DocumentHE

HEAT CONDUCTION

Heat transfer

Heat transfer merupakan peralihan dari energi panas dari objek yang panas

kepada objek yang lebih dingin "objek" dalam pengertian ini merupakan kompleks

kumpulan partikel yang mampu menyimpan energi dalam berbagai cara). Ketika

sebuah benda atau cairan yang berbeda suhu ditempatkan pada suatu lingkungan yang

sama atau objek lain, maka transfer energi panas, juga dikenal sebagai heat transfer,

atau tukar panas, terjadi sehingga objek dan sekitarnya mencapai keseimbangan

panas. Heat transfer selalu terjadi dari suhu yang lebih tinggi-obyek yang dingin suhu

satu, hasil dari kedua hukum termodinamika. Dimana terdapat perbedaan antara

temperatur objek di dekatnya, heat transfer antara mereka tidak akan dapat

dihentikan,.akan.tetapi.hanya.dapat.kita.diperlambat.

HEATER

Heater merupakan suatu alat penukar kalor yang memanfaatkan panas gas

asap untuk memanaskan udara pembakaran agar didapatkan proses pembakaran

bahan bakar yang sempurna di ruang bakar. Heater pun terdiri dari beberapa jenis,

tergantung dari fungsinya masing-masing dalam suatu instalasi. Yang akan dibahas

dalam penulisan ini adalah penelitian dalam mendesain salah satu dari jenis heater,

yaitu Heat exchanger

HEAT EXCHANGER

Heat exchanger adalah alat yang digunakan untuk mentransfer panas dari

suatu media ke media yang lain yang mempunyai perbedaan temperatur. Alat ini

selain sering dijumpai pada industri yang menggunakan Ketel Uap (Boiler),

kondenser, cooling tower, juga digunakan dalam peralatan rumah tangga seperti Air

Conditioner (AC), Lemari Es, serta pada radiator kendaraan.

Jika Heat exchanger dapat bekerja dengan baik, maka tentunya sangat

mempengaruhi siklus kerja instalasi secara keseluruhan. Contohnya, proses kerja

yang terjadi pada pada mesin Ketel Uap (Boiler), sangat diperngaruhi oleh Heater

http://asbapera.blogspot.com/2009/03/heat-transfer.html

(Heat exchanger) agar proses mengubah air menjadi uap dapat terjadi. Dan hal yang

cukup mempengaruhi efektifitas serta performa kerja dari Heat exchanger tersebut

adalah rancangan atau desain awal dari Heat exchanger itu sendiri.

Untuk mendapatkan suatu rancangan / desain dari Heat exchanger,

sebelumnya perlu diketahui unsur-unsur terkait yang bekerja dalam Heat exchanger

tersebut nantinya. Karena hal tersebut tentunya akan mempengaruhi perkiraan-

perkiraan yang patut dipertimbangkan dalam mendesain Heat exchanger. Seperti

diantaranya adalah penjelasan mengenai jenis fluida yang bekerja, besarnya

temperatur masuk dan keluar, besarnya tekanan, kapasitas, dan lain sebagainya.

Setelah mengetahui hal tersebut, proses mendesain kemudian dapat dilakukan

dengan memperkirakan berapakah besarnya luas bidang pemanasan efektif pada Heat

exchanger dan penjelasan lain mengenai jenis-jenis komponen-komponen pendukung

di dalamnya.

Peralatan utama pada sistem pencairan dan pendinginan pada suhu rendah

umumnya terdiri dari heat exchanger Kompresor, dan Expander. Ketiga alat tersebut

memiliki prinsip kerja dan fungsi yang berbeda pada sistem kriogenik. Kinerja sistem

kriogenik akan tergantung pada kinerja dan susunan dari alat-alat utama tersebut.

Stabilitas fasa fluida pada HE suhu rendah sangat penting mengingat aliran

panas/dingin harus dapat mengalir dengan baik (viscositas optimal). Pengaruh suhu,

tekanan, dan jenis kriogenik akan sangat menentukan efektivitas pertukaran panas

yang terjadi. Beberapa kriteria utama HE yang dibutuhkan untuk penggunaan pada

suhu rendah:

1. Perbedaan suhu aliran panas dan dingin yg kecil guna meningkatkan efisiensi

2. Rasio luas permukaan terhadap volume yg besar untuk meminimalkan kebocoran

3. Perpindahan panas yang tinggi untuk mengurangi luas permukaan

4. Massa yg rendah untuk meminimalkan waktu start up

5. Kemampuan multi channel untuk mengurangi jumlah HE

6. Kemampuan menerima tekanan yg tinggi

7. Pressure Drop yg rendah

Minimalisasi beda suhu aliran panas & dingin harus juga memperhatikan

pengaruh suhu terhadap panas spesifik (Cp) fluida. Jika Cp menurun dengan

menurunnya suhu fluida (contoh Hidrogen), maka perbedaan suhu inlet & outlet

harus ditambah dari harga minimal beda suhu aliran. Gambar proses dapat dilihat pada

Gambar 5.1.

Pemilihan HE untuk suhu rendah akan tergantung pada :

1. Kebutuhan disain proses

2. Batasan disain mekanik dan ekonomi

Jenis-jenis Heat Exchanger :

1. Chiller

Alat ini digunakan untuk mendinginkan fluida sampai pada temperatur sangat

rendah. Temperatur pendingin di dalam chiller jauh lebih rendah bila di bandingkan

dengan pendinginan yang dilakukan dengan pendingin air.media pendinginnya adalah

amoniak atau Freon.

2. Condensor

Alat ini digunakan untuk mendinginkan atau mengembunkan uap atau campuran

uap, sehingga berubah fasa menjadi cairan. Media pendingin yang di pakai air,uap

atau campuran uap itu akan melepaskan panas latent kepada pendingin.

3. Cooler

Alat ini digunakan untuk mendinginkan ( menurunkan suhu ) cairan atau gas

dengan mempergunakan air sebagai media pendingin. Pada alat ini tidak terjadi

perubahan fase tidak seperti kondensor.

4. Reboiler

Alat ini di gunakan untuk mendidihkan kembali seta menguapkan sebagian cairan

yang di proses. Media pemanasnya uap atau zat panas yang di proses itu sendiri.

5. Shell and Tube Exchanger

Alat ini bertujuan untuk memanfaatkan panas suatu aliran fluida untuk pamanasan

aliran fluida yang lain.

6. Heater

Alat ini betujuan untuk memanaskan/menaikan suhu suatu fluida proses. Zat

pemanas yang di gunakan uapa atau fluida panas lain. Pada alat ini uap tersebut

melepaskan sensible heat sehingga menjadi kondensat.

7. Steam generator atau pembangkit uap

Alat ini dikenal dengan ketel uap dimana terjadi pembentukan uap dalam unit

pembangkit .

8. Superheater

Alat ini digunakan untuik mengubah saturated steam menjadi superheated steam.

9. Evaporator

Alat ini digunakan untuk menguapkan cairan yang ada pada larutan sehingga dari

suatu larutan diperoleh thick liquor. Media pemanasnya adalah uap dengan tekanan

rendah yang di gunakan adalah latent heat.

10. Vaporizer

Sama seperti evaporator tetapi untuk menguapkan cairan pelarut yang bukan air.

11. Ekonomizer

Pemanas air pengisi ketel untuk menaikan suhu air pengisi ketel, sebelum air

masuk kedalam drum uap guna meringankan beban ketel. Perpindahan panas yang

terjadi secara konveksi dan konduksi.

Pada dasarnya sebuah Shell and Tube Heat Exchanger tersusun dari 7 (tujuh)

komponen utama, yaitu:

1. Tube

2. Tube Sheet

3. Shell dan Shell Side Nozzle

4. Tube Side Channel dan Nozzle

5. Channel Cover

6. Pass Divider

7. Baffle

HE tabung konsentrik dan tipe Collins

Untuk skala laboratorium umumnya digunakan tabung konsentrik dan Extended

Surface (Collins-type) exchanger Sedangkan untuk Industri banyak digunakan Coiled

tube, Plate-fin, Reversing dan tipe exchanger Regenerator. Gambar 5.2 menunjukkan

beberapa konfigurasi HE Tabung konsentrik sedangkan Gambar 5.3 menunjukkan

HE tipe Collins

Gb 5.2 Beberapa HE tabung konsentrik (a) HE sederhana; (b) HE tabung berganda;

(c) Tabung konsentrik dengan kawat penyanggah; (d) Bundle HE

Gambar 5.3 HE Collins; LP = Aliran tekanan rendah ; HP = aliran tekanan tinggi.

Efektifitas Heat Exchanger

Shell-and-tube heat exchanger merupakan jenis alat penukar panas yang

banyak digunakan. Untuk membuat perpindahan panas lebih baik dan untuk

menyangga tube yang ada di dalam shell, maka sering dipasang baffle. Perpindahan

panas yang lebih baik sangat diharapkan dalam suatu heat exchanger. Penelitian

dilakukan untuk mengetahui pengaruh penggunaan baffle terhadap efektifitas dan

penurunan tekanan dalam heat exchanger. Dari hasil penelitian didapat bahwa

efektifitas meningkat dengan dipasangnya baffle. Efektifitas meningkat seiring

dengan mengecilnya jarak antar baffle hingga suatu jarak tertentu, kemudian

menurun.

Dalam suatu shell and tube heat exchanger, fluida yang satu mengalir dalam

pipa-pipa kecil (tube) dan fluida yang lain mengalir melalui selongsong (shell).

Perpindahan panas dapat terjadi di antara kedua fluida, dimana panas akan mengalir

dari fluida bersuhu lebih tinggi ke fluida bersuhu lebih rendah. Umumnya, aliran

fluida dalam shell and tube heat exchanger adalah paralel atau berlawanan. Untuk

membuat aliran fluida dalam shell-and-tube heat exchanger menjadi cross flow

biasanya ditambahkan penyekat atau baffle. Aliran cross flow yang didapat dengan

menambahkan baffle akan membuat luas kontak fluida dalam shell dengan dinding

tube makin besar, sehingga perpindahan panas di antara kedua fluida meningkat.

Selain untuk mengarahkan aliran agar menjadi cross flow, baffle juga berguna untuk

menjaga supaya tube tidak melengkung(berfungsi sebagai penyangga) dan

mengurangi kemungkinan adanya vibrasi

atau getaran oleh aliran fluida.

Secara teoritis, baffle yang dipasang terlalu berdekatan akan meningkatkan

perpindahan panas yang terjadi di antara kedua fuida, namun hambatan yang terjadi

pada aliran yang melalui celah antar baffle menjadi besar sehingga penurunan tekanan

menjadi besar. Sedang jika baffle dipasang terlalu berjauhan penurunan tekanan yang

terjadi akan kecil, namun perpindahan panas yang terjadi kurang baik dan timbul

bahaya kerusakan pipa-pipa karena melengkung atau vibrasi. Hal ini menunjukkan

bahwa jarak antar baffle tidak boleh terlalu dekat ataupun terlalu jauh, ada

jarak tertentu yang optimal untuk heat exchanger tertentu.

Menurut Frank P. Incropera dan David P.Dewitt (1981), efektivitas suatu heat

exchanger didefinisikan sebagai perbandingan antara perpindahan panas yang

diharapkan (nyata) dengan perpindahan panas maksimum yang mungkin terjadi

dalam heat exchanger tersebut.

Perpindahan panas maksimum mungkin terjadi bila salah satu fluida

mengalami perbedaan suhu sebesar beda suhu maksimum yang terdapat dalam Heat

exchanger tersebut, yaitu selisih antara suhu masuk fluida panas dan fluida dingin.

Fluida yang mungkin mengalami perbedaan suhu maksimum ini ialah fluida yang

mempunyai nilai kapasitas panas minimum.

Kecepatan aliran yang meningkat membuat bilangan Reynold aliran

membesar (lebih turbulen), dimana hal ini membawa dampak yang menguntungkan

yaitu kenaikan koefisien perpindahan panas konveksi yang pada akhirnya

meningkatkan koefisien perpindahan panas total dalam heat exchanger. Namun,

kenaikan laju aliran massa juga membuat waktu kontak/singgung antara kedua fluida

(dalam hal ini udara panas dan udara dingin) menjadi lebih singkat. Jadi, dengan

meningkatnya laju aliran massa perpindahan panas dalam heat exchanger lebih baik

namun waktu kontak lebih singkat. Fenomena ini memungkinkan adanya nilai

optimum dari efektifitas pada laju aliran massa tertentu

Pengaruh penggunaan baffle terhadap efektifitas pemanasan juga dapat dilihat

dari gambar 3. Heat exchanger yang dioperasikan tanpa baffle ternyata memiliki

efektifitas terendah. Semakin kecil jarak antar baffle yang dipasang membuat

efektifitas meningkat namun kemudian menurun. Hal ini menunjukkan adanya nilai

optimum pula untuk jarak baffle yang dipasang dalam suatu heat exchanger.

Penggunaan atau penambahan baffle membuat kecepatan udara dingin dalam shell

meningkat karena luas penampang yang tegak lurus dengan aliran udara semakin

kecil. Dengan bertambahnya kecepatan aliran, koefisien perpindahan panas akan

meningkat. Oleh karena itu dengan bertambahnya jumlah baffle yang dipasang, atau

semakin kecil jarak antar baffle, efektifitas meningkat. Namun, dengan bertambahnya

jumlah baffle membuat fraksi aliran melintang (cross flow) menurun. Menurut

Hewitt, G.F., Shires, G.L., and Bott, T.R. (1994), perpindahan panas yang paling

efektif dalam heat exchanger adalah pada aliran jenis melintang (cross flow). Dengan

berkurangnya fraksi aliran melintang berarti perpindahan panas dari udara panas ke

udara dingin menjadi berkurang. Jadi, jarak antar baffle yang lebih kecil menaikkan

koefisien perpindahan panas namun mengurangi fraksi aliran melintang. Fenomena

ini membuat adanya harga optimum dari efektifitas pada jarak antar baffle tertentu.

Parameter lain yang penting yang terpengaruh dengan dipasangnya baffle

adalah penurunan tekanan aliran di sisi shell. Penurunan tekanan aliran sisi shell dari

eksperimen dapat dilihat pada gambar 4. Dari gambar 4 terlihat bahwa penurunan

tekanan aliran sisi shell meningkat dengan naiknya laju aliran massa dan mengecilnya

jarak antar baffle yang digunakan. Semakin banyak baffle yang dipasang, luas

penampang aliran melintang (cross flow) dari udara semakin kecil. Lintasan yang

ditempuh udara dingin semakin panjang dan untuk laju aliran massa yang sama,

dibanding dengan jika jumlah baffle sedikit, akan membuat kecepatan udara dingin

meningkat sehingga penurunan tekanan membesar. Faktor yang mempengaruhi

adanya penurunan performansi heat exchanger adalah adanya kerak/korosi dan

pengurangan jumlah tube yang digunakan, karena laju aliran massa dan temperatur

masuk dan keluar fluida panas relatif tetap.

Efektivitas perpindahan panas mengikuti urutan sbb :

HE sederhana < HE tabung berganda < Tabung konsentrik dengan kawat penyanggah

< Bunddle HE < HE Collins.

Coiled tube heat exchanger

HE jenis ini disusun dari tabung-tabung (tubes) dengan jumlah besar mengelilingi

tabung inti, dimana setiap HE terdiri dari lapisan-lapisan tabung sepanjang arah

aksial maupun radial. Aliran tekanan tinggi diberikan pada tube diameter kecil,

sementara untuk tekanan rendah dialirkan pada bagian luar tube diameter kecil.

HE jenis ini memiliki keuntungan untuk kondisi suhu rendah antara lain:

1. Perpindahan kalor dapat dilakukan lebih dari dari dua aliran secara simultan.

2. Memiliki jumlah unit heat transfer yang tinggi

3. Dapat dilakukan pada tekanan tinggi.

Geometri HE Coiled Tube sangat bervariasi, tergantung pada kondisi aliran dan

drop pressure yang dibutuhkan. Parameter yang berpengaruh antara lain: kecepatan

aliran pada shell dan tube, diameter tube, jarak antar tube (tube pitch), layer spacer

diameter. Factor lain yang juga harus diperhitungkan yaitu jumlah fasa aliran,

terjadinya kondensasi dan evaporasi pada shell atau tube.

Aplikasi HE Coiled Tube untuk skala besar telah banyak diterapkan pada LNG

Plant, dimana alat HE ini memiliki kapasitas 100,000 m3/h pada 289 K dan 0.101

Mpa. Luas permukaan heat transfer 25,000 m2 dan panjang keseluruhan 61 m,

diameter 4.5 m dan berat 180 ton.

Plate-fin heat exchanger

HE Plat-Fin umumnya mempunyai susunan plat alumunium bergelombang

dimana aliran-aliran panas/dingin dialirkan pada celah gelombang tersebut. Setiap

lapisan gelombang dibatasi dengan plate pemisah (separator plate). Bentuk Plat-Fin

ini sembilan kali lebih lebih kecil dibanding HE Shell & tube konvensional untuk

luas permukaan yANg sama. Tekanan operasi dapat mencapai 6 MPa pada suhu 4

hingga 340 K. Gambar 5.6 menggambarkan skema sederhana Plate-Fin HE dan pola

aliran. Untuk dapat melakukan multi aliran dan multi arah aliran, maka Plate-Fin

harus dilengkapi dengan Internal seal, distributor, dan external header. Untuk tipe

cross flow akan sesuai jika harga beda suhu rata-rata efektif pada aliran silang dan

harga LMTD nya tidak berbeda jauh. Tipe ini banyak didapat pada liquefiers

(pencairan), hanya sedikit terjadi perbedaan suhu pada sisi kondensing dan aliran gas

yg besar pada sisi panas.

Dasar perancangan heat exchanger

Ada dua pendakatan untuk perancangan HE yaitu :

1. Pendekatan Efektivitas NTU: digunakan jika suhu masuk dan laju alir HE

diketahui

2. Pendekatan LMTD: membutuhkan data semua aliran, dimana ukuran HE

ditentukan

Laju perpindahan panas dapat dirumuskan sbb :

Q = U.A.DTm (5.1)

Untuk pendekatan LMTD:

DTm = LMTD = (DTmax - DTmin)/ln(DTmax - DTmin ) (5.2)

dimana DTmax adalah beda suhu lokal max, dan DTmin adalah beda suhu lokal

minimal antara dua aliran fluida pada inlet dan outlet HE. Ditribusi suhu sepanjang

HE ditunjukkan Gambar 5.7. Beda suhu konstan untuk aliran panas dan dingin jika

yang terjadi adalah kondensasi di satu aliran dan evaporasi pada aliran lainnya

Kelebihan utama aliran Countercurrent dibanding Cocurrent adalah suhu keluar aliran

dingin dapat lebih tinggi dibanding suhu aliran panas keluar HE.

Sebagai.gambaran.awal,.Anda.bisa.menggunakan.salah.satu.dari.jenis .kondensor:

a. Fin.heat.exchanger

b. Shell.and.tube.heat.exchanger

c. Plate heat exhanger

Fluida pendingin yang digunakan bisa air atau udara. Kalau udara yang

digunakan sebagai fluida pendingin, lebih baik menggunakan fin heat exchanger.

Kalau air, bisa shell and tube atau plate heat exchanger. Untuk menekan biaya saya

kira fin heat exchanger yang lebih cocok.

Heat Exchanger adalah alat yang difungsikan untuk mengakomodasi

perpindahan sejumlah tertentu panas dari fluida panas ke fluida dingin. Tujuan

penggunaan Heat Exchanger dalam industri proses diantaranya adalah:

a. Memanaskan atau mendinginkan fluida sehingga mencapai temperatur tertentu

yang digunakan dalam proses selanjutnya, seperti : pemanasan reaktan, pendinginan

produk dan lain-lain.

b. Mengubah sifat fluida, yaitu : distilasi, evaporasi, kondensasi dan lain-lain.

Berdasarkan arah relatif aliran kedua fluida tersebut, Shell and Tube Heat Exchanger

Standarisasi Shell and Tube Heat Exchanger Menurut TEMA

Tubular Exchanger Manufacturer Association (TEMA) telah menetapkan standar Shell

and Tube Heat Exchanger mengenai penamaan, tolerasi dimensi, petunjuk instalasi

dan operasi desain.

Berdasarkan kondisi kerjanya, Shell and Tube Heat Exchanger diklasifikasikan dalam

3 (tiga) kelas besar, yaitu:

1. Kelas R

Kelas yang dioperasikan pada kondisi relatif berat, biasanya digunakan dalam

industri petroleum.

2. Kelas B

Kelas yang dioperasikan pada kondisi ringan.

3. Kelas C

Kelas yang dioperasikan pada kondisi sedang dan biasanya digunakan dalam

industri proses kimia.

Di dalam pemilihan Heat Exchanger Shell and Tube, harus diperhatikan faktor-faktor

yang mempengaruhi kinerjanya, yaitu:

1. Fouling

Fouling adalah peristiwa terakumulasinya padatan yang tidak dikehendaki di

permukaan Heat Exchanger yang berkontak dengan fluida kerja, termasuk permukaan

heat transfer. Peristiwa tersebut adalah pengendapan, pengerakan, korosi,

polimerisasi dan proses biologi.

Fouling mengakibatkan kenaikan tahanan heat transfer, sehingga meningkatkan

biaya, baik investasi, operasi maupun perawatan. Akibat terjadinya fouling, ukuran

Heat Exchanger menjadi lebih besar, kehilangan energi meningkat, waktu shutdown

lebih panjang dan biaya perawatan meningkat.

Antisipasi terhadap terjadinya fouling dalam perancangan dengan memilih

variabel operasi dan konfigurasi yang tepat. Variabel operasi yang berpengaruh

terhadap fouling adalah sebagai berikut:

a. Kecepatan Linier Fluida (Velocity)

Semakin tinggi kecepatan linier fluida, semakin rendah kemungkinan terjadinya

fouling. Semakin tinggi kecepatan linier fluida semakin tinggi pressure drop fluida

dan semakin tinggi biaya pemompaan yang dibutuhkan

b. Temperatur Permukaan dan Temperatur Fluida

Fouling terbentuk dari hasil reaksi, baik di permukaan maupun di dalam fluida.

Kecepatan terbentuknya fouling akan meningkat dengan meningkatnya temperatur.

Fouling dapat dicegah dengan tindakan-tindakan sebagai berikut:

1) Menekan potensi fouling, misalnya dengan penyaringan.

2) Menggunakan bahan kontruksi yang tahan terhadap korosi.

3) Menempatkan nozzle dipermukaan tertinggi atau terendah pada Heat

Exchanger.

Fouling tidak dapat sama sekali dihindari, maka tindakan penanggulangan harus

dipikirkan sejak perancangan Heat Exchanger, seperti:

1) Mengalirkan fluida berpotensi fouling yang relatif tinggi di dalam tube.

2) Menggunakan stationary head yang dilengkapi dengan channel cover yang mudah

dibuka.

3) Meletakkan Heat Exchanger pada posisi horizontal.

2. Kebocoran di dalam Heat Exchanger

Kebocoran kecil dari sisi tube ke shell dan sebaliknya dapat berkibat fatal,

sehingga perancang harus memahami proses yang akan melibatkan Heat Exchanger yang

dirancangnya. Kebocoran diakibatkan oleh keretakan sambungan dan penipisan

permukaan yang disebabkan oleh tegangan termal dan mekanik, korosi, vibrasi dan

erosi.

a. Tegangan Termal

Keretakan sambungan tube dan tubesheet dapat disebabkan oleh adanya tegangan

termal akibat, yaitu:

1).Perbedaan ekspansi termal tube dan shell.

2).Siklus termal akibat frekuensi shutdown yang tinggi/ pada operasi batch. Heat

Exchanger tipe floating head dan U tube bundle merupakan pilihan utama pertama

untuk operasi dengan kemungkinan ekspansi termal yang tinggi. Kebocoran dapat

dicegah dengan penggunaan double tubesheet, tetapi akan menimbulkan persoalan

perawatan, cara ini diterapkan apabila pencampuran fluida shell dan tube benar-

benar tidak dikehendaki.

b. Korosi

Korosi dapat dibatasi dengan penggunaan bahan konstruksi yang sesuai, seperti pada tabel

berikut ini:

No Sifat/ Jenis Fluida Bahan Konstruksi

1. Hidrokarbon Carbon Steel

2. Fluida Akuatik

(Aqueous)

Cu-Ni

3. Fluida Korosif,

Temperature Tinggi

Stainless Steel

4. Fluida Sangat Korosif,

Temperature Sangat

Tinggi

Paduan Khusus:

Hasteloy, dan lain-lain

Tabel 4.1 Bahan Kontruksi

c. Vibrasi

Penyebab utama vibrasi tube pada Shell and Tube Heat Exchanger adalah persilangan

aliran fluida shell dan fluida tube. Vibrasi dapat menyebabkan penipisan tube pada

bagian baffle dan bagian tersangga lainnya. Penipisan lebih lanjut akan berakibat

kebocoran tube. Cara-cara yang diajurkan untuk menanggulangi vibrasi antara lain,

yaitu:

1) Pengurangan kecepatan fluida shell dengan meperhatikan faktor fouling.

2) Penambahan jumlah baffle dengan memperhatikan batas maksimum pressure

drop yang diperbolehkan.

3) Penggunaan baffle dan tube yang lebih tebal dibandingkan dengan standar

TEMA.

4) Pemasangan penyangga tambahan pada bagian belokan U jika tipe yang

digunakan adalah U tube bundle.

5) Penggunaan Heat Exchanger tipe jendela baffle tanpa tube (no tube in baffle

window).

Upaya menekan kehilangan energi, fouling, korosi, vibrasi, dan biaya perawatan dapat

dilakukan dengan mengalokasikan fluida secara tepat, yaitu:

1). Fluida bertekanan tinggi dialirkan di dalam tube karena tube standar cukup kuat

menahan tekanan yang tinggi. Apabila ingin mengalirkan fluida bertekanan tinggi di

dalam shell, maka harus dipilih diameter shell yang kecil dengan panjang yang dapat

memenuhi luas heat transfer yang dibutuhkan.

2). Fluida berpotensi fouling dialirkan di dalam tube agar pembersihan lebih mudah

dilakukan.

3). Fluida korosif dialirkan di dalam tube karena pengaliran di dalam shell

membutuhkan bahan konstruksi yang mahal yang lebih banyak. Apabila korosif

tidak dapat dihindarkan, maka diusahakan perbaikan dapat secara mudah

dilakukan.

4). Fluida bertemperatur tinggi dan diinginkan untuk memanfaatkan panasnya

dialirkan di dalam tube karena dengan ini kehilangan panas dapat dihindarkan.

5). Fluida dengan viskositas yang lebih rendah dialirkan di dalam tube karena

pengaliran fluida dengan viskositas tinggi di dalam penampang alir yang kecil

membutuhkan energi yang lebih besar.

6). Fluida dengan laju alir rendah dialirkan di dalam tube. Diameter tube yang kecil

menyebabkan kecepatan linier fluida masih cukup tinggi, sehingga menghambat

fouling dan mempercepat perpindahan panas

Beberapa Jenis Heat Exchanger

1. AES

Pada Heat Exchanger jenis ini dapat digunakan pada keadaan :

a) Pada tekanan normal atau rendah

b) Dapat digunakan pada fluida yang tidak bersifat korosif sehingga tidak mudah terjadi

korosi.

c) Dapat digunakan pada fluida yang memiliki sifat fouling yang tinggi atau mudah

terbentuk fouling.

d) Dapat digunakan pada fluida yang memiliki viskositas yang rendah maupun tinggi.

e) Cara pembersihan fouling dapat digunakan secara mekanik atau secara kimia

f) Apabila pressur drop yang dihasilkan besar maka dapat terjadi vibrasi mekanik.

g) Digunakan buffle untuk memecah aliran

h) Aliran bersifat one pass sheel

2. AEP


a) Pada tekanan rendah

b) Dapat digunakan pada fluida yang bersifat korosif


terbentuk fouling.





h) Aliran bersifat one pass sheel.

3. CFU


a) Pada tekanan sedang dan rendah



terbentuk fouling.





h) Aliran bersifat two pass sheel.

4. AKT


a) Pada tekanan tinggi



terbentuk fouling.





h) Dapat digunakan pada fluida yang mudah menguap

i) Berfungsi sebagai alat penguapan.

5. AJW



b) Dapat digunakan pada fluida yang tidak bersifat korosif


terbentuk fouling.




g) Digunakan buffle untuk memecah aliran, aliran masuk dipecah menjadi dua aliran

sehingga terdapat dua tempar keluar

h) Besar panas yang dibawanya besar

6. BEM





terbentuk fouling.






7. AFS


a) Pada tekanan sedang



terbentuk fouling.





h) Aliran bersifat two pass sheel.

8. BEU





terbentuk fouling.






i) Aliran baliknya lancer dan melalui tube langsung.

9. CES




c) Dapat digunakan pada fluida yang memiliki sifat fouling yang tinggi






TEMA

(TUBULAR EXCHANGER MANUFACTURERS ASSOCIATION)

Ada beberapa faktor yang mempengaruhi dalam pemilihan type heat exchanger

untuk suatu proses, yaitu antara lain :

a. Fouling Factor

b. Viscosity

c. Heat Flux

d. Rate transfer of heat

e. Pressure drop

Oleh karena itulah ada beberapa jenis atau type-type head, body, adn rear dari heat

exchanger yang dapat digunakan untuk suatu kondisi operasi tertentu.

1. Front End Stationary Head Types

a. Tipe A (CHANNEL AND REMOVABLE)

Pada tipe ini biasanya digunakan pada kondisi operasi sebagai berikut :


b) Dapat digunakan pada fluida yang tidak bersifat korosif sehingga tidak mudah

terjadi korosi.


terbentuk fouling.


e) Pada tipe ini bagian kepalanya terdapat “jendela” yang dapat dibuka untuk

membersihkan fouling-fouling yang terbentuk didalan tube.

f) Pada bagian tengah terdapat sekat yang berfungsi menjegah aliran untuk tidak jatuh

kebawah.

g) Cara pembersihan fouling dapat digunakan secara mekanik atau secara kimia

h) Tidak menyatu dengan tube, sehingga menggunakan bandel untuk

menghubungkannya dengan tube

b. Tipe B (BONNET INTEGRAL COVER)




korosi.

c) Dapat digunakan pada fluida yang memiliki sifat fouling yang rendah


e) Pada tipe ini bagian kepalanya tertutup, karena tekanan yang digunakan


kebawah.

g) Apa bila terjadi fouling dapat dibersihkan secara kimia



c. Tipe C





terbentuk fouling.





kebawah.


h) Menyatu dengan tube, tetapi bundle yang digunakan dapat dilepas.

d. Tipe N



b) Dapat digunakan pada fluida yang bersifat sangat korosif


terbentuk fouling.





kebawah.


h) Menyatu dengan tube, dan tidak menggunakan bandel karena untuk menghindari

terjadinya korosi.pad sela-sela tube.

d. Tipe D (SPECIAL HIGH PRESSURE CLOSURE)


a) Pada tekanan yang sangat tinggi sehingga digunakan sekat dan penutup


c) Dapat digunakan pada fluida yang memiliki sifat fouling yang rendah atau tidak mudah

terbentuk fouling.


e) Pada bagian tengah terdapat sekat yang berfungsi menjegah aliran untuk tidak jatuh

kebawah, dan mengontrol aliran fluida

f) Cara pembersihan fouling dapat digunakan secara mekanik atau secara kimia

g) Menyatu dengan tube, dan tidak menggunakan bandel karena untuk menghindari


2. Sheel Pass

a. Tipe E


a) Pada tekanan yang sedang

b) Dapat digunakan pada fluida tidak bersifat korosif.

c) Besar besar enthalpy yang dibawanya tidak terlalu besar

d) Dapat digunakan pada fluida yang memiliki sifat fouling yang rendah atau tidak

mudah terbentuk fouling.

e) Digunakan buffle untuk memecah aliran.

f) Dapat digunakan pada fluida yang memiliki viskositas yang sedang.

g) Aliran bersifat sekali lewat

h) Cara pembersihan fouling dapat digunakan secara kimia

b. Tipe F (TWO PASS SHEEL WITH LONGITUDINAL BAFFLE)


a) Pada tekanan yang tinggi


c) Besar besar enthalpy yang dibawanya besar



e) Dapat digunakan pada fluida yang memiliki viskositas yang sedang.

f) Digunakan buffle longitudinal atau membujur untuk memecah aliran sehingga waktu

kontak lama.

g) Apabila pressur drop yang dihasilkan besar maka dapat terjadi vibrasi mekanik.

h) Cara pembersihan fouling dapat digunakan secara kimia

c. Tipe G (DOUBLE SPLIT FLOW)







e) Dapat digunakan pada fluida yang memiliki viskositas yang sedang.

f) Digunakan buffle utnuk memecah aliran menjadi dua aliran sehingga waktu kontak

lama.

g) Selian menggunakan buffle digunakan sekat untuk memisahkan aliran supaya tidak

langsung jatuh kebawah dan aliran menjadi dua tingkat

h) Apabila pressur drop yang dihasilkan besar maka dapat terjadi vibrasi mekanik.

i) Cara pembersihan fouling dapat digunakan secara kimia

d. Tipe H (DOUBLE SPLIT FLOW)







e) Dapat digunakan pada fluida yang memiliki viskositas yang besar

f) Terdapat dua aliran masuk dan dua aliran keluar

g) Digunakan buffle untuk memecah aliran menjadi dua aliran sehingga waktu kontak

lama.

h) Selian menggunakan buffle digunakan sekat untuk memisahkan aliran supaya tidak


i) Apabila pressur drop yang dihasilkan besar maka dapat terjadi vibrasi mekanik.

j) Cara pembersihan fouling dapat digunakan secara kimia

f. Tipe J (DIVIDED FLOW)








f) Terdapat satu aliran masuk dan dua aliran keluar


lama.





g. Tipe X (CROSS FLOW)





d) Dapat digunakan pada fluida yang memiliki sifat fouling yang rendah atau tidak mudah

terbentuk fouling.


f) Terdapat satu aliran masuk dan Satu aliran keluar


lama.





h. Tipe K








f) Terdapat satu aliran masuk dan Satu aliran keluar untuk vapor dan satu untuk aliran

liquid


lama.

h) Apabila pressur drop yang dihasilkan besar maka dapat terjadi vibrasi mekanik.

i) Cara pembersihan fouling dapat digunakan secara kimia

j) Merupakan alat yang digunakan untuk menguapkan, didalam tube dialiri steam dan

didalam shell dialiri liquid yang akan diuapkan. Aliran liquid berasal dari bawah.

3. Rear End Head Types

a. Tipe L (FIXED TUBUSHEET LIKE “A”




korosi.


terbentuk fouling.




f) Pada bagian tengah tidak terdapat sekat karena terdapat satu arah aliran



menghubungkannya dengan tube.

i) Memiliki bentuk yang sama dengan type A pada type HEAD

b. Tipe M (FIXED TUBUSHEET LIKE “B” STATOINARY HEAD)



b) Dapat digunakan pada fluida yang tidak bersifat korosif sehingga tidak mudah

terjadi korosi.



e) Pada tipe ini bagian kepalanya tertutup, karena tekanan yang digunakan

f) Pada bagian tengah tidak terdapat sekat karena terdapat satu arah aliran.

g) Apa bila terjadi fouling dapat dibersihkan secara kimia



i) Memiliki bentuk yang sama dengan type B pada type HEAD.

c. Tipe N





terbentuk fouling.








i) Memiliki bentuk yang sama dengan type N pada type HEAD.

d. Tipe P (OUTSIDE PACKED FLOATING)





terbentuk fouling.








e. Tipe S (FLOATING HEAD WITH BACKING DEVICE)






e) Pada bagian tengah tidak terdapat sekat karena terdapat satu arah aliran.

f) Cara pembersihan fouling dapat digunakan secara kimia



h) Di gunakan alat pembantu yang berfungsi untuk membelokkan aliran, agar tidak ada

fluida yang tertinggal.

f. Tipe T (PULL THROUGH FLOATING)










h) Tidak ada fluida yang tertinggal dalam pembelokan aliran.

g. Tipe U (U-TUBE FLOATING)




c) Dapat digunakan pada fluida yang memiliki sifat fouling yangrendah




g) Menyatu dengan tube, dan dinamakan dengan U-tube Bundel.

h) Tidak ada fluida yang tertinggal dalam pembelokan aliran.

h. Tipe W

Documents

DocumentHE