BAB 1
HEAT EXCHANGER 1.1 Pengertian Heat Exchager
Heat exchangers dapat diklasifikasikan sesuai dengan pengaturan arus. Dalam paralel-arus panas exchangers, kedua cairan masukkan Exchanger yang sama di akhir, dan dalam perjalanan paralel satu sama lain ke sisi lain. Di counter-arus panas yang exchangers cairan masukkan Exchanger dari seberang berakhir. Penghitung saat ini desain yang paling efisien, karena dapat mentransfer yang paling panas dari panas (transfer) media. Lihat counter current tukar. Dalam lintas arus panas Exchanger, perjalanan sekitar cairan yang tegak lurus satu sama lain melalui Exchanger.
Efisiensi heat exchangers dirancang untuk memaksimalkan bidang permukaan antara kedua cairan, sambil meminimalkan perlawanan terhadap aliran cairan melalui Exchanger. Kinerja dari heat exchanger juga dapat dipengaruhi oleh penambahan Fins atau corrugations dalam satu atau dua arah.
Suhu diseluruh permukaan heat exchanger mengalami perpedaan pada setiap
bagian.Paling sederhana dalam sistem ini adalah log berarti perbedaan suhu (LMTD). Kadang-kadang langsung pengetahuan tentang LMTD tidak tersedia NTU dan metode yang digunakan.
1.2 Jenis heat exchangers
1.2.1 Shell and tube heat Exchanger
Shell and tube heat exchangers terdiri dari serangkaian tabung. Satu set tabung berisi cairan yang harus dipanaskan atau didinginkan. Kedua cairan berjalan melalui tabung yang sedang hangat atau didinginkan agar dapat menyediakan panas atau menyerap panas yang diperlukan. Tabung bundle dapat terdiri dari beberapa jenis tabung: polos, longitudinally bersirip, dll. Shell and Tube heat exchangers biasanya digunakan untuk aplikasi tekanan tinggi (dengan tekanan yang lebih besar dari 30 bar dan suhu lebih besar dari 260 ° C. Hal ini
1.2.2 Plate heat Exchanger
Jenis lain dari alat penukar panas adalah plate heat exchanger. Penukar panas ini menggunakan lempengan-lempengan tipis yang disusun sehingga bagian permukaan plat menjadi media aliran pertukaran panas. Kemajuan paking brazing dan teknologi telah membuat piring-jenis Exchanger semakin praktis. Dalam aplikasi HVAC, exchangers panas besar dari jenis ini disebut-piring dan kerangka; bila digunakan dalam buka loops, heat exchangers ini biasanya dari jenis gasketed periodik untuk membolehkan disassembly, pembersihan, dan inspeksi. Ada banyak jenis permanen plate heat exchangers, seperti dip-brazed dan kekosongan-brazed plat varietas, dan sering ditentukan untuk ditutup-loop aplikasi seperti refrigeration. Plate heat exchangers juga berbeda dalam jenis piring yang digunakan, dan di konfigurasi piring.
1.2.3 Plate sirip heat Exchanger
Jenis Exchanger menggunakan panas "sandwiched" berisi petikan Fins untuk
meningkatkan efektifitas dari unit. Crossflow yang meliputi desain dan counterflow digabungkan dengan berbagai konfigurasi seperti sirip lurus Fins, offset Fins dan berombak Fins.
Piring dan sirip exchangers panas biasanya terbuat dari aluminium alloys yang
menyediakan transfer panas tinggi efisiensi. Materi yang memungkinkan sistem beroperasi pada suhu yang lebih rendah dan mengurangi berat peralatan. Piring dan sirip exchangers panas yang banyak digunakan untuk layanan suhu rendah seperti gas alam, helium dan oksigen pencairan tanaman, udara pemisahan tanaman industri dan transportasi seperti pesawat terbang dan mesin motor. Kelebihan dari fin heat exchangers:
1. Mentransfer panas tinggi terutama dalam efisiensi gas perawatan 2. Heat transfer area yang lebih besar
3. Kira-kira 5 kali di berat ringan daripada yang dari shell dan tube heat Exchanger 4. Kuasa menahan tekanan tinggi
Kekurangan dari piring dan sirip heat exchangers:
1. Might menyebabkan clogging sebagai jalur sangat sempit 2. Sulit untuk membersihkan jalur
1.2.4 Fluid heat exchangers
Ini adalah panas Exchanger untuk gas dan cairan, cairan ini kemudian diambil di tempat lain sebelum didinginkan. Hal ini umumnya digunakan untuk pendinginan gas sementara juga menghapus impurities tertentu, jadi memecahkan dua masalah sekaligus. Hal ini banyak digunakan di espreso mesin sebagai energi metode pendinginan super-air panas yang akan digunakan dalam ekstraksi dari kopi.
1.2.5 Dynamic permukaan heat Exchanger
Alat penukar panas ini biasanya diunakan untuk pemanasan atau pendinginan kelekatan tinggi dengan produk, proses kristalisasi, penguapan tinggi dan aplikasi-fouling. Lama waktu berjalan tercapai karena terus Scraping dari permukaan, sehingga menghindarkan fouling dan berkelanjutan panas mencapai transfer rate selama proses.
1.2.6 Spiral heat exchangers
Spiral heat Exchanger (SHE) merupakan tabung konfigurasi yang memiliki sepasang permukaan yang datar yg bergelung untuk membentuk dua saluran di counter-aliran susunan. Setiap dua saluran memiliki satu jalur panjang lengkung dan sepasang cairan tangentially port yang terhubung ke luar dari lengan spiral, aksial dan port yang umum, tapi opsional.Keunggulan utama dari SHE adalah sangat efisien dalam penggunaan ruang,efisiensi panas tinggi, dan menurunkan biaya energi.
BAB II
MONITORING DAN PERAWATAN 2.1 Monitoring
Monitoring atau pengecekan secara berkala untuk shell and tube dan plat heat echanger dapat dilakukan dengan uji daya konduksi atau metode gas helium.Metode ini memastikan integritas dari piring atau tabung untuk mencegah kontaminasi silang dan kondisi
gasketsnya.Selain itu pemantauan kondisi panas dari tube Exchanger dapat dilakukan melalui metode seperti nondestructive.
Aliran air yang mengalir dapat dipantau dengan simulasi computer atau cairan dinamika CFD. Masalah yang sering kali terjadi adalah Fouling. Air sungai sering digunakan sebagai pendinginan air, yang akan memasuki heat exchanger dan membangun lapisan sehingga terjadi penurunan koefisien heat transfer. Kerak masalah lain yang terdiri dari penumpukan lapisan bahan kimia seperti calcium carbonate atau magnesium carbonate.
2.1.1 Pemeriksaan Peralatan Penukar Panas Secara Umum Pemeriksaan dilakukan sebagai berikut :
a. Melakukan pemeriksaan pada sekat aliran fluida yang terbuat dari tembaga, untuk pemeriksaan kebocoran.
b. Melakukan pengecekan pada saluran fluida panas dan fluida dingin, jika ada
kotoran yang menyumbat harus dibersihkan terlebih dahulu, sehingga aliran fluida dapat lancar.
c. Kedua jalur plat ini juga harus diperiksa agar terjadi pertukaran panas antara kedua fluida tersebut agar fluida panas secara optimum akan mengalami penurunan temperatur sedangkan fluida dingin akan mengalami kenaikan temperatur.
d. Pemeriksaan pendahuluan sangat penting dikarenakan perbedaan temperatur fluida pada saat masuk dan keluar alat untuk pengambilan data menghitung q (laju aliran panas) yang terjadi pada alat penukar kalor, sehingga pemeriksaan pendahuluan sangat penting.
2.2 Masalah pada Heat Exchanger 2.2.1 Fouling
Fouling terjadi ketika cairan yang masuk melalui heat exchanger dan impurities dalam cairan menempel ke permukaan tabung. Air hujan merupakan salah satu penghasil
impurities,factor lainnya adalah:
Frequent menggunakan panas Exchanger
Tidak membersihkan panas Exchanger secara teratur
Mengurangi kecepatan cairan yang bergerak melalui panas Exchanger Over-lem yang panas Exchanger
Efek fouling cukup banyak terjadi di tube dingin dari heat exchanger, daripada di tube panas. Hal ini disebabkan karena impurities mungkin tidak larut dalam cairan yang dingin. Hal ini dikarenakan seiring kenaikan suhu maka kelarutan akan meningkat. Fouling mengurangi daerah aliran untuk transfer panas dan menyebabkan peningkatan dalam tahan panas mentransfer panas di seluruh Exchanger. Ini karena daya konduksi panas dari lapisan fouling rendah. Ini akan mengurangi keseluruhan koefisien heat transfer dan efisiensi panas Exchanger. Pada akhirnya akan mengakibatkan peningkatan biaya pemeliharaan dan pemompaan.
2.3 Perawatan
Plate heat exchangers perlu perawatan dan dibersihkan secara berkala. Tabung heat exchangers dapat dibersihkan oleh asam sebagai metode pembersihan, sandblasting, tekanan air jet, peluru pembersihan, atau drill tongkat.
Dalam skala besar untuk sistem pendinginan air panas exchangers, seperti perawatan air pemurnian, penambahan bahan kimia, dan pengujian, digunakan untuk meminimalkan fouling dari peralatan pertukaran panas. Pengolahan air lainnya juga digunakan dalam sistem uap untuk pembangkit tenaga listrik, dan lain-lain untuk meminimalkan fouling dan korosi yang bertukar panas dan peralatan lainnya.
Berbagai perusahaan sudah mulai menggunakan air borne oscillations teknologi untuk mencegah biofouling. Tanpa menggunakan bahan kimia, jenis teknologi ini telah membantu dalam memberikan tekanan rendah di drop exchangers panas.
2.3.1 Perawatan Peralatan Penukar Panas
Langkah-langkah perawatan Heat Exchanger secara umum sebagai berikut : a. Buka penuh katup-katup
b. Kemudian tutup penuh katup-katup
c. Dicoba mengalirkan fluida dingin dengan menggunakan katup dan atur debitnya dengan mengatur katup
d. Dicoba mengalirkan fluida panas dengan menggunakan pompa dan atur debitnya dengan mengatur katup
e. Perawatan pada aliran searah, apabila bukaan katup semakin dipersempit maka kecepatan pada aliran fluida panas dan fluida dingin akan semakin lambat, sehingga kinerja peralatan dapat optimum.
2.3.2 Perawatan Shell and Tube Heat
Perlakuan terhadap channel pada heat echanger,untuk menentukan kebocoran sambungan antara tabung dan lembar tabung atau suatu tabung terpisah, prosesnya sebagai berikut :
Tipe Channel Exchanger secara berkala seperi di bawah ini :
1. Alirkan minyak panas atau hasil penyulingan melalui tabung atau shell dengan kecepatan yang baik,pada umumnya secara efektif dapat memindahkan kotoran atau hal serupa yang masih tersimpan didalamnya.
2. Garam yang tersimpan mungkin dapat dicuci bersih dengan mengalirkan air panas yang bersih.
Beberapa campuran pembersih komersil seperti “Oakite” dan “Dowell” mungkin efektif dalam menghilangkan kotoran yang sulit dihilangkan.
3. Jika tidak satupun dari metoda diatas efektif untuk menghilangkan sesuatu dalam skala besar, coke mungkin dapat digunakan.
4. Amati kondisi bagian dalam dan luar dari seluruh tabung dan jaga kebersihannya. Melalaikan dalam pemeliharaan kebersihan semua tabung dapat mengakibatkan
kemacetan aliran yang mengalir sepanjang tabung, dengan konsekuensi tabung menjadi terlalu panas dibandingkan dengan sekitar tabung, yang akan menghasilkan perluasan tegangan dan membocorkan tabung hingga tube-sheet-joint.
5. Ketika shutting down untuk perbaikan, hal yang penting bahwa semua cairan dikeringkan dari heat exchanger dan dikendurkan sampai tekanan atmosfer dan temperature
lingkungan.
Jangan mencoba untuk membersihkan tabung dengan mengeluarkan uap air melalui tabung individu. Hal ini menjadikan tabung terlalu panas dan mengakibatkan perluasan tegangan dan membocorkan tube hingga tube-sheet-joint.
6. Jangan menangani tube bundle dengan pengait atau perkakas lain yang mungkin dapat merusak tabung.
7. Untuk memperat suatu sambungan tabung, gunakan roller tipe tube expander yang sesuai. 8. Untuk membersihkan dan memeriksa di dalam tabung, pindahkan channel cover
1. Pindahkan channel cover
2. Menerapkan tekanan hidrolik di dalam shell Tipe bonnet
1. Pindahkan bonnet
2. Bolt test ring pada tempatnya dengan gasket dan packing
3. Menerapkan tekanan hidrolik di dalam shell. Gunakanlah hanya air dingin untuk tes hidrostatis. Titik dimana jalannya air keluar menandakan adanya tabung atau sambungan yang bocor.
Fixed TubeSheet atau Fixed Head(Tipe L, M, atau N)
Tube bundle tidak dapat dilepaskan maka pembersihan bagian luar pipa dilakukan
dengan metoda chemical. Penggunaan fixed tubesheet terbatas, dimana fluida yang melewati
shell side harus benar-benar bebas dari kotoran, fluida yang tidak bebas dari kotoran
dimungkinkan mengalir melalui tube side.
akan tetapi penggantian tube secara individual dapat dilakukan dengan menggunakan spesial
tube cutters dan extractors.
U Tube atau Hairpin (type U)
Bagian permukaan luar dan permukaan dalam tube dapat dibersihkan dengan metode
chemical. Meskipun U tube dibentuk dari tube yang masing masing identik, akan tetapi terdapat
masalah yang essensial dimana hanya tube dengan radius arc atau yang bagian tepi yang dimunginkan untuk diganti jika terjadi kebocoran, sedangkan untuk tube yang terkurung dibagian dalam harus di Plug.
2.4 Pemeliharaam menurut jangka waktu
2.4.1 Pemeliharaan Tube-Side Penukar Kalor Jangka Pendek dan Jangka Panjang Tube-side pada penukar kalor merupakan bidang kontak antara pendingin primer dan sekunder sehingga perpindahan kalor berlangsung disini. Pemeliharaan tube-side bertujuan untuk membersihkan kotoran, kerak yang menempel pada dinding tube, kemudian jangka panjangnya mengontrol tube-side yang telah lama digunakan untuk mengetahui bagian yang telah mengalami penuaan / penipisan untuk ditutup atau diganti dengan pipa yang baru dan setelah tube-side itu bersih akan berakibat naiknya koeffisien perpindahan panas global.
Pembersihan tube-side dapat saja dilakukan secara fisis ataupun dengan menggunakan bahan kimia sedangkan pemeliharaan jangka panjang terhadap tube side penukar kalor dengan pemeriksaan masing-masing tube dengan menggunakan peralatan Eddy current. Di dalam penukar kalor tube side ditempati oleh aliran pendingin sekunder dimana bagian luar dan dalam pipa-pipa selalu mengalami gesekan aliran air dengan arah yang berlawanan sehingga perlu dilakukan pemeriksaan pada usia lanjut. Perawatan jangka panjang termasuk uji material yang tidak merusak (NDT) agar benda uji masih bisa digunakan lagi. Pengujian tube side penukar kalor dilakukan dengan internal probe pada frekuensi 8 sampai dengan 16 kHz karena pipa-pipa penukar kalor menggunakan material stainless steel.
Hasil uji biasanya menunjukkan adanya beberapa pipa yang mengalami penipisan dan ada kemungkinan yang rawan terhadap kebocoran sehingga pipa tersebut ditutup tidak
difungsikan lagi. Dengan demikian luas bidang transfer kalor akan berkurang sedikit namun apabila pengurangan kemampuan tersebut sangat berarti maka pipa tersebut harus diganti dengan yang baru agar berfungsi kembali.
2.4.2 Pemeriksaan Jangka Panjang dengan Peralatan Eddy Current
Pemeriksaan tube-side dengan peralatan Eddy current pada prinsipnya mengukur ketebalan pipa-pipa yang digunakan sebagai bidang kontak langsung antara pendingin primer dan sekunder. Eddy current adalah metode pengukuran yang efektiv dengan menguji pipa melalui diameter dalam (ID) dan metoda mengevaluasi secara luas kondisi pipapipa penukar kalor.
Suatu cara pemeriksaan dengan memasukkan/menyisipkan suatu alat kedalam tabung dan berjalan terus sepanjang pipa akan dapat memberikan informasi tentang ukuran, penempatan dan jenis manapun cacat tabung dan memberikan suatu penilaian / assassment pantas tidaknya untuk dilanjutkan atau dipakai lagi. Yang didasarkan pada informasi dari operator agar dapat memaksimalkan pemakaiannya, penukar kalor dapat beroperasi lebih efisien dan meminimkan kebocoran dan kegagalan yang tak diduga. Peralatan yang digunakan adalalah : tipe instrumen MIZ 40 Eddy current Instrument, keluaran pabrik ZETEC,USA, tipe ptobe Bobbin
defferential,diameter luar probe 18,0 mm dan standart referensi pipa 213 TP 321 IHASME
BAB III
PENGAPLIKASIAN HEAT EXCHANGER 3.1 Pengaplikasian di Industri
Heat echanger yang banyak digunakan dalam industri baik untuk pendinginan dan pemanasan proses industri skala besar. Jenis dan ukuran panas Exchanger digunakan dapat disesuaikan dengan proses yang sesuai, tergantung pada jenis cairan, fase nya, suhu, kepadatan, kelekatan, tekanan, komposisi kimia dan berbagai lainnya thermodynamic properti.
Dalam proses industri banyak terdapat limbah energi panas atau streaming yang sedang habis, exchangers panas dapat digunakan untuk memulihkan ini panas dan meletakkannya untuk digunakan oleh pemanasan yang berbeda dalam proses streaming. Praktik ini menyimpan banyak uang dalam industri sebagai panas disertakan ke aliran lainnya dari exchangers panas lain akan berasal dari sumber eksternal yang lebih mahal dan lebih berbahaya bagi lingkungan. Heat exchangers banyak digunakan dalam industri, beberapa di antaranya adalah:
Pengolahan air limbah Refrigeration systems
Wine-tempat pembuatan bir industri Petroleum industri
Pada pengolahan air limbah industri, heat exchangers memainkan peranan penting dalam menjaga suhu optimal dalam anaerobic digesters sehingga mendorong pertumbuhan mikroba yang mengeluarkan polusi dari limbah air. Umum jenis exchangers panas yang digunakan dalam aplikasi ini adalah dua pipa panas Exchanger serta plat dan bingkai Exchanger panas.
3.1 Penaplikasian di Pesawat Terbang
Dalam pesawat terbang komersial, exchangers panas yang digunakan untuk mengambil panas dari mesin minyak panas dingin ke sistem bahan bakar. Hal ini akan meningkatkan efisiensi bahan bakar, serta mengurangi kemungkinan air entrapped pembekuan bahan bakar di dalam komponen.
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2013. Perawatan Heat Exchanger. Online. http://thermoq.blogspot.com/. Diakses tanggal 14 Januari 2014.
Tanrimanalu. 2009. Heat Exchanger.Online. http://tanrimanalu.blogspot.com/2009/07/heat-exhangers.html. Diakses tanggal 14 Januari 2014.
Susanto,Budi. 2011. Pembagian Heat Exchanger.
Online.http://java-borneo.blogspot.com/2011/05/pembagian-heat-exchanger-berdasarkan.html. Diakses tanggal 14 Januari 2014.
TUGAS PRAKTIKUM TEKNIK PERAWATAN SEMESTER GANJIL TAHUN AJARAN 2013/2014
JUDUL : PERAWATAN HEAT EXCHANGER
PEMBIMBING : Dr. Ir. Ahmad Rifandi, MSc.
Oleh :
Nama : Rizka Andhika P .111424026 Kelas : 3A-TKPB
