BAB II TINJAUAN PUSTAKA
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)
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 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 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.
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 exchanger merupakan alat yang cocok dikondisikan untuk aliran dengan laju aliran yang kecil.
Gambar 2.3 : Aliran double pipe heat exchanger
Sumber :http://www.engineeringexcelspreadsheets.com/wp-content/uploads/2011/08/double-pipe-heat-exchanger_counterflow-w-temps.jpg
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 :
T
Double pipe exchang efektif, panjang efekti
Gambar 2.4 :Hairpin heat exchanger Sumber :http://suryamanikam.com/produc
co/heat-exchangers-alco
yediakan true counter current flow dan cocok ing, tekanan tinggi dan rendah untuk kebutuha ge surface area: 1 – 6000 ft2). 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
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.co
angers biasanya dipasang dalam 12-, 15- atau ktif dapat membuat jarak dalam each leg over
ucts/peerless-mfg-co-and-bos-hatten/
cok untuk extreme uhan surface area exchanger tersedia
suatu hairpin shell
isa digunakan dan an luas permukaan berikan pada tabel
.com/brochure.jpg
tau 20-ft Panjang ver 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.
Gambar 2.5 : Double pipe heat exchanger aliran cocurrent dan counter current 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 2.6 :Double-pipe heat exchangers in series
Sumber :http://1.bp.blogspot.com/-K4OCOtgarm0/Ux_j1-uvn-I/AAAAAAAAAE0/8fS3M6_Otp4/s1600/2.jpg
Gambar 2.7 Double-pipe heat exchangers in series–parallel
Sumber:http://www.google.co.id/imgres?imgurl=http://byo. com/images/stories/june13byo/finished%252520project.JP G&imgrefurl=http://byo.com/color/item/2849-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 13industry 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 pitch(Pola segitiga) dan square pitch(Pola segiempat).
Gambar 2.8 :Bentuk susunan tabung
Sumber : Incropera Keuntungan square pitch adalah bagian dalam tube-nya mudah dibersihkan dan pressure drop-nya rendah ketika mengalir di dalamnya (fluida)
Ga
Keuntungan dari shell 1. Konfigurasi y dengan bentuk 2. Mempunyai l operasi berteka 3. Menggunakan 4. Dapat dibuat material yang 5. Mudah membe 6. Prosedur peren 7. Konstruksinya 8. Pengoperasian
oleh para oper
9. Konstruksinya
kesatuan yang
Kerugian penggunaan lewatan maka sema perawatannya
Gambar 2.9 :shell and tube heat exchanger Sumber: www.google.com/ch
ell and tube:
i yang dibuat akan memberikan luas permuk tuk atau volume yang kecil.
lay-out mekanik yang baik, bentuknya cuk ekanan.
an teknik fabrikasi yang sudah mapan (well-ast at dengan berbagai jenis material, dimana dap ng digunakan sesuai dengan temperatur dan teka
bersihkannya.
rencanaannya sudah mapan (well-astablished). ya sederhana, pemakaian ruangan relatif kecil. iannya tidak berbelit-belit, sangat mudah dimen
erator yang berlatar belakang pendidikan renda ya dapat dipisah-pisah satu sama lain, tidak ng utuh, sehingga pengangkutannya relatif gam
an shell and tube heat exchanger adalah semak makin banyak panas yang diserap tetapi
cheresources.com
ukaan yang besar
cukup baik untuk
astablished). dapat dipilih jenis ekanan operasi. ). il. engerti (diketahui dah). k merupakan satu ampang
akin besar jumlah pi semakin sulit
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 2.10 :Plate type heat exchanger dengan aliran countercurrent Sumber :http://i01.i.aliimg.com/img/pb/947/946/367/367946947_734.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 2.11 : Skema Dari Jacketed Vessel With Coil And Stirrer
Sumber :http://img.tradeindia.com/fp/1/418/239.jpg
2.4 Macam - Macam Perpindahan Panas
