heat exchanger

Click here to load reader

Post on 17-Jul-2015

2.416 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

Heat Exchanger Mesin Penukar KalorPage 1 1Pengertian Heat Exchanger MenurutIncroperadanDewitt(1981),efektivitassuatuheatexchangerdidefinisikan sebagai perbandingan antara perpindahan panas yang diharapkan (nyata) dengan perpindahan panasmaksimumyangmungkinterjadidalamheatexchangertersebut.Secaraumum pengertianalatpenukarpanasatauheatexchanger(HE),adalahsuatualatyang memungkinkanperpindahanpanasdanbisaberfungsisebagaipemanasmaupunsebagai pendingin. Biasanya, medium pemanas dipakai uap lewat panas (super heated steam) dan air biasasebagaiairpendingin(coolingwater).Penukarpanasdirancangsebisamungkinagar perpindahanpanasantarfluidadapatberlangsungsecaraefisien.Pertukaranpanasterjadi karenaadanyakontak,baikantarafluidaterdapatdindingyangmemisahkannyamaupun keduanya bercampur langsung begitu saja. Penukar panas sangat luas dipakai dalam industri sepertikilangminyak,pabrikkimiamaupunpetrokimia,industrigasalam, refrigerasi,pembangkitlistrik.Salahsatucontohsederhanadarialatpenukarpanasadalah radiator mobil di mana cairan pendingin memindahkan panas mesin ke udara sekitar. 2 Prinsip Kerja Heat Exchanger Gambar 1. Perpindahan Kalor pada Heat Exchanger Prinsipkerjadarialatpenukarkaloryaitumemindahkanpanasdariduafluidapada temperaturberbedadimanatransferpanasdapatdilakukansecaralangsungataupuntidak langsung. a.Secarakontaklangsung,panasyangdipindahkanantarafluidapanasdandingin melaluipermukaankontaklangsungberartitidakadadindingantarakeduafluida. Transfer panasyang terjadi yaitu melalui interfase / penghubung antara kedua fluida. Contoh:aliransteampadakontaklangsungyaitu2zatcairyangimmiscible(tidak dapat bercampur), gas-liquid, dan partikel padat-kombinasi fluida. Heat Exchanger Mesin Penukar KalorPage 2 b.Secarakontaktaklangsung,perpindahanpanasterjadiantarafluidapanasdan dingin melalui dinding pemisah. Dalam sistem ini, kedua fluida akan mengalir. 3 Jenis jenis Heat Exchanger Perludiketahuibahwauntukalat-alatiniterdapatsuatuterminologyyangtelah distandarkanuntukmenamaialatdanbagian-bagianalattersebutyangdikeluarkanoleh AsosiasipembuatHeatExchangeryangdikenaldenganTublarExchangerManufactures Association(TEMA).Standarisasitersebutbertujuanuntukmelindungiparapemakaidari bahayakerusakanataukegagalanalat,karenaalatiniberoperasipadatemperaturedan tekanan yang tinggi. Didalam standar mekanik TEMA, terdapat dua macam kelas heat Exchanger, yaitu : 1. Kelas R, yaitu untuk peraalatan 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. Jenis-jenis Heat Exchanger dapat dibedakan atas :

Jenis Shell and TubeJenis ini merupakan jenis yang paling banyak digunakan dalam industri perminyakan. Alatiniterdiridarisebuahshell(tabung/slinderbesar)dimanadidalamnyaterdapatsuatu bandle(berkas)pipadengandiameteryangrelativekecil.Satujenisfluidamengalirdidalam pipa-pipa sedangkan fluida lainnya mengalir dibagian luar pipa tetapi masih didalam shell. KeuntunganShell and Tube Heat exchanger merupakan Heat exchangeryang paling banyak digunakan di proses-proses industri karena mampu memberikan ratio area perpindahan panasdenganvolumedanmassafluidayangcukupkecil.Selainitujugadapat mengakomodasiekspansitermal,mudahuntukdibersihkan,dankonstruksinyajugapaling murahdiantarayanglain.Untukmenjaminbahwafluidapadashell-sidemengalirmelintasi tabungdandengandemikianmenyebabkanperpindahankaloryanglebihtinggi,makadi dalam shell tersebut dipasangkan sekat/penghalang (baffles). Heat Exchanger Mesin Penukar KalorPage 3 Gambar 2. Konstruksi alat penukar kalor jenis shell and tube Berdasarkan konstruksinya, Heat exchanger tipe Shell and Tube dibedakan atas: vFixed Tube Sheet MerupakanjenisshellandtubeHeatexchangeryangterdiridaritube-bundleyang dipasangsejajardenganshelldankeduatubesheetmenyatudenganshell.Kelemahanpada tipe ini adalah kesulitan pada penggantian tube dan pembersihan shell. vFloating Tube Sheet MerupakanHeatexchangeryangdirancangdengansalahsatutipetubesheetnya mengambang, sehingga tube-bundle dapat bergerak di dalam shell jika terjadi pemuaian atau penyusutankarenaperubahansuhu.Tipeinibanyakdigunakandalamindustrimigaskarena pemeliharaannyalebihmudahdibandingkanfixtubesheet,karenatube-bundlenyadapat dikeluarkan, dan dapat digunakan pada operasi dengan perbedaan temperatur antara shell dan tube side di atas 200oF. vU tube/U bundle Jenisinihanyamempunyai1buahtubesheet,dimanatubedibuatberbentukUyang ujung-ujungnyadisatukanpadatubesheetsehinggabiayayangdibutuhkanpalingmurahdi antara Shell and Tube Heat exchanger yang lain. Tube bundle dapat dikeluarkan dari shellnya setelah channel headnya dilepas. Tipe ini juga dapat digunakan pada tekanan tinggi dan beda temperaturyangtinggi.MasalahyangseringterjadipadaHeatexchangeriniadalah terjadinyaerosipadabagiandalambengkokantubeyangdisebabkanolehkecepatanaliran dantekanandidalamtube,untukitufluidayangmengalirdalamtubesideharuslahfluida yang tidak mengandung partikel-partikel padat Heat Exchanger Mesin Penukar KalorPage 4 Jenis Double Pipe (Pipa Ganda)Padajenisinitiappipaataubeberapapipamempunyaishellsendiri-sendiri.Untuk menghindaritempatyangterlalupanjang,heatexchangerinidibentukmenjadiU.pada keperluankhusus, untukmeningkatkan kemampuan memindahkan panas,bagian diluar pipa diberi srip. Bentuk siripnya ada yang memanjang, melingkar dan sebagainya. Gambar 3. Alat penukar kalor jenis double pipa Padaalatini,mekanismeperpindahankalorterjadisecaratidaklangsung(indirect contacttype),karenaterdapatdindingpemisahantarakeduafluidasehinggakeduafluida tidak bercampur. Fluida yang memiliki suhu lebih rendah (fluida pendingin) mengalir melalui pipakecil,sedangkanfluidadengansuhuyanglebihtinggimengalirpadapipayanglebih besar(pipaannulus).Penukarkalordemikianmungkinterdiridaribeberapalintasanyang disusundalamsusunanvertikal.Perpindahankaloryangterjadipadafluidaadalahproses konveksi, sedang proses konduksi terjadi pada dinding pipa. Kalor mengalir dari fluida yang bertemperatur tinggi ke fluida yang bertemperatur rendah. Keistimewaan jenis ini adalah mampu beroperasi pada tekanan yang tinggi, dank arena tidakadasambungan,resikotercampurnyakeduafluidasangatkecil,mudahdibersihkan padabagianfitting,Fleksibeldalamberbagaiaplikasidanpengaturanpipa,dapatdipasang secara seri ataupun paralel,dapat diatur sedimikian rupa agar diperoleh batas pressure drop dan LMTD sesuai dengan keperluan,mudah bila kita ingin menambahkan luas permukaannya dankalkulasidesignmudahdibuatdanakuratSedangkankelemahannyaterletakpada kapasitasperpindahanpanasnyasangatkecil,mahal,terbatasuntukfluidayang Heat Exchanger Mesin Penukar KalorPage 5 membutuhkanareaperpindahankalorkecil(