TUGAS UMUM
TUGAS UMUM
SHELL AND TUBE HEAT EXCHANGER
SHELL AND TUBE HEAT EXCHANGER
Heat
Heat Exchanger Exchanger adalah alat penukar kalor yang berfungsi untuk mengubah adalah alat penukar kalor yang berfungsi untuk mengubah temperatur dan fasa suatu jenis fluida. Proses tersebut terjadi dengan temperatur dan fasa suatu jenis fluida. Proses tersebut terjadi dengan memanfaatkan proses perpindahan kalor dari fluida bersuhu tinggi menuju fluida memanfaatkan proses perpindahan kalor dari fluida bersuhu tinggi menuju fluida bersuhu rendah. Sebagai alat untuk p
bersuhu rendah. Sebagai alat untuk penukaran panas dari fluida dengan temperaturenukaran panas dari fluida dengan temperatur tinggi ke fluida dengan temperatur rendah, suatu heat exchanger diharapkan tinggi ke fluida dengan temperatur rendah, suatu heat exchanger diharapkan mempunyai efektivitas yang tinggi. Secara teoritis kenaikan kecepatan aliran akan mempunyai efektivitas yang tinggi. Secara teoritis kenaikan kecepatan aliran akan menaikkan efektivitas. Namun, hal ini membuat waktu kontak menjadi singkat. menaikkan efektivitas. Namun, hal ini membuat waktu kontak menjadi singkat. Dari hasil penelitian didapat bahwa efektivitas naik seiring dengan kenaikan Dari hasil penelitian didapat bahwa efektivitas naik seiring dengan kenaikan kecepatan hingga suatu harga tertentu dan kemudian akan turun. Efektivitas kecepatan hingga suatu harga tertentu dan kemudian akan turun. Efektivitas Shell-and-Tube Heat Exchanger lebih tinggi jika udara panas mengalir dengan and-Tube Heat Exchanger lebih tinggi jika udara panas mengalir dengan kecepatan tinggi (di sisi tube) dan udara dingin mengalir dengan kecepatan rendah kecepatan tinggi (di sisi tube) dan udara dingin mengalir dengan kecepatan rendah (di sisi shell).
(di sisi shell).
Di dalam dunia industri peran dari
Di dalam dunia industri peran dari heat exchanger heat exchanger sangat penting. Misal sangat penting. Misal dalam industri pembangkit tenaga listrik,
dalam industri pembangkit tenaga listrik, heat exchanger heat exchanger berperan dalam berperan dalam peningkatan
peningkatan efisiensi efisiensi sistem. sistem. Contohnya Contohnya adalah adalah ekonomizer, ekonomizer, yaitu yaitu alat alat penukarpenukar kalor yang berfungsi memanaskan
kalor yang berfungsi memanaskan feed feed water water sebelum masuk ke boiler sebelum masuk ke boiler menggunakan panas dari
menggunakan panas dari exhaust gasexhaust gas (gas buang). Selain itu (gas buang). Selain itu heat exchanger heat exchanger juga juga merupakan komponen utama dalam sistem mesin pendingin, yaitu berupa merupakan komponen utama dalam sistem mesin pendingin, yaitu berupa evaporator
evaporator dan dan condenser condenser ..
Kemampuan untuk menerima panas suatu
Kemampuan untuk menerima panas suatu heat exchanger heat exchanger dipengaruhi oleh 3 dipengaruhi oleh 3 hal :
hal : 1.
1. Koefisien overall perpindahan panas (U)Koefisien overall perpindahan panas (U)
Menyatakan mudah atau tidaknya panas berpindah dari fluida panas ke fluida Menyatakan mudah atau tidaknya panas berpindah dari fluida panas ke fluida dingin dan juga menyatakan aliran panas
dingin dan juga menyatakan aliran panas menyeluruh sebagai gabungan prosesmenyeluruh sebagai gabungan proses konduksi dan konveksi.
konduksi dan konveksi. 2.
2. Luas bidang yang tegak lurus terhadap arah perpindahan panasLuas bidang yang tegak lurus terhadap arah perpindahan panas 3.
LMTD merupakan perbedaan temperatur yang dipukul rata-rata setiap bagian LMTD merupakan perbedaan temperatur yang dipukul rata-rata setiap bagian HE. Karena perbedaan temperatur di setiap bagian HE tidak sama.
HE. Karena perbedaan temperatur di setiap bagian HE tidak sama. A.
A. Shell and Tube Heat ExchangerShell and Tube Heat Exchanger Shell and Tube Heat Exchanger
Shell and Tube Heat Exchanger merupakan salah satu jenis heat exchanger. merupakan salah satu jenis heat exchanger. Jika aliran yang terjadi sangat besar, maka digunakan
Jika aliran yang terjadi sangat besar, maka digunakan shell shell and and tube tube heatheat exchanger
exchanger , dimana, dimana exchanger exchanger ini adalah yang biasa digunakan dalam proses ini adalah yang biasa digunakan dalam proses industri.
industri. Exchanger Exchanger ini memiliki aliran yang kontinyu. Banyak tube yang ini memiliki aliran yang kontinyu. Banyak tube yang dipasang secara paralel dan di dalam tube-tube ini fluida mengalir. Tube-tube ini dipasang secara paralel dan di dalam tube-tube ini fluida mengalir. Tube-tube ini disusun secara paralel berdekatan satu sama lain di dalam sebuah shell dan fluida disusun secara paralel berdekatan satu sama lain di dalam sebuah shell dan fluida yang lain mengalir di luar tube-tube, tetapi masih dalam shell
yang lain mengalir di luar tube-tube, tetapi masih dalam shell.. Shell
Shell and and Tube Tube Heat Heat Exchanger Exchanger adalah adalah jenisjenis Heat Heat ExchangerExchanger yang palingyang paling umum dipergunakan pada proses
umum dipergunakan pada proses Revinary Revinary,, Oil and Gas dan Petrochemical Oil and Gas dan Petrochemical .. Dalam hal design
Dalam hal design Shell and Tube Heat Exchanger Shell and Tube Heat Exchanger (STHE), standar yang dipakai (STHE), standar yang dipakai adalah ASME
adalah ASME SectionSection VIII dan TEMA VIII dan TEMA ClassClass R, atau API 660 R, atau API 660 Ada dua sisi utama dalam design STHE,
Ada dua sisi utama dalam design STHE, Shell Side dan Tube SideShell Side dan Tube Side.. Berdasarkan konstruksinya, STHE dapat dibagi atas beberapa tipe, masing masing Berdasarkan konstruksinya, STHE dapat dibagi atas beberapa tipe, masing masing tipe diberi kode berdasarkan kombinasi tipe
tipe diberi kode berdasarkan kombinasi tipe Front Front Head, Head, Shell,Shell, dandan Rear Head Rear Head .. Setelah mengetahui karateristik dari masing masing tipe s
Setelah mengetahui karateristik dari masing masing tipe shell and tube heathell and tube heat exchanger
exchanger , selanjutnya, selanjutnya designdesign didasarkan atas keperluannya. didasarkan atas keperluannya. Design Design yang yang kompleks biasanya menimbulkan biaya yang lebih mahal dan perawatan yang kompleks biasanya menimbulkan biaya yang lebih mahal dan perawatan yang lebih sulit sehingga biasanya hanya digunakan untuk keperluan yang tidak lebih sulit sehingga biasanya hanya digunakan untuk keperluan yang tidak memungkinkan penggunaan yang lebih simpel. Secara garis besarnya ada dua memungkinkan penggunaan yang lebih simpel. Secara garis besarnya ada dua Tahap
Tahap Detail Detail DesignDesign untuk untuk Shell and Tube Heat Exchanger Shell and Tube Heat Exchanger , Tahap pertama, Tahap pertama adalah
adalah Thermal DesignThermal Design dan selanjutnya diteruskan dengan dan selanjutnya diteruskan dengan Mechanical Mechanical Design
Design. Output atau hasil yang diperoleh pada. Output atau hasil yang diperoleh pada Thermal designThermal design akan menjadi data akan menjadi data input untuk
input untuk Mechanical design Mechanical design..
Dari semua tipe HE, shell & tube HE lah
Dari semua tipe HE, shell & tube HE lah yang paling baik digunakan. hal tersebutyang paling baik digunakan. hal tersebut dapat dikarenakan :
dapat dikarenakan : 1.
1. STHE memberikan luas permukaan perpindahan panas STHE memberikan luas permukaan perpindahan panas yang besar denganyang besar dengan volume yang kecil
2.
2. Memiliki range luas perpindahan panas yang lebar mulai kurang dari 1 meterMemiliki range luas perpindahan panas yang lebar mulai kurang dari 1 meter kuadrat hingga seribuan meter kuadrat dan bahkan lebih
kuadrat hingga seribuan meter kuadrat dan bahkan lebih 3.
3. Memiliki rancangan mechanical yang baik, mampu dioperasikan pada tekananMemiliki rancangan mechanical yang baik, mampu dioperasikan pada tekanan tinggi
tinggi 4.
4. Dapat dirancang dengan menggunakan berbagai jenis materialDapat dirancang dengan menggunakan berbagai jenis material 5.
5. Mudah dibersihkan baik denganMudah dibersihkan baik dengan chemical chemical maupun maupun mechanical cleaning mechanical cleaning 6.
6. Memiliki prosedurMemiliki prosedur thermal thermal dan dan mechanical designmechanical design yang baik. yang baik. 7.
7. Mudah melakukan penggantian untuk komponen atau bagianMudah melakukan penggantian untuk komponen atau bagian – – bagian yang bagian yang cukup mudah rusak seperti gasket dan
cukup mudah rusak seperti gasket dan tubetube..
Dalam sistem shell & tube heat exchanger besar kecilnya perpindahan panas Dalam sistem shell & tube heat exchanger besar kecilnya perpindahan panas dalam HE dipengaruhi oleh :
dalam HE dipengaruhi oleh : a.
a. Luas permukaan perpindahan panasnyaLuas permukaan perpindahan panasnya b.
b. Proses konduksi (tergantung konduktifitas termal bahan materialnya)Proses konduksi (tergantung konduktifitas termal bahan materialnya) c.
c. Proses konveksinya (tergantung koefisien konveksi , dimana h = k.Nu/d)Proses konveksinya (tergantung koefisien konveksi , dimana h = k.Nu/d) d.
d. Nu Nu = = bilangan bilangan Nuselt Nuselt (tergantung (tergantung banyak banyak parameter parameter tergantung tergantung rumusnyarumusnya siapa yang dipakai), untuk rumus sederhananya Nu tergantung Bilangan siapa yang dipakai), untuk rumus sederhananya Nu tergantung Bilangan Reynold (Re) dan Bilangan Prandtl (Pr) fluidanya dan konstantanya.
Reynold (Re) dan Bilangan Prandtl (Pr) fluidanya dan konstantanya. e.
e. Re tergantung kecepatan aliran fluida (u), diameter saluran (d), dan kekentalanRe tergantung kecepatan aliran fluida (u), diameter saluran (d), dan kekentalan fluidanya.
fluidanya. I.
I. BagianBagian
–
–
bagian Shell and Tube bagian Shell and Tube Heat ExchangerHeat ExchangerSecara keseluruhan komponen utama penyusun shell and tube heat exchanger Secara keseluruhan komponen utama penyusun shell and tube heat exchanger adalah:
adalah: 1)
1) ShellShell
Biasanya berbentuk silinder yang berisi
Biasanya berbentuk silinder yang berisi tube bundletube bundle sekaligus sebagai wadah sekaligus sebagai wadah mengalirnya zat.
mengalirnya zat. 2)
2) Head stationer Head stationer Head
Head stationer stationer merupakan salah satu bagian ujung dari penukar panas. Pada merupakan salah satu bagian ujung dari penukar panas. Pada bagian ini terdapat saluran masuk fluida yang mengalir ke dalam tube.
bagian ini terdapat saluran masuk fluida yang mengalir ke dalam tube. 3)
3) Head Head bagian belakang bagian belakang Head
4)
4) Sekat (Sekat (bafflebaffle). Sekat digunakan untuk membelokkan atau membagi aliran dari). Sekat digunakan untuk membelokkan atau membagi aliran dari fluida dalam alat penukar panas. Untuk menentukan sekat diperlukan fluida dalam alat penukar panas. Untuk menentukan sekat diperlukan pertimbangan teknis dan operasional.
pertimbangan teknis dan operasional. Macam-macam baffle yaitu:
Macam-macam baffle yaitu: a)
a) Horizontal cut baffle Horizontal cut baffle
Baik untuk semua fase gas atau fase l
Baik untuk semua fase gas atau fase liquid dalam shell.iquid dalam shell. Baik ada
Baik ada dissolves gasdissolves gas dalam liquid yang dapat dilepaskan dalam dalam liquid yang dapat dilepaskan dalam heatheat exchanger
exchanger maka perlu diberi „maka perlu diberi „notchesnotches‟ dalam‟ dalam bafflebaffle.. b)
b) Vertical cut baffleVertical cut baffle
Baik untuk liquid yang membawa
Baik untuk liquid yang membawa suspended suspended matter matter atau yang atau yang heavy fouling heavy fouling fluida.
fluida. c)
c) Disc and doughtnut b Disc and doughtnut baffleaffle
Fluida harus bersih, bila tidak akan terbentuk sediment dibelokkan doughtnut Fluida harus bersih, bila tidak akan terbentuk sediment dibelokkan doughtnut Kurang baik, sebab bila ada
Kurang baik, sebab bila ada dissolved gasdissolved gas yang terlepas, bisa dilepaskan yang terlepas, bisa dilepaskan melalui top
melalui top dari doughtnudari doughtnut, bila ada kondent, bila ada kondensat liquid tidak dapat sat liquid tidak dapat di draindi drain tanpa
tanpa large portslarge ports pada doughtnut. pada doughtnut. d)
d) Baffle Baffle dengan dengan annular orificeannular orifice
Baffel ini jarang digunakan kerena terdiri dari
Baffel ini jarang digunakan kerena terdiri dari full full circular circular plateplate dengandengan lubang-lubang untuk semua tube.
lubang-lubang untuk semua tube. e)
e) Longitudinal baffle Longitudinal baffle Digunakan pada
Digunakan pada shell shell sideside untuk membagi aliran untuk membagi aliran shell shell sideside menjadi dua atau menjadi dua atau beberapa
beberapa bagian bagian untuk untuk memberikan memberikan kecepatan kecepatan yang yang lebih lebih tinggi tinggi untukuntuk perpindahan panas yang lebih b
perpindahan panas yang lebih baik.aik.
Komponen lainnya adalah tube. Macam-macam tube adalah sebagai berikut : Komponen lainnya adalah tube. Macam-macam tube adalah sebagai berikut : 1)
1) TubeTube
Tube merupakan pemisah dan sebagai pengantar panas yang berbeda suhunya Tube merupakan pemisah dan sebagai pengantar panas yang berbeda suhunya diantara dua zat yang berada di dalam suatu alat. Pemilihan tube ini harus diantara dua zat yang berada di dalam suatu alat. Pemilihan tube ini harus sesuai dengan suhu, tekanan, dan sifat korosi fluida yang mengalir. Tube ada sesuai dengan suhu, tekanan, dan sifat korosi fluida yang mengalir. Tube ada dua macam, yaitu tube polos (
dua macam, yaitu tube polos (bare tubebare tube) dan tube bersirip () dan tube bersirip ( finned tube finned tube)) 2)
2) Tube sheetTube sheet
Berfungsi sebagai tempat duduk tube bundle pada shell Berfungsi sebagai tempat duduk tube bundle pada shell
3)
3) Channel and pass partitionChannel and pass partition Channel
Channel merupakan tempat keluar masuknya fluida pada tube, sedangkan merupakan tempat keluar masuknya fluida pada tube, sedangkan pass pass partition
partition merupakan merupakan pembatas antara fluida ypembatas antara fluida yang masuk ang masuk dan dan keluar tube.keluar tube. 4)
4) Shell cover and channel coverShell cover and channel cover Shell cover and channel cover
Shell cover and channel cover adalah tutup yang dapat dibuka pada saat adalah tutup yang dapat dibuka pada saat pembersihan.
pembersihan. II.
II. Konstruksi dariKonstruksi dari HH eeat Eat E xchangexchanger r
Konstruksi dari
Konstruksi dari heat exchanger heat exchanger jenis ini sangat banyak, antara lain : jenis ini sangat banyak, antara lain : 1.
1. Shell and tubeShell and tube heat exchanger heat exchanger dengan konstruksi “dengan konstruksi “ fixed fixed tube tube sheet sheet ” artinya” artinya pelat
pelat pemegang pemegang pipa-pipa pipa-pipa pada pada kedua kedua ujung ujung pipa, pipa, keduanya keduanya memilikimemiliki konstruksi yang tetap (tidak dapat bergeser secara aksial dalam arah sumbu konstruksi yang tetap (tidak dapat bergeser secara aksial dalam arah sumbu tabung relative antara satu sisi dengan sisi lainnya).
tabung relative antara satu sisi dengan sisi lainnya). 2.
2. Shell and tube heat exchanger Shell and tube heat exchanger dengan konstruksi “dengan konstruksi “ floating tube sheet floating tube sheet ” artinya” artinya salah satu pelat pemegang pipa-pipa pada kedua ujung pipa dapat bergerak salah satu pelat pemegang pipa-pipa pada kedua ujung pipa dapat bergerak relatif terhadap satunya karena tidak terjepit oleh flens (mengambang).
relatif terhadap satunya karena tidak terjepit oleh flens (mengambang). 3.
3. Shell and tube heat exchanger Shell and tube heat exchanger dengan konstruksi pipa U ( dengan konstruksi pipa U (U tube typeU tube type).). 4.
4. Shell and tube heat exchanger Shell and tube heat exchanger dengan konstruksi dua pipa ( dengan konstruksi dua pipa (double pipe typedouble pipe type).). Pada jenis ini setiap tabung berisi berkas pipa masing-masing.
Pada jenis ini setiap tabung berisi berkas pipa masing-masing.
Pergerakan relative ini dimaksudkan sebagai kompensasi akibat pertambahan Pergerakan relative ini dimaksudkan sebagai kompensasi akibat pertambahan panjang
panjang bila bila terjadi terjadi perubahan perubahan temperatur temperatur pada pada pipa pipa sehingga sehingga tidak tidak memberikanmemberikan tambahan beban gaya pada baut pengencang flens tabung di luar pipa. Hal ini tambahan beban gaya pada baut pengencang flens tabung di luar pipa. Hal ini selain untuk alasan kekuatan bahan juga dimaksudkan untuk keamanan dalam hal selain untuk alasan kekuatan bahan juga dimaksudkan untuk keamanan dalam hal menghindari kebocoran.
menghindari kebocoran. Pada
Pada heat exchanger heat exchanger diameter tabung tidak sama sepanjang penukar kalor. diameter tabung tidak sama sepanjang penukar kalor. Pebesaran diameter dimaksudkan untuk menampung perubahan fasa dari fluida Pebesaran diameter dimaksudkan untuk menampung perubahan fasa dari fluida yang berada di luar pipa dan di dalam tabung. Alat ini diaplikasikan untuk proses yang berada di luar pipa dan di dalam tabung. Alat ini diaplikasikan untuk proses penguapan
penguapan atau atau pendidihan pendidihan fluida fluida di di luar luar pipa. pipa. Jenis Jenis ini ini sering sering disebut disebut dengandengan jenis ketel (kettle).
jenis ketel (kettle). III.
III. Penentuan fluida dalam shell atau tube :Penentuan fluida dalam shell atau tube : 1.
1. Fluida bertekanan tinggi dialirkan di dalam tube karena tube standar cukupFluida bertekanan tinggi dialirkan di dalam tube karena tube standar cukup kuat menahan tekanan yang tinggi.
2.
2. Fluida berpotensi fouling dialirkan di dalam tube agar pembersihan lebihFluida berpotensi fouling dialirkan di dalam tube agar pembersihan lebih mudah dilakukan.
mudah dilakukan. 3.
3. Fluida korosif dialirkan di dalam tube karena pengaliran di dalam shellFluida korosif dialirkan di dalam tube karena pengaliran di dalam shell membutuhkan bahan konstruksi yang mahal yang lebih banyak.
membutuhkan bahan konstruksi yang mahal yang lebih banyak. 4.
4. Fluida bertemperature tinggi dan diinginkan untuk memanfaatkan panasnyaFluida bertemperature tinggi dan diinginkan untuk memanfaatkan panasnya dialirkan di dalam tube karena dengan ini kehilangan panas dapat dihindarkan. dialirkan di dalam tube karena dengan ini kehilangan panas dapat dihindarkan. 5.
5. Fluida dengan viscositas yang lebih rendah dialirkan di dalam tube karenaFluida dengan viscositas yang lebih rendah dialirkan di dalam tube karena pengaliran fluida dengan
pengaliran fluida dengan viscositas viscositas tinggi di dalam tinggi di dalam penampang alir yang penampang alir yang kecilkecil membutuhkan energi yang lebih besar.
membutuhkan energi yang lebih besar. 6.
6. Fluida dengan viskositas tinggi ditempatkan di shell karena dapat digunakanFluida dengan viskositas tinggi ditempatkan di shell karena dapat digunakan baffle untuk menambah laju perpindahan.
baffle untuk menambah laju perpindahan. 7.
7. Fluida dengan laju alir rendah dialirkan di dalam tube. Diameter tube yangFluida dengan laju alir rendah dialirkan di dalam tube. Diameter tube yang kecil menyebabkan kecepatan linier fluida (velocity) masih cukup tinggi, kecil menyebabkan kecepatan linier fluida (velocity) masih cukup tinggi, sehingga menghambat fouling dan mempercepat perpindahan panas.
sehingga menghambat fouling dan mempercepat perpindahan panas. 8.
8. Fluida yang mempunyai volume besar dilewatkan melalui tube, karena adanyaFluida yang mempunyai volume besar dilewatkan melalui tube, karena adanya cukup ruangan.
cukup ruangan. IV.
IV. Pemilihan Pemilihan Fluida YFluida Yang ang Dilewatkan Dilewatkan Pada Pada Shell Shell dan dan TubeTube
Beberapa hal yang perlu dipertimbangkan dalam menentukan aliran fluida Beberapa hal yang perlu dipertimbangkan dalam menentukan aliran fluida dalam
dalam shell side shell side dan dan tube sidetube side untuk untuk shell and tube exchanger shell and tube exchanger adalah : adalah : a.
a. Kemampuan untuk dibersihkan (Cleanability)Kemampuan untuk dibersihkan (Cleanability)
Jika dibandingkan cara membersihkan Tube dan Shell, maka pembersihan sisi Jika dibandingkan cara membersihkan Tube dan Shell, maka pembersihan sisi shell
shell jauh lebih sulit. Untuk itu jauh lebih sulit. Untuk itu fluida yang bersih biasanya dialirkan dfluida yang bersih biasanya dialirkan di sebelahi sebelah shell dan fluida yang kotor melalui Tube.
shell dan fluida yang kotor melalui Tube. b.
b. KorosiKorosi
Masalah korosi atau kebersihan sangat dipengaruhi oleh penggunaan dari Masalah korosi atau kebersihan sangat dipengaruhi oleh penggunaan dari paduan
paduan logam. logam. Paduan Paduan logam logam tersebut tersebut mahal, mahal, oleh oleh karena karena itu itu fluida fluida dialirkandialirkan melalui Tube untuk menghemat biaya yang terjadi karena kerusakan shell. Jika melalui Tube untuk menghemat biaya yang terjadi karena kerusakan shell. Jika terjadi kebocoran pada Tube, heat exchanger masih dapat difungsikan kembali. terjadi kebocoran pada Tube, heat exchanger masih dapat difungsikan kembali. Hal ini disebabkan karena Tube mempunyai ketahanan terhadap korosif, relatif Hal ini disebabkan karena Tube mempunyai ketahanan terhadap korosif, relatif murah dan kekuatan dari small diameter Tube melebihi shell.
murah dan kekuatan dari small diameter Tube melebihi shell. c.
Shell
Shell yang bertekanan tyang bertekanan t inggi dan inggi dan diameter diameter yang besar yang besar akan memerlukanakan memerlukan dinding yang tebal, hal ini akan memakan biaya yang tidak murah atau mahal. dinding yang tebal, hal ini akan memakan biaya yang tidak murah atau mahal. Untuk mengatasi hal itu apabila fluida bertekanan tinggi lebih baik dialirkan Untuk mengatasi hal itu apabila fluida bertekanan tinggi lebih baik dialirkan melalui Tube.
melalui Tube. d.
d. TemperaturTemperatur
Biasanya lebih ekonomis meletakkan fluida dengan temperatur lebih tinggi Biasanya lebih ekonomis meletakkan fluida dengan temperatur lebih tinggi pada Tube side,
pada Tube side, karena karena panasnya panasnya ditransfer ditransfer seluruhnya seluruhnya ke ke arah arah permukaanpermukaan luar Tube atau ke arah shell sehingga akan diserap sepenuhnya oleh fluida yang luar Tube atau ke arah shell sehingga akan diserap sepenuhnya oleh fluida yang mengalir di shell. Jika fluida dengan temperatur lebih tinggi dialirkan pada shell mengalir di shell. Jika fluida dengan temperatur lebih tinggi dialirkan pada shell side, maka
side, maka transfer panas transfer panas tidak hanya tidak hanya dilakukan ke dilakukan ke arah arah Tube, tapi Tube, tapi adaada kemungkinan transfer panas juga terjadi ke arah luar shell
kemungkinan transfer panas juga terjadi ke arah luar shell (ke lingkungan).(ke lingkungan). e.
e. Sediment/ Suspended Solid / FoulingSediment/ Suspended Solid / Fouling Fluida yang mengandung
Fluida yang mengandung sediment/suspended sediment/suspended solid solid atau yang menyebabkan atau yang menyebabkan fouling
fouling sebaiknya dialirkan di sebaiknya dialirkan ditubetube sehingga sehingga tube-tubetube-tube dengan mudah dibersihkan. dengan mudah dibersihkan. Jika fluida yang mengandung sediment dialirkan di
Jika fluida yang mengandung sediment dialirkan di shell shell , maka, maka sediment/fouling sediment/fouling tersebut akan terakumulasi pada
tersebut akan terakumulasi pada stagnant stagnant zonezone di sekitar di sekitar bafflesbaffles, sehingga, sehingga cleaning
cleaning pada pada sisisisi shell menjadi shell menjadi tidak tidak mungkin mungkin dilakukan dilakukan tanpatanpa mencabut
mencabut tube bundletube bundle.. f.
f. ViskositasViskositas Fluida yang
Fluida yang viscousviscous atau atau yang yang mempunyaimempunyai low low transfer transfer raterate dilewatkan dilewatkan melalui
melalui shell shell karena dapat menggunakan karena dapat menggunakan bafflebaffle. Koefisien. Koefisien heat transfer heat transfer yang lebih yang lebih tinggi dapat diperoleh dengan menempatkan fluida yang lebih
tinggi dapat diperoleh dengan menempatkan fluida yang lebih viscousviscous pada pada shell shell side
side sebagai hasil dari peningkatan turbulensi akibat aliran sebagai hasil dari peningkatan turbulensi akibat aliran crossflowcrossflow (terutama (terutama karena pengaruh
karena pengaruh bafflesbaffles). Biasanya fluida dengan viskositas > 2 cSt dialirkan di). Biasanya fluida dengan viskositas > 2 cSt dialirkan di shell
shell sideside untuk mengurangi luas permukaan perpindahan panas yang diminta. untuk mengurangi luas permukaan perpindahan panas yang diminta. Koefisien perpindahan panas yang lebih tinggi terdapat pada
Koefisien perpindahan panas yang lebih tinggi terdapat pada shell shell sideside, karena, karena aliran turbulen akan terjadi melintang melalui sisi luar
aliran turbulen akan terjadi melintang melalui sisi luar tubetube dan dan bafflebaffle.. V.
V. KeuntunganKeuntungansshell hell & & tube tube eexchanxchan geger r
Keuntungan dari shell & tube exchanger adalah Keuntungan dari shell & tube exchanger adalah 1.
2.
2. Mempunyai susunan mekanik yang baik dengan bentuk yang cukup baikMempunyai susunan mekanik yang baik dengan bentuk yang cukup baik untuk operasi bertekanan.
untuk operasi bertekanan. 3.
3. Tersedia dalam berbagai bahan konstruksiTersedia dalam berbagai bahan konstruksi 4.
4. Prosedur pengopersian lebih mudahProsedur pengopersian lebih mudah 5.
5. Metode perancangan yang lebih baik telah tersediaMetode perancangan yang lebih baik telah tersedia 6.
6. Pembersihan dapat dilakukan dengan mudahPembersihan dapat dilakukan dengan mudah VI.
VI. Cara kerja Shell and Tube Heat ExchangerCara kerja Shell and Tube Heat Exchanger Untuk 1-1
Untuk 1-1 counterflow exchanger counterflow exchanger (gambar 1), atau 1 shell pass dan 1 tube (gambar 1), atau 1 shell pass dan 1 tube pass,
pass, fluida fluida dingin masdingin masuk uk dan dan mengalir mengalir di di dalam dalam tube-tube. tube-tube. Fluida dingin Fluida dingin masukmasuk pada
pada ujung ujung yang yang lain lain dan dan mengalir mengalir secarasecara counterflowcounterflow di bagian luar tube tetapi di bagian luar tube tetapi masih di dalam shell.
masih di dalam shell. Baffle-baffle Baffle-baffle digunakan agar fluida dapat mengalir secara digunakan agar fluida dapat mengalir secara bertahap melewati tube dan tidak mengalir secara paralel dengan tube.
bertahap melewati tube dan tidak mengalir secara paralel dengan tube.
Gambar 1
Gambar 1.. Shell & tube heat exchangerShell & tube heat exchanger 1 shell pass and 1 tube pass (1-1 exchanger) 1 shell pass and 1 tube pass (1-1 exchanger) Dalam suatu
Dalam suatu shell shell and and tube tube heat heat exchanger exchanger terdapat tiga tahap perpindahan terdapat tiga tahap perpindahan panas,
panas, yaitu yaitu konveksi konveksi sisi sisi shell, shell, konduksi konduksi pada pada dinding dinding tube tube dan dan konveksi konveksi sisisisi tube. Jika dua fluida memasuki
tube. Jika dua fluida memasuki exchanger exchanger pada dua ujung yang sama dan pada dua ujung yang sama dan mengalir dengan arah yang sama, alirannya disebut parallel atau
mengalir dengan arah yang sama, alirannya disebut parallel atau cocurrent flowcocurrent flow.. Untuk aliran parallel,
Gambar 2
Gambar 2. Kurva temperatur pada aliran. Kurva temperatur pada aliran cocurrent cocurrent Ketika dua fluida memasuki
Ketika dua fluida memasuki exchanger exchanger pada dua ujung yang berbeda dan pada dua ujung yang berbeda dan melewati
melewati exchanger exchanger unit dengan arah yang berlawanan, aliran tipe ini biasa unit dengan arah yang berlawanan, aliran tipe ini biasa disebut
disebut counterflowcounterflow atau atau countercurrent flowcountercurrent flow. Untuk aliran. Untuk aliran countercurrent countercurrent ,, ΔTΔT22 = =
T
T11 – – t t22 dan ΔTdan ΔT11 = T = T22 – – t t11..
Gambar 3
Gambar 3. Kurva temperature pada aliran countercurrent. Kurva temperature pada aliran countercurrent
Ada 2 jenis mekanisme perpindahan panas yang terjadi dalam Heat Exchanger, Ada 2 jenis mekanisme perpindahan panas yang terjadi dalam Heat Exchanger, yaitu:
yaitu: a)
a) KonduksiKonduksi
Mekanisme perpindahan panas ini adalah mekanisme yang berhubungan Mekanisme perpindahan panas ini adalah mekanisme yang berhubungan dengan interakasi molekuler. Transfer energi konduksi ini terjadi melalui 2 dengan interakasi molekuler. Transfer energi konduksi ini terjadi melalui 2 cara, yaitu mekanisme interaksi molekuler dimana dalam mekanisme ini cara, yaitu mekanisme interaksi molekuler dimana dalam mekanisme ini gerakan lebih besar yng dilakukan oleh suatu molekul yang berada pada gerakan lebih besar yng dilakukan oleh suatu molekul yang berada pada tingkat
tingkat yang yang lebih lebih rendah. rendah. Serta Serta mekanisme mekanisme melalui melalui elektron-elektronelektron-elektron “bebas”. Karena konduksi panas pada initnya merupakan fenomena “bebas”. Karena konduksi panas pada initnya merupakan fenomena molekuler, dapat diperkirakan bahwa persamaan dasar yang digunakan untuk molekuler, dapat diperkirakan bahwa persamaan dasar yang digunakan untuk menggambarkan proses ini akan serupa dengan persamaan yang digunakan menggambarkan proses ini akan serupa dengan persamaan yang digunakan dalam transfer momentum molekuler. Persamaan Fourier :
dalam transfer momentum molekuler. Persamaan Fourier : q
qxx/A = -k dT/dt/A = -k dT/dt
b)
Tranfer panas yang disebabkan konveksi melibatkan pertukaran energi antara Tranfer panas yang disebabkan konveksi melibatkan pertukaran energi antara suatu permukaan dengan fluida di dekatnya. Persamaan laju untuk transfer suatu permukaan dengan fluida di dekatnya. Persamaan laju untuk transfer panas ini pertama kali dinyatakan oleh newton pada tahu
panas ini pertama kali dinyatakan oleh newton pada tahun 1701n 1701 q
q /A = h ΔT/A = h ΔT VII.
VII. Perawatan Shell and Tube Heat Perawatan Shell and Tube Heat ExchangerExchanger
Melakukan pembersihan secara berkala seperi di bawah ini : Melakukan pembersihan secara berkala seperi di bawah ini :
Alirkan minyak panas atau hasil penyulingan melalui tabung atau shell Alirkan minyak panas atau hasil penyulingan melalui tabung atau shell dengan kecepatan yang baik,pada umumnya secara efektif dapat memindahkan dengan kecepatan yang baik,pada umumnya secara efektif dapat memindahkan kotoran atau hal serupa yang masih tersimpan didalamnya. Garam yang tersimpan kotoran atau hal serupa yang masih tersimpan didalamnya. Garam yang tersimpan mungkin dapat dicuci bersih dengan mengalirkan air panas yang bersih. mungkin dapat dicuci bersih dengan mengalirkan air panas yang bersih. Beberapa campuran pembersih komersil sepert
Beberapa campuran pembersih komersil seperti “Oakite” dan “Dowell” mungkini “Oakite” dan “Dowell” mungkin efektif dalam menghilangkan kotoran yang sulit dihilangkan. Jika tidak satupun efektif dalam menghilangkan kotoran yang sulit dihilangkan. Jika tidak satupun dari metoda diatas efektif untuk menghilangkan sesuatu dalam skala besar, coke dari metoda diatas efektif untuk menghilangkan sesuatu dalam skala besar, coke mungkin dapat digunakan. Amati kondisi bagian dalam dan luar dari seluruh mungkin dapat digunakan. Amati kondisi bagian dalam dan luar dari seluruh tabung dan jaga kebersihannya. Melalaikan dalam pemeliharaan kebersihan semua tabung dan jaga kebersihannya. Melalaikan dalam pemeliharaan kebersihan semua tabung dapt mengakibatkan kemacetan aliran yang mengalir sepanjang tabung, tabung dapt mengakibatkan kemacetan aliran yang mengalir sepanjang tabung, dengan konsekuensi tabung menjadi terlalu panas dibandingkan dengan sekitar dengan konsekuensi tabung menjadi terlalu panas dibandingkan dengan sekitar tabung, yang akan menghasilkan perluasan tegangan dan membocorkan tabung tabung, yang akan menghasilkan perluasan tegangan dan membocorkan tabung hingga
hingga tube-sheet-joint tube-sheet-joint .Ketika shutting down untuk perbaikan, hal yang penting.Ketika shutting down untuk perbaikan, hal yang penting bahwa
bahwa semua semua cairan cairan dikeringkan dikeringkan dari dari heat heat exchanger exchanger dan dan dikendurkan dikendurkan sampaisampai tekanan atmosfer dan temperature lingkungan. Jangan mencoba untuk tekanan atmosfer dan temperature lingkungan. Jangan mencoba untuk membersihkan tabung dengan mengeluarkan uap air melalui tabung individu. Hal membersihkan tabung dengan mengeluarkan uap air melalui tabung individu. Hal ini menjadikan tabung terlalu panas dan mengakibatkan perluasan tegangan dan ini menjadikan tabung terlalu panas dan mengakibatkan perluasan tegangan dan membocorkan
membocorkan tubetube hingga hingga tube-sheet-joint tube-sheet-joint . Jangan menangani. Jangan menangani tube bundletube bundle dengan pengait atau perkakas lain yang mungkin dapat merusak tabung. dengan pengait atau perkakas lain yang mungkin dapat merusak tabung. Untuk memperat suatu sambungan tabung, gunakan
Untuk memperat suatu sambungan tabung, gunakan roller roller tipe tube expander tipe tube expander yang sesuai. Untuk membersihkan dan memeriksa di dalam tabung, pindahkan yang sesuai. Untuk membersihkan dan memeriksa di dalam tabung, pindahkan channel cover
DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2012.
Anonim. 2012. Latar Belakang Pemilihan Latar Belakang Pemilihan Fluida Pada Shell anFluida Pada Shell and Tube Heatd Tube Heat Exchanger
Exchanger .. http://pelatihanguru.net/tag/fluida-pada-shell-and-tube-heat- http://pelatihanguru.net/tag/fluida-pada-shell-and-tube-heat-exchan
exchanger. (diakses pada tanggal 10 September 2014)ger. (diakses pada tanggal 10 September 2014) Ganish. 2011.
Ganish. 2011. Mari Belajar Thermal Design Shell & Mari Belajar Thermal Design Shell & Tube Heat Exchanger I Tube Heat Exchanger I . http:. http: //teknikkimiajaya.blogspot.com/2011/12/mari-belajar-thermal-design-shell-tube.html. (diakses pada tanggal 10 September 2014)
shell-tube.html. (diakses pada tanggal 10 September 2014) Nofriadi. 2008.
Nofriadi. 2008. Shell and Tube Heat Exchanger Shell and Tube Heat Exchanger .. http://korogroup.darkbb.com/t4- http://korogroup.darkbb.com/t4-shell-and-tube-heat-exchanger-type-and-caracteristic.
shell-and-tube-heat-exchanger-type-and-caracteristic. (diakses pada (diakses pada tanggal 10 September 2014)
tanggal 10 September 2014) Susanto, Budi. 2011
Susanto, Budi. 2011 Pembagian Heat Exchan Pembagian Heat Exchanger Berdasarkan Bentuk Konstruksiger Berdasarkan Bentuk Konstruksi nya.
nya. http://java-borneo.blogspot.com/2011/05/pmbagian-heat-exchangerhttp://java-borneo.blogspot.com/2011/05/pmbagian-heat-exchanger -berdasarkan.html. (diakses pada tanggal 10 September 2014)
-berdasarkan.html. (diakses pada tanggal 10 September 2014) Widayanto, Ruri. 2010.
Widayanto, Ruri. 2010. Heat Exchanger Shell and Tube Heat Exchanger Shell and Tube. https://www.academia.. https://www.academia. edu/6222617/Tugas_1_Heat_Exchanger_Shell_n_Tube_Plate_Fins. edu/6222617/Tugas_1_Heat_Exchanger_Shell_n_Tube_Plate_Fins. (diakses pada tanggal 10 September 2014)
