner pipe yang menonjol melewati the exchanger section.
Susunan dari concentric tube ditunjukan pada gambar di bawah ini. Aliran dalam type heat exchanger dapat bersifat cocurrent atau counter current dimana
aliran fluida panas ada padainner pipe dan fluida dingin padaannulus pipe.
Gambar 2.6 : Double pipe heat exchanger aliran cocurrent dan counter current[9] Sumber : Cengel
Pada susunan cocurrent maka fluida di dalam tube sebelah dalam inner tubes maupun yang di luar tube dalam annulus, artinya satu lintasan tanpa cabang.
Sedangkan pada aliran countercurrent, di dalam tube sebelah dalam dan fluida di
dalam annulus masing-masing mempunyai cabang seperti terlihat pada gambar 2.6 dan gambar 2.7.
Gambar 2.7 :Double-pipe heat exchangers in series Sumber :http:1.bp.blogspot.com-K4OCOtgarm0Ux_j1-uvn-
IAAAAAAAAAE08fS3M6_Otp4s16002.jpg
Gambar 2.8 :Double-pipe heat exchangers in series–parallel Sumber:http:www.google.co.idimgres?imgurl=http:byo.comimagesstoriesju
ne13byofinished252520project.JPGimgrefurl=http:byo.comcoloritem284 9-double-pipe
Keuntungan dan kerugian penggunaan double pipe heat exchanger: a
Keuntungan 1.
Penggunaan longitudinal tinned tubesakan mengakibatkan suatu heat exchanger untuk shell sides fluids yang mempunyai suatu low heat
transfer coefficient.
2. Counter current flow mengakibatkan penurunan kebutuhan surface
area permukaan untuk service yang mempunyai suatu temperature cross.
3. Potensi kebutuhan untuk ekspansi joint adalah dihapuskan dalam kaitan
dengan konstruksi pipa-U. 4.
Konstruksi sederhana dalam penggantian tabung dan pembersihan.
b Kerugian
1. Bagian hairpin adalah desain khusus yang mana secara normal tidak
dibangun untuk 14ndustry standar dimanapun selain ASME code. 2.
Bagian multiple hairpin tidaklah selisih secara ekonomis bersaing dengan single shell dan tube heat exchanger.
3. Desain penutup memerlukan gasket khusus.
2. Shell And Tube Heat Exchanger
Shell and tube heat exchanger biasanya digunakan dalam kondisi tekanan relatif tinggi, yang terdiri dari sebuah selongsong yang di dalamnya disusun suatu
annulus dengan rangkaian tertentu untuk mendapatkan luas permukaan yang optimal. Fluida mengalir di selongsong maupun di annulus sehingga terjadi
perpindahan panas antara fluida dengan dinding annulus misalnya triangular pitchPola segitiga dan square pitchPola segiempat.
Gambar 2.9 :Bentuk susunan tabung [4] Sumber : Incropera
Keuntungan square pitch adalah bagian dalam tube-nya mudah dibersihkan dan pressure drop-nya rendah ketika mengalir di dalamnya fluida
Gambar 2.10 :Shell and tube heat exchanger[4] Sumber: Incropera
Keuntungan dari shell and tube: 1.
Konfigurasi yang dibuat akan memberikan luas permukaan yang besar dengan bentuk atau volume yang kecil.
2. Mempunyai lay-out mekanik yang baik, bentuknya cukup baik untuk
operasi bertekanan. 3.
Menggunakan teknik fabrikasi yang sudah mapan well-astablished. 4.
Dapat dibuat dengan berbagai jenis material, dimana dapat dipilih jenis material yang digunakan sesuai dengan temperatur dan tekanan operasi.
5. Mudah membersihkannya.
6. Prosedur perencanaannya sudah mapan well-astablished.
7. Konstruksinya sederhana, pemakaian ruangan relatif kecil.
8. Pengoperasiannya tidak berbelit-belit, sangat mudah dimengerti diketahui
oleh para operator yang berlatar belakang pendidikan rendah. 9.
Konstruksinya dapat dipisah-pisah satu sama lain, tidak merupakan satu kesatuan yang utuh, sehingga pengangkutannya relatif gampang
Kerugian penggunaan shell and tube heat exchanger adalah semakin besar jumlah lewatan maka semakin banyak panas yang diserap tetapi semakin sulit
perawatannya
3. Plate Type Heat Exchanger
Plate type heat exchanger terdiri dari bahan konduktif tinggi seperti stainless steel atau tembaga. Plate dibuat dengandesign khusus dimana tekstur permukaan
plate saling berpotongan satu sama lain dan membentuk ruang sempit antara dua plate yang berdekatan. Jika menggabungkan plate-plate menjadi seperti berlapis-
lapis, susunan plate-plate tersebut tertekan dan bersama-sama membentuk saluran alir untuk fluida. Area total untuk perpindahan panas tergantung pada jumlah
plate yang dipasang bersama-sama seperti gambar dibawah
Gambar 2.11 :Plate type heat exchanger dengan aliran countercurrent Sumber :http:www.sptc.usfilesphoto3012141419921048567837018.jpg
4. Jacketed Vessel With Coil and Stirrer
Unit ini terdiri dari bejana berselubung dengan coil dan pengaduk, tangki air panas, instrumen untuk pengukuran flowrate dan temperatur. Fluida dingin dalam
vessel dipanaskan dengan mengaliri selubung atau koil dengan fluida panas. Pengaduk dan baffle disediakan untuk proses pencampuran isi vessel. Volume isi
tangki dapat divariasikan dengan pengaturan tinggi pipa overflow. Temperatur diukur pada inlet dan outlet fluida panas, vessel inlet dan isi vessel
Gambar 2.12 : Skema Dari Jacketed Vessel With Coil And Stirrer Sumber :http:img.tradeindia.comfp1418239.jpg
2.4 Jenis-Jenis Perpindahan Panas 2.4.1 Konduksi
