22
Evaporator sering diklasifikasikan sebagai berikut: 1. Media pemanas dipisahkan dari penguapan cairan dengan pemanasan tubular permukaan. 2. Media pemanas dibatasi oleh koil, jaket, dinding ganda, plat, dll. 3. Media pemanas dibawa ke dalam kontak langsung dengan penguapan cair 4. Pemanasan dengan radiasi matahari. Evaporator dengan pemanasan permukaan tubular mendominasi lapangan. Peredaran cairan melewati permukaan dapat dirangsang dengan cara direbus (sirkulasi alami) atau dengan metode mekanis (sirkulasi paksa). Dalam sirkulasi paksa, mungkin mendidih atau mungkin tidak terjadi pada permukaan pemanasan. Evaporator solar membutuhkan lahan yang luas dan baku relatif murah materi, karena kebocoran kolam dapat cukup berarti. Penguapan surya umumnya layak hanya untuk penguapan air asin alami, dan kemudian hanya saat air uap menguap ke atmosfer dan tidak di- recovery . Evaporator dapat dioperasikan secara batch atau kontinyu. Kebanyakan evaporator sistem dirancang untuk terus beroperasi. Operasi batch kadang-kadang dipekerjakan ketika sejumlah kecil harus menguap. Operasi batch pada umumnya membutuhkan lebih banyak energi daripada operasi terus- menerus.

Tipe Evaporator

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Tipe Evaporator

Evaporator sering diklasifikasikan sebagai berikut: 

1. Media pemanas dipisahkan dari penguapan cairan dengan pemanasan tubular 

permukaan.

2. Media pemanas dibatasi oleh koil, jaket, dinding ganda, plat, dll.

3. Media pemanas dibawa ke dalam kontak langsung dengan penguapan cair

4. Pemanasan dengan radiasi matahari. 

Evaporator dengan pemanasan permukaan tubular mendominasi

lapangan. Peredaran  cairan melewati permukaan dapat dirangsang dengan cara

direbus (sirkulasi alami) atau dengan metode mekanis (sirkulasi paksa). Dalam

sirkulasi paksa, mungkin mendidih atau mungkin tidak terjadi pada permukaan

pemanasan. 

Evaporator solar membutuhkan lahan yang luas dan baku relatif murah  materi,

karena kebocoran kolam dapat cukup berarti. Penguapan surya umumnya  layak

hanya untuk penguapan air asin alami, dan kemudian hanya saat air uap menguap ke

atmosfer dan tidak di-recovery. 

Evaporator dapat dioperasikan secara batch atau kontinyu. Kebanyakan

evaporator sistem dirancang untuk terus beroperasi. Operasi batch kadang-kadang

dipekerjakan ketika sejumlah kecil harus menguap. Operasi batch pada umumnya

membutuhkan lebih banyak energi daripada operasi terus-menerus. 

Evaporator Batch, tegasnya, dioperasikan sedemikian rupa sehingga mengisi,

menguap,  dan pengosongan adalah langkah-langkah berturut-turut. Metode ini

membutuhkan penguapan  bahwa tubuh cukup besar untuk menahan muatan seluruh

umpandan elemen pemanas ditempatkan cukup rendah untuk tidak ditemukan ketika

volume direduksi menjadi produk. Operasi batch dapat digunakan untuk sistem kecil,

untuk produk yang memerlukan waktu tinggal yang besar, atau untuk produk yang

sulit untuk menanganinya.

Sebuah metode yang lebih sering operasi semibatch di mana umpan secara terus

menerus ditambahkan untuk mempertahankan tingkat cairan konstan sampai muatan

seluruh mencapai konsentrasi akhir. Kontinyu-batch evaporator biasanya memiliki

umpan terus menerus, dan selama setidaknya bagian dari siklus, debit terus menerus.

Satu metode operasi adalah mensirkulasikan dari tangki penyimpanan ke evaporator

Page 2: Tipe Evaporator

dan kembali sampai seluruh tangki pada konsentrasi tertentu dan kemudian

menyelesaikan penguapan dalam batch.

Evaporator kontinyu memiliki feed kontinyu dan debit. Konsentrasi dari kedua

umpandan debit tetap konstan selama operasi.

1. Bejana Berjaket

Ketika cairan harus diuapkan dalam skala kecil, operasi sering dicapai dalam

beberapa bentuk bejana berjaket. Ini mungkin dalam sebuah operasi batch atau

kontinyu. Tingkat perpindahan panas secara umum lebih rendah daripada jenis lain

evaporator dan hanya pada permukaan perpindahan panas tertentu. Jaket mungkin

beberapa jenis: jaket konvensional (dibentuk dengan yang lain silinder konsentris

untuk bejana), dimpled jackets, patterned plate jackets,, dan jaket koil setengah-pipa.

Variasinya menyediakan banyak fleksibilitas dalam pilihan medium transfer panas.

Evaporator berjaket digunakan ketika produk ini sangat kental, batch yang kecil, baik

pencampuran diperlukan, kemudahan pembersihan penting, atau peralatan glass-

lined yang diperlukan.

Gambar 1. Bejana Berjaket

(Minton, 1996)

Page 3: Tipe Evaporator

2. Koil

Penguapan juga dapat terjadi di dalam kumparan dengan media pemanas luar

koil. Downflow atau upflow proses dapat diberikan. Gambar 2 menunjukkan unit

downflow khas dengan proses di dalam kumparan heliks. Koil digunakan untuk

alasan berikut:

1. kapasitas kecil

2. produk sulit untuk menangani

3. tekanan operasi yang tinggi baik untuk proses atau cairan pemanas

4. aliran spiral digunakan untuk meningkatkan perpindahan panas atau

mengurangi fouling.

Page 4: Tipe Evaporator

Gambar 2. Tipe Downflow pada Helical Coil A, produk; B, uap; C, konsentrasi; D,

heating steam; E, kondensat; 1, liquid distributor; 2, heating chamber; 3, separator

(Minton, 1996)

3. Horizontal Tube Evaporator

Jenis ini jarang digunakan kecuali untuk aplikasi khusus. Desain evaporator

yang paling sederhana adalah pengaturan tabung shell dan horizontal dengan

Page 5: Tipe Evaporator

pemanasan menengah dalam tabung terendam dan penguapan di sisi shell. Tabung

biasanya 7 /8 inci ke l-1/2 inci dengan diameter dan panjang 4 sampai 16 feet. Luas

maksimum dalam desain layak adalah sekitar 5.000 feet2. Berkas tabung tidak dapat

dilepas. Tabung kadang-kadang lebih besar dari spasi normal untuk memudahkan

pembersihan. Paling baik diterapkan untuk penguapan kapasitas kecil, untuk cairan

murni atau nonscaling, headroom terbatas, atau dengan unjukpaksa dimana scale

dapat dihilangkan dengan desain shocking benttube termal.

Gambar 3. Horizontal Tube Evaporator A, steam inlet; B, vent for noncondensed

gases; C, condensate outlets; D, liquor inlet; E, liquor outlet; F, sight glasses; G,

vapor outlet.

(Minton. 1996)

Page 6: Tipe Evaporator

4. Horizontal Spray-Film Evaporators

Cocok untuk multi-effect dan uap dikompresi. Pada dasarnya cairan

didistribusikan oleh resirkulasi melalui sistem semprotan. Cairan disemprotkan jatuh

oleh gravitasi dari tabung ke tabung. Keuntungan meliputi:

1. noncondensables lebih mudah dibuang.

2. distribusi mudah dicapai.

3. Pemerataan konsentrasi tidak diperlukan.

4. pemisahan uap mudah dicapai.

5. operasi yang handal.

6. mudah dibersihkan kimia.

Kerugian meliputi:

1. terbatas operasi rentang viskositas.

2. kristal dapat merusak tabung

3. tidak dapat digunakan untuk konstruksi sanitasi

4. lebih banyak ruang lantai diperlukan

5. lebih mahal untuk konstruksi paduan mahal

6. aplikasi yang terbatas untuk sekali-melalui penguapan.

Gambar 4. Horizontal Spray-Film Evaporator

(Minton, 1996)

Page 7: Tipe Evaporator

5. Short Tube Vertical Evaporators

Yang pertama kali dibangun oleh Robert dan evaporator tabung vertikal sering

disebut tipe Robert. Ini menjadi begitu umum bahwa evaporator ini kadang-kadang

dikenal sebagai evaporator standar. Hal ini juga disebut calandria. Panjang tabung 4

sampai 10 feet, diameter sering 2 sampai 3 inci , yang terletak vertikal di dalam uap

tertutup oleh shell silinder. Tabung vertikal pertama evaporator dibangun tanpa

downcomer. Ini tidak pernah memuaskan, dan downcomer pusat muncul sangat awal.

Ada banyak alternatif untuk yang downcomer center; penampang yang berbeda,

downcomers eksentrik terletak, sejumlah downcomers tersebar di tata letak tabung,

downcomers luar tubuh evaporator. Sirkulasi cairan melewati permukaan pemanasan

yang disebabkan oleh mendidih (sirkulasi alami). Tingkat sirkulasi melalui

evaporator ini berkali-kali tingkat feed. Karena itu diperlukan untuk memungkinkan

aliran cairan dari bagian atas tubesheet ke tubesheet bawah. Daerah aliran

downcomer umumnya sekitar sama dengan luas daerah aliran tubular. Downcomers

harus menjadi ukuran untuk meminimalkan perampokan cair di atas tubesheet dalam

rangka meningkatkan perpindahan panas, dinamika fluida, dan meminimalkan

berbusa. Untuk alasan ini, beberapa downcomers kecil berserakan sekitaran tabung

sering desain yang lebih baik.

Gambar 5. Short Tube Vertical Evaporators

(Minton, 1996)

Beberapa jenis evaporator yang menggunakan sistem tabung vertikal pendek

Page 8: Tipe Evaporator

Gambar 6. Basket Vertical Evaporator

(Minton, 1996)

Gambar 7. Incline Tube Evaporator

(Minton, 1996)

Page 9: Tipe Evaporator

Gambar 8. Propeller Calandria Evaporator

(Minton, 1996)

Short Tube Vertical Evaporators menawarkan beberapa keuntungan: headroom

rendah, kecepatan transfer panas tinggi pada perbedaan suhu tinggi, kemudahan

membersihkan, dan investasi awal rendah. Kerugian meliputi ruang lantai tinggi dan

berat, relatif tinggi perampokan cairan, dan transfer panas rendah di perbedaan suhu

rendah atau viskositas tinggi. Sistem sirkulasi alami tidak cocok untuk operasi pada

vakum tinggi. Short Tube Vertical Evaporators baik diterapkan saat menguap cairan

bening, cairan skala ringan membutuhkan pembersihan mekanik, produk kristal

ketika propelller digunakan, dan untuk beberapa produk berbusa cenderung

Calandrias digunakan. Setelah dianggap "standar," evaporator tabung pendek vertikal

sebagian besar telah digantikan oleh unit vertikal tabung panjang.

6. Long Tube Vertical Evaporator

Dapat dioperasikan sebagai once-through atau mungkin sistem sirkulasi.

Panjang tabung adalah 16 sampai 30 feet dan waktu tinggal hanya beberapa detik

dengan tingkat resirkulasi harus dipertahankan. Deflektor sering disediakan dalam

tubuh uap dan tabung panjang 12 sampai 20 meter. Sistem resirkulasi dapat

dioperasikan batch atau kontinyu. Sirkulasi cairan di permukaan perpindahan panas

Page 10: Tipe Evaporator

tergantung pada mendidih. Suhu cairan dalam tabung jauh dari seragam dan relatif

sulit untuk diprediksi. Evaporator ini kurang sensitif terhadap perubahan kondisi

operasi pada perbedaan suhu tinggi dari pada perbedaan suhu yang lebih rendah.

Efek dari hidrostatis pada titik didih cukup untuk unit tabung panjang.

Gambar 9. Long Tube Vertical Evaporator

(Minton, 1996)

Beberapa jenis evaporator yang menggunakan sistem tabung vertikal panjang

Page 11: Tipe Evaporator

Gambar 10. Falling Film Evaporator

(Minton, 1996)

Gambar 11. Rising-Falling Film Evaporator

(Minton, 1996)

Page 12: Tipe Evaporator

Ditawarkan beberapa keuntungan: biaya rendah, unit besar, perampokan rendah,

lantai ruang kecil, perpindahan panas yang baik atas berbagai operasi. Kerugian

meliputi: headroom tinggi, resirkulasi sering diperlukan,dan umumnya tidak cocok

untuk pengasinan. Paling baik diterapkan ketika menangani cairan bening, cairan

berbusa, cairan korosif, dan beban penguapan besar. Falling Film Evaporator cocok

untuk materi senstif panas sensitif atau untuk aplikasi vakum tinggi, untuk bahan

viskos dan perbedaan suhu rendah.

7. Forced Circulation Evaporators

Evaporator di mana sirkulasi dipertahankan, terlepas dari tingkat penguapan atau

panas, dengan memompa cairan melalui elemen pemanas dengan penguapan yang

relatif rendah per lulus yang cocok untuk berbagai macam aplikasi.Sistem sirkulasi

paksa adalah yang paling mudah untuk menganalisis dan memungkinkan fungsi

perpindahan panas, pemisahan uap-cair, dan kristalisasi untuk dipisahkan. Sistem

sirkulasi paksa umumnya lebih mahal daripada sistem sirkulasi alami. Oleh karena

itu dan hanya digunakan bila diperlukan.

Gambar 12. Forced Circulation Evaporator dengan Internal Heating Element: A,

Heating Element; B, Vapor Head: C, Liquor-Return Pipe; D, Circulating Pump; E,

Deflector: F, Cylindrical Baffle; G, Noncondensed gas Vent; H, Condensate Outlet.

(Minton, 1996)

Page 13: Tipe Evaporator

Gambar 13. Forced Circulation Evaporator dengan External Horizontal Heating

Surface

(Minton, 1996)

Sebuah pilihan sirkulasi paksa dapat dibuat hanya setelah menyeimbangkan

biaya energi pompa, yang biasanya tinggi, dengan peningkatan kecepatan transfer

panas atau penurunan biaya pemeliharaan. Kecepatan tabung hanya dibatasi oleh

biaya memompa dan oleh erosi pada kecepatan tinggi. Kecepatan tabung biasanya

dalam kisaran 5 sampai 15 meter per detik. Kadang-kadang cairan dipompa

diperbolehkan untuk menguapkan dalam tabung. Hal ini sering memberikan

kecepatan transfer panas yang lebih tinggi tetapi meningkatkan kemungkinan

fouling. Karenanya jenis evaporator jarang digunakan kecuali headroom adalah

terbatas atau cairan tidak scale, garam, atau permukaan busuk. Mayoritas aplikasi

yang dirancang sedemikian penguapan yang tidak terjadi pada tabung. Sebaliknya,

cairan proses diresirkulasi dengan memompa, dipanaskan di bawah tekanan untuk

mencegah mendidih, dan kemudian melintas untuk mendapatkan yang diperlukan

penguapan. Ini karena itu cocok untuk operasi vakum. Jenis ini evaporator sering

disebut tipe terendam-tabung karena elemen pemanas ditempatkan di bawah tingkat

cair dan menggunakan hidrostatik head dihasilkan untuk mencegah mendidih

(bahkan sering dalam tabung yang dipasang pada suhu uap).Seringkali pembatasan

Page 14: Tipe Evaporator

disediakan di garis kembali untuk menekan mendidih untuk mengurangi headroom

diperlukan.

Faktor-faktor yang harus dipertimbangkan ketika menetapkan biaya pompa

meliputi:(1) temperatur fluida maksimum yang diijinkan(2) tekanan uap dari

fluida(3) tata letak peralatan(4) geometri tabung(5) kecepatan dalam tabung(6)

perbedaan suhu antara fluida dipompa dan utilitas cairan, dan(7) karakteristik pompa

yang tersedia.

Ditawarkan beberapa keuntungan: tingginya tingkat transfer panas, sirkulasi

positif, kebebasan relatif dari pengasinan, scaling, dan fouling, kemudahan

membersihkan. Kerugian meliputi: tingginya biaya, waktu tinggal yang relatif tinggi,

dan perlu pompa dengan pemeliharaan yang berhubungan dan biaya operasional.

Evaporator sirkulasi paksa sebaiknya diterapkan ketika merawat produk kristal,

produk korosif, atau cairan kental. Mereka juga baik diadaptasi untuk layanan vakum

dan untuk layanan yang membutuhkan tingkat tinggi konsentrasi dan kontrol ketat

konsentrasi produk.

8. Plate Evaporators

Dapat dibangun dari plat datar atau plat bergelombang. Plat kadang-kadang

digunakan pada teori bahwa skala akan mengelupas permukaan tersebut, yang dapat

melenturkan lebih mudah daripada permukaan melengkung. Dalam beberapa

evaporator plat, permukaan datar yang digunakan, masing-masing sisi yang dapat

digunakan bergantian sebagai sisi liquor dan sisi uap. Skala disimpan sementara di

kontak dengan sisi liquor dapat kemudian dibubarkan sementara di kontak dengan

steam kondensat. Plat sering digunakan sebagai alternatif desain peralatan tubular.

Spiral Plate Evaporator

Dapat digunakan di tempat evaporator tubular. Ditawarkan sejumlah keunggulan

dibandingkan peralatan tubular konvensional: sentrifugal, peningkatan perpindahan

panas, hasil konfigurasi kompak dalam terganggu pendek, aliran panjang,

pembersihan relatif mudah, resistensi terhadap fouling, diferensial ekspansi termal

diterima oleh susunan spiral. Unit ini sangat berguna untuk menangani kental atau

padat yang mengandung cairan. Sebuah penukar spiral-plate dibuat dari dua strip

Page 15: Tipe Evaporator

yang relatif panjang, yang ditempatkan terpisah, split pusat terbuka untuk

membentuk sepasang bagian spiral konsentris. Spasi dipertahankan sepanjang

panjang spiral dengan kancing spacer dilas ke plat. Dalam beberapa aplikasi baik

cairan-aliran saluran ditutup dengan pengelasan saluran alternatif di kedua sisi dari

plat spiral. Dalam aplikasi lain, salah satu saluran yang tersisa benar-bena rterbuka,

yang lain ditutup pada kedua sisi piring. Kedua jenis konstruksi mencegah cairan dari

pencampuran. Majelis spiral dapat dilengkapi dengan selimut untuk menyediakan

tiga pola aliran:(1) kedua cairan dalam aliran spiral (2) satu cairan dalam aliran spiral

dan yang lainnya di aliran aksial seluruh spiral (3) satu cairan dalam aliran spiral dan

lainnya dalam kombinasi aksial danaliran spiral. Unit aliran aksial melakukan serta

Calandrias sirkulasi alami. Unit spiral-plat juga efektif untuk kondensor dan untuk

aplikasi pemulihan panas.

Gambar 14. Spiral Plate Evaporator

(Minton, 1996)

Gasketed Plate Evaporator

Gasketed plate evaporator juga disebut evaporator piring dan frame karena desain

yang jauh seperti itu dari persamaan piring dan frame filter. Ini dibangun dengan

menyusun beberapa piring timbul dengan sudut bukaan antara membawa bar atas dan

bawah bar panduan. Lempeng gasketed dan diatur untuk membentuk aliran sempit

bagian-bagian ketika serangkaian piring yang dijepit bersama-sama dalam bingkai.

Page 16: Tipe Evaporator

Cairan diarahkan melalui berdekatan lapisan antara plat, baik secara seri atau paralel,

tergantung pada gasketing tersebut. Gasket membatasi cairan dari atmosfer.

Gambar 15. Gasketed Plate Evaporator

(Minton, 1996)

Dapat digunakan sebagai elemen pemanas dalam sistem sirkulasi paksa. Memasak

juga terjadi dalam evaporator gasketed-plate dengan campuran cairan dan uap habis

menjadi siklon atau jenis pemisah. Desain dari lipatan di piring dan desain aliran

pola proses pemanasan dan stream melalui evaporator bervariasi dari satu desain

eksklusif yang lain. Unit-unit dapat dioperasikan sebagai rising film, falling film, atau

rising-falling film. Pada beberapa aplikasi, rising-falling film dikeluarkan dari piring

oleh turbulensi yang sangat tinggi disebabkan oleh kecepatan uap yang tinggi.

Tindakan ini akan mengurangi viskositas efektif dan mencegah scaling. Volume

produk diadakan di evaporator sangat kecil dalam kaitannya dengan besar

permukaan perpindahan panas yang tersedia. Gasket-plate juga disesuaikan untuk

penguapan panas sensitif, kental, dan bahan berbusa, mampu cepat startup dan

shutdown, kompak dengan headroom rendah diperlukan, mudah dibersihkan, dan

mudah dimodifikasi. Beberapa cairan yang berbeda dapat mengalir melalui bagian

yang berbeda dari evaporator. Sebuah cairan dapat dihapus untuk pengolahan

menengah dan kembali untuk lainpanas siklus transfer. Sebuah cairan mungkin juga

mengalami pemanasan yang berbeda danpendinginan media yang secara simultan

atau seri dalam evaporator yang sama. Kelemahan utama adalah daerah gasketed

Page 17: Tipe Evaporator

besar. Namun, interleakage dari cairan tidak dapat di unit-unit ini karena semua

cairan yang gasketed independen ke atmosfer. Kebocoran dapat dihindari oleh

memilih bahan packing yang memadai dan mengikuti prosedur perakitan yang tepat.