heat exchanger

Click here to load reader

Post on 29-Nov-2015

119 views

Category:

Documents

23 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

Heat Exchanger

Heat Exchanger12PengertianHeat Exchanger(HE) adalah alat yang digunakan untuk memindahkan panas dari sistem ke sistem lain tanpa perpindahan massa dan bisa berfungsi sebagai pemanas maupun sebagai pendingin.3Prinsip KerjaPrinsip kerja dari alat penukar kalor yaitu memindahkan panas dari dua fluida padatemperatur berbeda di mana transfer panas dapat dilakukan secara langsung ataupun [email protected] Secara kontak langsungpanas yang dipindahkan antara fluida panas dan dinginmelalui permukaan kontak langsung berarti tidak ada dinding antara kedua fluida.Transfer panas yang terjadi yaitu melalui interfase / penghubung antara kedua fluida.Contoh : aliran steam pada kontak langsung yaitu 2 zat cair yangimmiscible(tidakdapat bercampur), gas-liquid, dan partikel padat-kombinasi [email protected] Secara kontak tak langsungperpindahan panas terjadi antara fluida panas dandingin melalui dinding pemisah. Dalam sistem ini, kedua fluida akan mengalir.

4Jenis - JenisDouble Pipe Heat ExchangerPlateand Frame Heat ExchangerShell and Tube Heat ExchangerAdiabatic wheel heat exchangerPillowplate heat exchangerDynamic scraped surface heat exchangerPhase change heat exchanger

53/19/2013copyright 2006 www.brainybetty.com ALL RIGHTS RESERVED.6Double Pipe Heat ExchangerPada jenis ini tiap pipa atau beberapa pipa mempunyai shell sendiri-sendiri. pada keperluan khusus, untuk meningkatkan kemampuan memindahkan panas, bagian diluar pipa diberi srip. Bentuk siripnya ada yang memanjang, melingkar dan sebagainya. Pada alat ini, mekanisme perpindahan kalor terjadi secara tidak langsung (indirect contact type), karena terdapat dinding pemisah antara kedua fluida sehingga kedua fluida tidak bercampur.

6Gambar 1.13/19/2013copyright 2006 www.brainybetty.com ALL RIGHTS RESERVED.7

7Plateand Frame Heat ExchangerAlat penukar panas pelat dan bingkai terdiri dari paket pelat pelat tegak lurus, bergelombang, atau profil lain. Pemisah antara pelat tegak lurus dipasang penyekat lunak ( biasanya terbuat dari karet ). Pelat pelat dan sekat disatukan oleh suatu perangkat penekan yang pada setiap sudut pelat 10 ( kebanyakan segi empat ) terdapat lubang pengalir fluida. Melalui dua dari lubang ini, fluida dialirkan masuk dan keluar pada sisi yang lain, sedangkan fluida yang lain mengalir melalui lubang dan ruang pada sisi sebelahnya karena ada sekat

3/19/2013copyright 2006 www.brainybetty.com ALL RIGHTS RESERVED.88Gambar 1.23/19/2013copyright 2006 www.brainybetty.com ALL RIGHTS RESERVED.9

9Shell and Tube Heat Exchanger Alat penukar panas cangkang dan buluh terdiri atas suatu bundel pipa yang dihubungkan secara parallel dan ditempatkan dalam sebuah pipa mantel (cangkang ). Fluida yang satu mengalir di dalam bundel pipa, sedangkan fluida yang lain mengalir di luar pipa pada arah yang sama, berlawanan, atau bersilangan. Kedua ujung pipa tersebut dilas pada penunjang pipa yang menempel pada mantel. Untuk meningkatkan effisiensi pertukaran panas, biasanya pada alat penukar panas cangkang dan buluh dipasang sekat (buffle). Ini bertujuan untuk membuat turbulensi aliran fluida dan menambah waktu tinggal (residence time), namun pemasangan sekat akan memperbesarpressure dropoperasi dan menambah beban kerja pompa, sehingga laju alir fluida yang dipertukarkan panasnya harus diatur.3/19/2013copyright 2006 www.brainybetty.com ALL RIGHTS RESERVED.1010Gambar 1.33/19/2013copyright 2006 www.brainybetty.com ALL RIGHTS RESERVED.11

11Adiabatic wheel heat exchangerJenis keempat penukar panas menggunakan intermediate cairan untuk menahan panas, yang kemudian pindah ke sisi lain dari penukar panas akan dirilis.Dua contoh ini adalah roda adiabatik, yang terdiri dari roda besar dengan benang halus berputar melalui cairan panas dan dingin, dan penukar panas cairan.

3/19/2013copyright 2006 www.brainybetty.com ALL RIGHTS RESERVED.1212Pillowplate heat exchanger umumnya digunakan dalam industri susu untuk susu pendingin dalam jumlah besar langsung ekspansi tank massal stainless steel.Pelat bantal memungkinkan untuk pendinginan di hampir daerah seluruh permukaan tangki, tanpa sela yang akan terjadi antara pipa dilas ke bagian luar tangki.Pelat bantal dibangun menggunakan lembaran tipis dari logam-spot dilas ke permukaan selembar tebal dari logam.Pelat tipis dilas dalam pola teratur dari titik-titik atau dengan pola serpentin garis las.Setelah pengelasan ruang tertutup bertekanan dengan kekuatan yang cukup untuk menyebabkan logam tipis untuk tonjolan di sekitar lasan, menyediakan ruang untuk cairan penukar panas mengalir, dan menciptakan penampilan yang karakteristik bantal membengkak terbentuk dari logam.

3/19/20131313Dynamic scraped surface heat exchanger Tipe lain dari penukar panas disebut "(dinamis) besot permukaan heat exchanger".Ini terutama digunakan untuk pemanasan atau pendinginan dengan tinggi viskositas produk, proses kristalisasi, penguapan tinggi dan foulingaplikasi.Kali berjalan panjang yang dicapai karena terus menerus menggores permukaan, sehingga menghindari pengotoran dan mencapai kecepatan transfer panas yang berkelanjutan selama proses tersebut.

3/19/2013copyright 2006 www.brainybetty.com ALL RIGHTS RESERVED.1414Phase change heat exchangerSelain memanas atau pendinginan cairan hanya dalam satu fasa, penukar panas dapat digunakan baik untuk memanaskan cairan menguap (atau mendidih) atau digunakan sebagai kondensor untuk mendinginkan uap dan mengembun ke cairan.Pada pabrik kimia dan kilang, reboilers digunakan untuk memanaskan umpan masuk untuk menara distilasi sering penukar panas.Distilasi set-up biasanya menggunakan kondensor untuk mengkondensasikan uap distilasi kembali ke dalam cairan.Pembangkit tenaga listrik yang memiliki uap yang digerakkan turbin biasanya menggunakan penukar panas untuk mendidihkan air menjadi uap.

3/19/2013copyright 2006 www.brainybetty.com ALL RIGHTS RESERVED.15153/19/2013copyright 2006 www.brainybetty.com ALL RIGHTS RESERVED.16

16PERHITUNGAN KINERJAFaktor Pengotor (Fouling Factor)Faktor pengotoran (fouling factor, Rf) dapat dicari persamaan :

dimana U pipa yang sudah tua tersebut dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut

Jika fouling factor di atas sudah memiliki nilai sedemikian besar, maka HE tersebut dapat disimpulkan sudah tidah baik kinerjanya

3/19/2013copyright 2006 www.brainybetty.com ALL RIGHTS RESERVED.17

173/19/2013copyright 2006 www.brainybetty.com ALL RIGHTS RESERVED.18Koefisien perpindahan panasSemakin baik sistem maka semakin tinggi pula koefisien panas yang dimilikinya. Koefisien perpindahan kalor, U, terdiri dari dua macam yaitu :UC adalah koefisien perpindahan kalor keseluruhan pada saat alat penukar kalor masih baruUD adalah koefisien perpindahan kalor keseluruhan pada saat alat penukar kalor sudah kotorSecara umum kedua koefisien itu dirumuskan sebagai berikut :

18Penurunan Tekanan (Pressure Drop)Untuk penurunan Tekanan pada Tube Side Besarnya penurunan tekanan pada tube side alat penukar kalor telah diformulasikan, persamaan terhadap faktor gesekan dari fluida yang dipanaskan atau yang didinginkan didalam tubDimana :n = Jumlah pass aliran tubeL = Panjang tubeL.n = Panjang total.lintasan dalam ftMengingat bahwa fluida itu mengalami belokan pada saat passnya, maka akan terdapat kerugian tambahan penurunan tekanan.

3/19/2013copyright 2006 www.brainybetty.com ALL RIGHTS RESERVED.19

19Konduktivitas TermalDaya hantar kalor yang dimiliki fluida maupun dinding pipa HE sangat berpengaruh pada kemampuan kalor tersebut berpindah3/19/2013copyright 2006 www.brainybetty.com ALL RIGHTS RESERVED.2020Aliran Fluida yang Bertukar KalorAliran Kalor Sejajar, kurang efisien dan cepat untuk satu fluida.Aliran Kalor Berlawanan Arah, kalor yang ditransfer lebih banyak.

3/19/2013copyright 2006 www.brainybetty.com ALL RIGHTS RESERVED.2121KESIMPULANHeat exchanger (HE) adalah suatu alat yang memungkinkan perpindahan panas dan bisa berfungsi sebagai pemanas maupun sebagai pendingin. Biasanya, medium pemanas dipakai uap lewat panas (super heated steam) dan air biasa sebagai air pendingin (cooling water).Prinsip kerja dari alat penukar kalor yaitu memindahkan panas dari 2 fluida pada temperatur berbeda di mana transfer panas dapat dilakukan secara langsung ataupun tidak langsung.Pada Penukar kalor jenis pipa ganda, mekanisme perpindahan kalor terjadi secara tidak langsung (indirect contact type), karena terdapat dinding pemisah antara kedua fluida sehingga kedua fluida tidak bercampur.

3/19/2013copyright 2006 www.brainybetty.com ALL RIGHTS RESERVED.2222Faktor-faktor yang merupakan parameter unjuk kerja dari alat Double Pipe Heat Exchanger adalah faktor kekotoran (dirt factor), luas permukaan perpindahan kalor, koefisien perpindahan kalor, beda temperatur rata-rata, jenis aliran (bilangan reynold) dan arah aliran (co-current atau counter current). Untuk parameter faktor kekotoran (dirt factor) sangat mempengaruhi kerja dari Heat Exchanger ini. Hal ini terbukti pada koefisien perpindahan panas menyeluruhnya antara koefisien perpindahan panas saat bersih (UC) dan saat kotor (UD) yang akan mempengaruhi hasil temperatur akhirnya. Laju alir fluida pendinginnya sangat berpengaruh, makin tinggi laju alir pendinginnya maka laju alir kondensatnya juga akan semakin banyak yang dihasilkan.3/19/2013copyright 2006 www.brainybetty.com ALL RIGHTS RESERVED.2323