MAKALAH PENGENALAN PABRIK
HEAT EXCHANGER ( ALAT PENUKAR PANAS )
Disusun Oleh : Muhammad Rali : !"#$$!$#!%%& 'en Se*iani
: !"#$$!$#!%&"
Kelas
: $EGA
Ins*+u,*u+ : I+- I+a.an Rusnadi / M-T
0URUSAN TEKNIK KIMIA PRODI TEKNIK ENERGI POLITEKNIK NEGERI SRI'I0A1A PALEMBANG 2!#"
1
KATA PENGANTAR
Segala puji bagi Allah SWT atas nikmat dan karunia-Nya penyusun dapat menyelesaikan penyusunan makalah berjudul Heat Exchanger ini. Salawat dan salam juga penulis persembahkan kepada Nabi Besar Muhammad SAW beserta keluarga, sahabat serta pengikutnya sampai akhir zaman. enulis menyadari bahwa makalah ini masih banyak kekurangan dan jauh dari kesempurnaan. !ntuk itu penulis masih mengharapkan kritik dan saran yang bersi"at membangun guna penyempurnaan makalah di masa datang. #alam penyelesaian makalah ini penulis banyak mendapatkan bantuan dan pengarahan dari berbagai pihak terutama dari d$sen pembimbing. Maka pada kesempatan ini penyus un ingin mengu%apkan terima kasih yang tulus kepada &r. &rawan 'usnadi , M.T selaku d$sen pembimbing mata kuliah engenalan abrik. Atas semua bantuan dan bimbingan yang telah diberikan kepada penulis, sem$ga akan mendapatkan imbalan yang setimpal dari Allah SWT. Akhir kata penyusun mengharapkan sem$ga makalah ini dapat berman"aat dan berguna baik bagi penyusun maupun bagi pemba%a, Amin.
alembang,
Maret ()*+
enyusun
2
DA3TAR ISI ATA NANTA'.......................................................................... .............. ii #A/TA' &S&............................................................................................... ... iii BAB & PENDAHULUAN......................................................................... ......... 1 *.* 0atar Belakang............................................................................................ 1 ........................................................................ .............. . 2
*.( 'umusan Masalah *.1 Tujuan............................................................................................... ....... 2 BAB && MBA2ASAN.................................................................................... 3 2.1 Alat Penukar Panas..................................................................... .......... 3
(.*.* engertian Alat enukar anas...................................................................... 3 (.*.( 0andasan Te$ri #asar rinsip erpindahan anas...............................................4 (.( 3enis-jenis dan lasi"ikasi dari Heat Exchanger...................................................7 (.(.* lasi"ikasi Alat enukar anas...................................................................... 7 (.(.( 3enis 4 jenis Heat Exchanger......................................................................10 (.(.1 Tipe Aliran pada Alat enukar anas...........................................................23 (.1
$mp$nen dari Heat Exchanger Berdasarkan /ungsinya.................................24
(.5
rinsip erja 2eat 6%hanger ..................................................................25
(.7
8ara erawatan !mum pada Heat Exchanger...............................................26
BAB &&& N!T!........................................................................................ 28 1.*
esimpulan......................................................................................... 28
1.(
ritik dan Saran ............................................................................ ....... 29
3
BAB I
PENDAHULUAN
#-# La*a+ Bela,an4 Alat penukar panas atau Heat Exchanger 92: adalah alat yang digunakan
untuk memindahkan panas dari sistem ke sistem lain tanpa perpindahan massa dan bisa ber"ungsi sebagai pemanas maupun sebagai pendingin. Biasanya, medium pemanas dipakai adalah air yang dipanaskan sebagai "luida panas dan air biasa sebagai air pendingin 9 cooling water :. enukar panas diran%ang sebisa mungkin agar perpindahan panas antar "luida dapat berlangsung se%ara e"isien. ertukaran panas terjadi karena adanya k$ntak, baik antara "luida terdapat dinding yang memisahkannya maupun keduanya ber%ampur langsung 9 direct
contact:. enukar panas sangat luas dipakai dalam industri seperti kilang minyak, pabrik kimia maupun petr$kimia, industri gas alam, re"rigerasi, pembangkit listrik. Salah satu %$nt$h sederhana dari alat penukar panas adalah radiat$r m$bil di mana %airan pendingin memindahkan panas mesin ke udara sekitar. Tie Ali+an ada Ala* Penu,a+ Panas
Tipe aliran di dalam alat penukar panas ini ada 5 ma%am aliran yaitu ; • • • •
Parallel flow/co current flow 9aliran searah: Cross flow 9aliran silang: Cross counter flow 9aliran silang berlawanan: Counter current flow 9aliran berlawanan arah:
0enis56enis enu,a+ anas
3enis-jenis penukar panas antara lain ; • • •
Double Pipe Heat Exchanger Plate and Frame Heat Exchanger Shell and Tube Heat Exchanger
1
• • • •
Adiabatic heel Heat Exchanger Pillow Plate Heat Exchanger D!namic Scraped Surface Heat Exchanger Phase"change Heat Exchanger
Alat penukar panas sangat dibutuhkan pada pr$ses pr$duksi dalam suatu industri, maka dari itu untuk mengetahui kerja dari alat penukar panas perlu diadakan analisis. #engan analisis yang dilakukan dapat diketahui bahwa alat tersebut mampu menghasilkan panas dengan standar kerja sesuai kebutuhan yang diinginkan.
#-2 Rumusan Masalah #- Apa yang dimaksud dengan Heat Exchanger < 2- Apa saja jenis-jenis dan klasi"ikasi dari Heat Exchanger < 7- Apa saja k$mp$nen dari Heat Exchanger berdasarkan "ungsinya< $- Bagaimana prinsip kerja Heat Exchanger < 8- Bagaimana perawatan umum untuk Heat Exchanger <
#-7 Tu6uan *. Mengetahui pengertian Heat Exchanger.
(. Mengetahui jenis-jenis dan klasi"ikasi dari Heat Exchanger. 1. Mengetahui k$mp$nen dari Heat Exchanger berdasarkan "ungsinya. 5. Mengetahui dan memahami prinsip kerja dari Heat Exchanger. 7. Mengetahui %ara perawatan umum pada Heat Exchanger.
2
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Alat Penukar Panas
2-#-# Pen4e+*ian Ala* Penu,a+ Panas Alat enukar anas atau dalam industri kimia p$pule r dengan istilah yaitu Heat
Exchanger 92: adalah suatu alat yang memungkinkan perpindahan panas dan bisa ber"ungsi sebagai pemanas maupun sebagai pendingin. Biasanya, medium pemanas yang dipakai adalah uap lewat panas 9superheated steam: dan air biasa sebagai air pendingin 9%$$ling water:. enukar panas diran%ang sebisa mungkin agar perpindahan panas antar "luida dapat berlangsung se%ara e"isien. ertukaran panas terjadi karena adanya k$ntak, baik antara "luida terdapat dinding yang memisahkannya maupun keduanya ber%ampur langsung begitu saja. enukar panas sangat luas dipakai dalam industri seperti kilang minyak, pabrik kimia maupun petr$kimia, industri gas alam, re"rigera si, pembangkit listrik. Salah satu %$nt$h sederha na dari alat penukar panas adalah radiat$r m$bil di mana %airan pendingin memindahkan panas mesin ke udara. enukar panas merupakan alat yang dapat memindahkan panas dari satu sistem ke sistem yang lain tanpa terjadi perpindahan massa dari dari sistem satu ke sistem lainnya. Adapun tujuan perpindahan panas antara lain; a .Memanaskan ; - Menaikkan suhu - Merubah "ase 9Menguapkan, melarutkan, melelehkan: - Mempertahan suhu pr$ses 9memberi panas pr$ses yang membutuhkan end$term: b.Mendinginkan ; - Menurunkan suhu
3
- Merubah "ase 9Mengembunkan, membekukan,dsb,: - Mempertahankan suhu pr$ses 9mengambil panas pr$ses yang menghasilkan panas 4 eks$term: Alat penukar panas merupakan suatu alat yang menghasilkan perpindahan panas dari suatu "luida yang temperaturnya lebih tinggi ke "luida yang temperaturnya lebih rendah. r$ses perpindahan panas tersebut dapat dilakukan se%ara langsung dan tidak langsung.
2-#-2 Landasan Te9+i Dasa+ P+insi Pe+indahan Panas anas adalah salah satu bentuk energi yang dapat dipindahkan dari suatu tempat ke tempat lain, tetapi tidak dapat di%iptakan atau dimusnahkan sama sekali. #alam suatu pr$ses, panas dapat mengakibatkan terjadinya kenaikan suhu suatu zat dan atau perubahan tekanan, reaksi kimia dan kelistrikan. r$ses terjadinya perpindahan panas dapat dilakukan se%ara langsung, yaitu "luida yang panas akan ber%ampur se%ara langsung dengan "luida dingin tanpa adanya pemisah dan se%ara tidak langsung, yaitu bila diantara "luida panas dan "luida dingin tidak berhubungan langsung tetapi dipisahkan $leh sekat-sekat pemisah. Stabilitas "asa "luida pada 2 suhu rendah sangat penting mengingat aliran panas=dingin harus dapat mengalir dengan baik 9>isk$sitas $ptimal:. engaruh suhu, tekanan, dan jenis kri$genik akan sangat menentukan e"ekti>itas pertukaran panas yang terjadi. Pe+indahan Panas Sea+a K9ndu,si
Merupakan perpindahan panas antara m$lekul-m$lekul yang saling berdekatan antara yang satu dengan yang lainnya dan tidak diikuti $leh perpindahan m$lekul-m$lekul tersebut se%ara "isik. M$lekul-m$lekul benda yang panas bergetar lebih %epat dibandingkan m$lekulm$lekul benda yang berada dalam keadaan dingin. etaran-getaran yang %epat ini, tenaganya dilimpahkan kepada m$lekul di sekelilingnya sehingga menyebabkan getaran yang lebih %epat maka akan memberikan panas. anas dipindahan sebagai energi kinetik dari suatu m$lekul ke m$lekul lainnya, tanpa m$lekul tersebut berpindah tempat. 8ara ini nyata sekali pada zat padat.
4
#aya hantar panas k$nduksi 9k: tiap zat berbeda-beda. #aya hantar tinggi disebut penghantar panas 9k$ndukt$r panas: dan yang rendah adalah penyekat panas 9is$lat$r panas :. ? @ k A 9T*-T(: = A ; luas bidang perpindahan panas
; anjang jalan perpindahan panas9tebal: ? C panas yang dipindahkan Pe+indahan Panas Sea+a K9n;e,si
erpindahan panas dari suatu zat ke zat yang lain disertai dengan gerakan partikel atau zat tersebut se%ara "isik. anas dipindahkan $leh m$lekul-m$lekul yang bergerak 9mengalir:. Dleh karena adanya d$r$ngan bergerak. #isini ke%epatan gerakan 9aliran: memegang peranan penting. $n>eksi hanya terjadi pada "luida ? @ h A 9T( 4 T*: h @ k$e"isien perpindahan panas suatu lapisan "luida. ? @ panas yang dipindahkan A @ luas perpindahan panas
Pe+indahan Panas Sea+a Radiasi
erpindahan panas tanpa melalui media 9tanpa melalui m$lekul:. Suatu energi dapat dihantarkan dari suatu tempat ke tempat lainnya 9dari benda panas ke benda yang dingin: dengan pan%aran gel$mbang elektr$magnetik dimana tenaga elektr$magnetik ini akan berubah menjadi panas jika terserap $leh benda yang lain.
5
ambar (.* erpindahan anas pada Heat Exchanger 9#junaidi, ())E: anas dipan%arkan dalam bentuk gel$mbang elektr$magnetik. erpindahan seperti ini tidak memerlukan zat antara=media. Is9lasi Panas
Men%egah kehilangan panas alat 4alat, pipa-pipa steam=gas yang bersuhu tinggi ke sekeliling yang suhunya lebih rendah, atau sebaliknya. !ntuk alat-alat dengan suhu rendah, is$lasi men%egah masuknya panas karena suhu sekitarnya yang lebih tinggi.&s$lasi juga men%egah bahaya yang dapat timbul bila $rang menyentuh permukaan benda yang panas atau dingin sekali. Bahan &s$lasi;
- daya hantar panas rendah - dapat menahan arus k$n>eksi
- disesuaikan dengan suhu ermukaan datar; makin tebal, makin sedikit panas yang hilang Pe+
#alam perpindahan panas perbedaan suhu mengendalikan laju pemindahan panas. Suhu "luida dalam alat sering tidak tetap. !ntuk perhitungan digunakan perbedaan suhu ratarata. erbedaan suhu ini disebut perbedaan suhu rata-rata l$garitma 9l$g mean temperature di""ren%e: disingkat 0MT#
6
2-2 0enis56enis dan Klasii,asi da+iHeat Exchanger 2-2-# Klasii,asi Ala* Penu,a+ Panas *. lasi"ikasi berdasarkan pr$ses perpindahan panas a. Tipe k$ntak tidak langsung •
Tipe dari satu "ase
•
Tipe dari banyak "ase
•
Tipe yang ditimbun 9storage t!pe:
•
Tipe fluidi#ed bed
b. Tipe k$ntak langsung •
$mmiscible fluids
•
%as li&uid
•
'i&uid (apor
(. lasi"ikasi berdasarkan jumlah "luida yang mengalir a. #ua jenis "luida b. Tiga jenis "luida %. 0ebih dari tiga jenis "luida
1. lasi"ikasi berdasarkan k$mpaknya permukaan a. Tipe penukar panas yang k$mpak, #ensitas luas permukaan F G)) m b. Tipe penukar panas yang tidak k$mpak, #ensitas luas permukaan H G)) m
7
5. lasi"ikasi berdasarkan mekanisme perpindahan panas a. #engan %ara k$n>eksi, satu "ase pada kedua sisi alirannya. b. #engan %ara k$n>eksi pada satu sisi aliran dan pada sisi yang lainnya terdapat %ara k$n>eksi ( aliran. %. #engan %ara k$n>eksi pada kedua sisi alirannya serta terdapat ( pass aliran masing masing. d. $mbinasi %ara k$n>eksi dan radiasi
7. lasi"ikasi berdasarkan k$nstruksi a. $nstruksi tubular 9shell and tube: •
Tube ganda 9double tube:
•
Tube tunggal 9single tube:
b. $nstruksi shell and tube •
Sekat plat 9plate baffle:
•
Sekat batang 9rod baffle:
•
$nstruksi tube spiral
%. $nstruksi tipe pelat •
Tipe pelat
•
Tipe spiral
•
Tipe lamella
•
Tipe pelat k$il
8
d. $nstruksi dengan luas permukaan diperluas 9extended surface: *. Sirip pelat 9 plate fin: (. Sirip tube 9 tube fin: •
Heat pipe wall
•
)rdinar! separating wall
e* $nstruksi dengan +egenerati(e •
Tipe rotar!
•
Tipe drum
•
Tipe dis, 9piringan:
•
Tipe matrik tetap
+. lasi"ikasi berdasarkan pengaturan aliran a. Aliran dengan satu pass •
•
Aliran berlawanan Aliran melintang
•
Aliran yang dibagi 9di(ided:
•
Aliran parallel
•
Aliran split
b. Aliran dengan multipass *. ermukaan yang diperbesar 9 extended surface: •
Aliran counter menyilang
9
•
Aliran paralel menyilang
•
Aliran compound
(. Shell and tube •
Aliran paralel yang berlawanan
•
Aliran split
•
Aliran dibagi 9di(ided:
1. -ultipass plat
2-2-2 0enis = 6enis Heat Exchanger Ada beberapa jenis Heat Exchanger yang banyak digunakan dalam industri, yaitu; a.
enukar panas pipa rangkap 9d$uble pipe Heat Exchanger:
Salah satu jenis penukar panas adalah susunan pipa ganda. #alam jenis penukar panas dapat digunakan berlawanan arah aliran atau arah aliran, baik dengan %airan panas atau dingin %airan yang terkandung dalam ruang annular dan %airan lainnya dalam pipa. Alat penukar panas pipa rangkap terdiri dari dua pipa l$gam standart yang dikedua ujungnya dilas menjadi satu atau dihubungkan dengan k$tak penyekat. /luida yang satu mengalir di dalam pipa, sedangkan "luida kedua mengalir di dalam ruang anulus antara pipa luar dengan pipa dalam. Alat penukar panas jenis ini dapat digunakan pada laju alir "luida yang ke%il dan tekanan $perasi yang tinggi. Sedangkan untuk kapasitas yang lebih besar digunakan penukar panas jenis sel$ngs$ng dan buluh 9 shell and tube Heat Exchanger:. ada jenis ini tiap pipa atau beberapa pipa mempunyai shell sendiri-sendiri. !ntuk menghindari tempat yang terlalu panjan g, Heat Exchanger ini dibentuk menjadi !. ada keperluan khusus, untuk meningkatkan kemampuan memindahkan panas, bagian diluar pipa diberi sirip. Bentuk siripnya ada yang memanjang, melingkar dan sebagainya.
10
amb ar ( . enukar panas jenis pipa rangkap 9d$uble pipe Heat Exchanger:
ada alat ini, mekanisme perpindahan panas terjadi se%ara tidak langsung 9indire%t %$nta%t type:, karena terdapat dinding pemisah antara kedua "luida sehingga kedua "luida tidak ber%ampur. /luida yang memiliki suhu lebih rendah 9"luida pendingin: mengalir melalui pipa ke%il, sedangkan "luida dengan suhu yang lebih tinggi mengalir pada pipa yang lebih besar 9pipa annulus:. enukar panas demikian mungkin terdiri dari beberapa lintasan yang disusun dalam susunan >ertikal. erpindahan panas yang terjadi pada "luida adalah pr$ses k$n>eksi, sedang pr$ses k$nduksi terjadi pada dinding pipa. anas mengalir dari "luida yang bertemperatur tinggi ke "luida yang bertemperatur rendah. #alam desain pipa penukar panas ganda, merupakan "akt$r penting adalah jenis p$la aliran dalam penukar panas. Sebuah penukar panas pipa ganda biasanya akan baik berlawanan arah = %$unter"l$w atau aliran paralel. Aliran silang tidak bekerja untuk penukar panas pipa ganda ini. $la aliran dan kerja panas yang dibutuhkan pertukaran memungkinkan perhitungan perbedaan suhu.
11
rinsip kerja dari alat ini adalah memindahkan panas dari %airan dengan temperatur yang lebih tinggi ke %airan yang memiliki temperatur lebih rendah. #alam aliran panas 9steam: dialirkan pada bagian dalam pipa k$nsentris sedangkan air dialirkan pada bagian luar dari pipa k$nsentris ini 9bagian annulus:. Namun, terkadang dalam beberapa alat seperti 2 ini, akan ada peng$t$r didalam pipa yang membuat pr$ses perpindahan panas menjadi terganggu. eng$t$ran ini dapat terjadi karena endapan dari "luida yang mengalir, juga disebabkan $leh k$r$si pada k$mp$nen dari Heat Exchanger akibat pengaruh dari jenis "luida yang dialirinya. Selama Heat Exchanger ini di$perasikan, pengaruh peng$t$r pasti akan terjadi. Terjadinya peng$t$ran tersebut dapat menganggu atau memperngaruhi temperatur "luida mengalir, juga dapat menurunkan atau mempengaruhi k$e"isien perpindahan panas menyeluruh dari "luida tersebut. eistimewaan jenis ini adalah mampu ber$perasi pada tekanan yang tinggi, dan karena tidak ada sambungan, resik$ ter%ampurnya kedua "luida sangat ke%il. elemahannya terletak pada kapasitas perpindahan panasnya sangat ke%il, /leksibel dalam berbagai aplikasi dan pengaturan pipa, dapat dipasang se%ara seri ataupun paralel, dapat diatur sedimikian rupa agar diper$leh batas pressure dr$p dan 0MT# sesuai dengan keperluan, mudah bila kita ingin menambahkan luas permukaannya dan kalkulasi desain mudah dibuat dan akurat Sedangkan kelemahannya terletak pada kapasitas perpindahan panasnya sangat ke%il, mahal, terbatas untuk "luida yang membutuhkan area perpindahan panas ke%il 9H7) m (:, dan biasanya digunakan untuk sejumlah ke%il "luida yang akan dipanaskan atau dik$ndensasikan b. enukar panas %angkang dan buluh 9shell and tube Heat Exchanger:
3enis ini merupakan jenis yang paling banyak digunakan dalam industri perminyakan. Alat penukar panas %angkang dan buluh terdiri atas suatu bundel pipa yang dihubungkan se%ara paralel dan ditempatkan dalam sebuah pipa mantel 9%angkang:. /luida yang satu mengalir di dalam bundel pipa, sedangkan "luida yang lain mengalir di luar pipa
12
tetapi masih didalam shell, pada arah yang sama, berlawanan, atau bersilangan. edua ujung pipa tersebut dilas pada penunjang pipa yang menempel pada mantel.
Beberapa hal yang perlu dipertimbangkan dalam menentukan aliran "luida dalam shell side dan Tube side untuk shell and Tube e6%hanger adalah ; *. (. 1. 5. 7.
emampuan untuk dibersihkan 98leanability: $r$si Tekanan Temperatur Iisk$sitas
/akt$r yang mempengaruhi e"ekti>itas alat penukar panas 92eat 6%hanger: terutama 2eat e6%hanger tipe shell J tube; a.
enggunaan ba""le dapat meningkatkan e"ekti"itas alat penukar panas, hal
b.
ini sejalan dengan peningkatan k$e"isien perpindahan panas. engaruh tebal is$lasi pada bagian luar shell, e"ekti"itas meningkat hingga
%.
suatu harga maksimum dan kemudian berkurang. #engan menggunakan alat penukar panas tabung k$nsentris, e"ekti"itas
d.
berkurang, jika ke%epatan udara masuk dingin meningkat dan e"ekti"itas meningkat, jika laju alir massa udara meningkat. Menentukan jarak antar ba""le minimum ),( dari diameter shell sedangkan jarak maksimum ialah *6 diameter bagian dalam shell. 3arak ba""le yang panjang akan membuat aliran membujur dan kurang menyimpang dari aliran melintang.
!ntuk meningkatkan e""isiensi pertukaran panas, biasanya pada alat penukar panas %angkang dan buluh dipasang sekat 9bu""le:. &ni bertujuan untuk membuat turbulensi aliran "luida dan menambah waktu tinggal 9residen%e time:, namun pemasangan sekat akan memperbesar pressure drop $perasi dan menambah beban kerja p$mpa, sehingga laju alir "luida yang dipertukarkan panasnya harus diatur.
$mp$nen-k$mp$nen Shell and Tube 2eat 6%hanger.
13
#alam penguraian k$mp$nen-k$mp$nen heat exchanger jenis shell and tube akan dibahas beberapa k$mp$nen yang sangat berpengaruh pada k$nstruksi heatexchanger. !ntuk lebih jelasnya disini akan dibahas beberapa k$mp$nen dari heat exchanger jenis shell and tube. #- Shell
$ntruksi shell sangat ditentukan $leh keadaan tubes yang akan ditempatkan didalamnya.
Shell ini dapat dibuat dari pipa yang berukura n besar atau pelat l$gam yang dir$l. Shell merupakan badan dari heat exchanger, dimana didapat tube bundle. !ntuk temperatur yang sangart tinggi kadang-kadang shell dibagi dua disambungkan dengan sambungan ekspansi. Bentuk-bentuk shell yang lazim digunakan ditunjukkan pada gambar berikut ;
ambar (.*( Bentuk-bentuk shell dan penutupnya. 9An$nim, ()**: 2- Tu
14
Tube atau pipa merupakan bidang pemisah antara kedua jenis "luida yang mengalir didalamnya dan sekaligus sebagai bidang perpindahan panas. etebalan dan bahan pipa harus dipilih pada tekanan $perasi "luida kerjanya. Selain itu bahan pipa tidak mudah terk$r$si $leh "luida kerja. 7- Se,a*(Bale)
Tubes atau pipa-pipa memegang peranan yang sangat penting di dalam penukar panas.#inding pipa merupakan bidang pemisah kedua jenis "luida yang mengalir di dalamnya dan sekaligus ber"ungsi sebagai bidang perpindahan panas.Bahan dan ketebalan dnding pipa harus dipilih agar diper$leh penghantaran panas yang baik dan juga harus mampu bekerja pada tekanan $perasi "luida kerjanya. Susunan tubes biasanya dipasang menurut k$n"igurasi segitiga atau segiempat Adapun "ungsi dari pemasangan sekat 9ba""le: pada heat e6%hanger ini antara lain adalah untuk ; *. Sebagai penahan dari tube bundle (. !ntukmengurangiataumenambah terjadinya getaran. 1. Sebagai alat untuk mengarahkanaliran "luidayangberada di dalamtubes. #itinjau dari segi k$nstruksinya ba""le dapat diklasi"ikasikan dalam empat kel$mp$k, yaitu ; *. Sekat plat bentuk segmen. (. Sekat bintang 9r$d ba""le:. 1. Sekat mendatar. 5. Sekat impingement $- Tuhannel dan N9??le
Mengatur aliran "luida ditube
8- >hannel>9;e+
15
Tutup yang dapat dibuka saat pemeriksaan dan pembersihan "- Tu
Tempat untuk merangkai ujung-ujung tube sehingga menjadi satu yang disebut tube bundle. 2 dengan tube lurus pada umumnya menggunakan ( buah tube sheet. Sedangkan pada tube tipe ! menggunakan satu buah tube sheet yang ber"ungsi untuk menyatukan tubetube menjadi tube bundle dan sebagai pemisah antara tube side dengan shell side. Tubesheet merupakan bagian yang penting pada penukar panas.Bagian ini merupakan tempat disatukannya pipa-pipa pada bagian ujungnya.Tube sheet ini dibuat tebal dan pipa harus terpasang rapat tanpa b$%$r pada tube sheet. #engan k$nstruksi "luida yang mengalir pada badan shell tidak akan ter%ampur dengan "luida yang mengalir didalam tube. enyambungan antara tube sheet dengan pipa merupakan hal yang paling penting untuk diperhatikan, karena.segala kegagalan penyambungan ini akan menyebabkan keb$%$ran dan pen%ampuran kedua "luida di dalam penukar panas. %- Tie R9ds
Batangan besi yang dipasang sejajar dengan tube dan ditempatkan di bagian paling luar dari ba""le yang ber"ungsi sebagai penyangga agar jarak antara ba""le yang satu dengan lainnya tetap.
Tipe-tipe yang dikenal dari jenis Heat Exchanger ini adalah ;
16
.*
Tipe Fixed tube sheet atau Fixed Head
(.
Tipe pipa !
1.
Tipe Floating tube sheet
#engan Heat Exchanger jenis ini dapat diper$leh luas bidang perpindahan panas yang besar dengan >$lume alat yang relati>e lebih ke%il. !ntuk pipa bisa dibuat dari berbagai jenis bahan k$ntruksi, disesuaikan dengan alat si"at k$r$si" "luida yang ditangani. Heat
17
Exchanger ini dapat digunakan untuk pemanasan=penguapan dan pendinginan atau k$ndensasi segala ma%am "luida. %.
enukar panas k$il pipa 9 Pipe Coil Heat Exchanger
Heat Exchanger ini mempunyai pipa berbentuk k$il yang dibenamkan didalam sebuah b$6 berisi air dingin yang mengalir atau yang disempr$tkan untuk mendinginkan "luida panas yang mengalir di dalam pipa. 3enis ini disebut juga sebagai box cooler. 3enis ini biasanya digunakan untuk pemindahan panas yang relati>e ke%il dan "luida yang didalam shell yang akan dipr$ses lanjut.
ambar (.(1Pipa Coil Heat Exchanger 9An$nim, ()*(: 2 jenis ini disusun dari tabung-tabung 9tubes: dengan jumlah besar mengelilingi tabung inti, dimana setia p 2 terdiri dari lapisan -lapisan
tabung sepanjang arah aksial
maupun radial. Aliran tekanan tinggi diberikan pada tube diameter ke%il, sementara untuk tekanan rendah dialirkan pada bagian luar tube diameter ke%il.
Heat Exchanger jenis ini memiliki keuntungan untuk k$ndisi suhu rendah yaitu; *
erpindahan panas dapat dilakukan lebih dari dari dua aliran se%ara simultan.
18
(
Memiliki jumlah unit Heat Transfer yang tinggi
1
#apat dilakukan pada tekanan tinggi.
d. enukar anas elat dan Bingkai 9 plate and frame heat exchanger: Alat penukar panas pelat dan bingkai terdiri dari paket pelat 4 pelat tegak lurus, bergel$mbang, atau pr$"il lain. emisah antara pelat tegak lurus dipasang penyekat lunak 9biasanya terbuat dari karet:. elat 4 pelat dan sekat disatukan $leh suatu perangkat penekan yang pada setiap sudut pelat 9kebanyakan segi empat: terdapat lubang pengalir "luida. Melalui dua dari lubang ini, "luida dialirkan masuk dan keluar pada sisi yang lain, sedangkan "luida yang lain mengalir melalui lubang dan ruang pada sisi sebelahnya. sedangkan media
yang lain karena adanya sekat mengalir melalui ruang antara disebelahnya. #alam hal itu hubungan ruang yang satu dan yang lainnya dimungkinkan.pelat-pelat yang dibentuk sesuai kebutuhan dan umumnya terbuat dari baja 9 stainless steel type 1)5, 1*+, 1*G: atau l$gam lainnya. r$duk akan dipanaskan dan masuk kedalam suatu larutan yang kemudian akan mengalir pada sebuah pelat. r$ses pemanasan ini terjadi dengan adanya medium pemanas yang mengalir pada saluran dan pelat yang lainnya. #imana pelat yang telah tersusun ini akan se%ara bergantian mengalirkan pr$duk dan medium pemanas. elat yang dialiri pr$duk tidak akan dialiri $leh k$mp$nen lain. 8airan panas yang melintasi bagian bawah head dialirkan ke atas melintas diantara setiap plae genap sementara %airan dingin pada bagian pun%ak head dialirkan turun diantara platplat ganjil.Arah aliran pr$duk dan medium pemanas di dalam pelat biasanya berbeda atau b$leh dikatakan mengalir se%ara berlawanan. ada umumnya pr$duk akan masuk melalui saluran atas dan mengalir kebawah melewati pelat, sehingga aliran keluaran pr$duk akan berada dibawah, sedangkan medium pemanas akan masuk melalui saluran yang berkebalikan dari pr$duk, yaitu masuk melalui saluran bawah dan mengalir ke atas melewati pelat, sehingga aliran pengeluaran medium pemanas akan berada diatas. Arah aliran yang berlawanan ini dimaksudkan agar pr$ses pemanasan dapat lebih %epat berlangsung.
19
r$duk yang mengalir pada suatu pelat akan terhimpit $leh medium pemanas dengan arah aliran yang berbeda, sehingga pr$duk akan %epat memanas karena tertekan $leh pelat yang mengalirkan medium pemanas. r$duk yang telah menjadi panas dan medium yang telah mengalir pada suatu pelat akan mengalir keluar. Saluran pengeluaran medium pemanas dan pr$duk ada dua ma%am tergantung dari rangkaian pelat yang digunakan, baik itu seri maupun paralel. ada rangkaian seri pr$duk yang masuk dan keluar akan melewati p$rts pada bagian "r$nt head yang sama. Sedangkan pada rangkaian paralel pr$duk dan medium pemanas akan masuk dan keluar melewati bagian yang berbeda, yaitu masuk melewati p$rts pada bagian "r$nt head dan keluar melalui p$rts pada bagian belakangnya.
ambar (.1* enukar panas jenis pelat and /rame 9Ste>an$ Iikt$r, ()**:
e.
Adiabatic heel Heat Exchanger 3enis keempat penukar panas menggunakan intermediate %airan atau t$k$ yang s$lid
untuk menahan panas, yang kemudian pindah ke sisi lain dari penukar panas akan dirilis. #ua %$nt$h ini adalah r$da adiabatik, yang terdiri dari r$da besar dengan benang halus berputar melalui %airan panas dan dingin, dan penukar panas %airan. ".
Pillow Plate Heat Exchanger
20
Sebuah pelat penukar bantal umumnya digunakan dalam industri susu untuk susu pendingin dalam jumlah besar langsung ekspansi tank massal stainless steel. elat bantal memungkinkan untuk pendinginan di hampir daerah seluruh permukaan tangki, tanpa sela yang akan terjadi antara pipa dilas ke bagian luar tangki. elat bantal dibangun menggunakan lembaran tipis dari l$gam-sp$t dilas ke permukaan selembar tebal dari l$gam. elat tipis dilas dalam p$la teratur dari titik-titik atau dengan p$la serpentin garis las. Setelah pengelasan ruang tertutup bertekanan dengan kekuatan yang %ukup untuk menyebabkan l$gam tipis untuk t$nj$lan di sekitar lasan, menyediakan ruang untuk %airan penukar panas mengalir, dan men%iptakan penampilan yang karakteristik bantal membengkak terbentuk dari l$gam.
ambar (.1E ill$w plate heat e6%hanger 9An$ni, ()*(:
g* D!namic Scraped Surface Heat Exchanger Tipe lain dari penukar panas disebut dinamis bes$t permukaan heat e6%hanger. &ni terutama digunakan untuk pemanasan atau pendinginan dengan tinggi >isk$sitas pr$duk, pr$ses kristalisasi, penguapan tinggi dan "$uling aplikasi. ali berjalan panjang yang di%apai karena terus menerus mengg$res permukaan, sehingga menghindari peng$t$ran dan men%apai ke%epatan trans"er panas yang berkelanjutan selama pr$ses tersebut.
21
ambar (.5) #ynami% s%raped sur"a%e heat e6%hanger 9An$nim, ()*):
h* Phase"Change Heat Exchanger
Selain pemanasan atau pendinginan %airan hanya dalam satu "asa, penukar panas dapat digunakan juga untuk memanaskan %airan menguap 9atau mendidih: atau digunakan sebagai k$ndens$r untuk mendinginkan uap dan mengembun ke %airan. ada pabrik kimia dan kilang, reb$ilers digunakan untuk memanaskan umpan masuk untuk menara distilasi sering penukar panas . #istilasi set-up biasanya menggunakan k$ndens$r untuk mengk$ndensasikan uap distilasi kembali ke dalam %airan.embangkit tenaga listrik yang memiliki uap yang digerakkan turbin biasanya menggunakan penukar panas untuk mendidihkan air menjadi uap.
Heat exchanger atau unit serupa untuk mempr$duksi uap dari air yang sering disebut b$iler atau generat$r uap. #alam pembangkit listrik tenaga nuklir yang disebut reakt$r air bertekanan, penukar panas khusus besar yang melewati panas dari sistem 9pabrik reakt$r: primer ke sistem 9pabrik uap: sekunder, uap mempr$duksi dari air dalam pr$ses, disebut generat$r uap. Semua pembangkit listrik berbahan bakar "$sil dan nuklir menggunakan uap yang digerakkan turbin memiliki k$ndens$r permukaan untuk mengubah uap gas buang dari turbin ke k$ndensat 9air: untuk digunakan kembali. !ntuk menghemat energi dan kapasitas pendinginan dalam kimia dan tanaman lainnya, penukar panas regenerati" dapat digunakan untuk mentrans"er
22
panas dari satu aliran yang perlu didinginkan ke aliran yang perlu dipanaskan, seperti pendingin distilat dan pakan reb$iler pra-pemanasan. &stilah ini juga dapat merujuk kepada penukar panas yang mengandung bahan dalam struktur mereka yang memiliki perubahan "asa. 2al ini biasanya padat ke "ase %air karena perbedaan >$lume ke%il antara negara-negara ini. erubahan "ase e"ekti" bertindak sebagai bu""er karena terjadi pada suhu k$nstan tetapi masih mungkin untuk penukar panas untuk menerima panas tambahan. Salah satu %$nt$h di mana ini telah diteliti untuk digunakan dalam elektr$nik pesawat daya tinggi.
ambar (.5* Phase"change heat exchanger 9Kuhrina, ())+:
2-2-7 Tie Ali+an ada Ala* Penu,a+ Panas Tipe aliran di dalam alat penukar panas ini ada 5 ma%am aliran yaitu ;
a.
Counter current flow 9aliran berlawanan arah:
b*
Paralel flow/co current flow 9aliran searah:
c*
Cross flow 9aliran silang:
d*
Cross counter flow 9aliran silang berlawanan:
23
2-7 K9m9nen da+i Heat Exchanger Be+dasa+,an 3un4sina emindahan panas dalam heat e6%hanger dilakukan dengan mengk$ntakkan
dua "luida melalui suatu bidang pemanas. /luida pemanas atau pendingin berada dalam suatu jaket, didalam pipa atau diluar pipa. 0uas bidang pemanas harus %ukup 9sesuai persamaan perpindahan panas dan kebutuhan panas:. Adapun Alat penukar panas dikel$mp$kan berdasarkan "ungsinya; *. Chiller, Adalah alat penukar panas yang digunakan untuk mendinginkan "luida sampai pada temperature yang rendah. Temperature "luida hasil pendinginan di dalam %hiller yang lebih rendah bila dibandingkan dengan "luida pendinginan yang dilakukan dengan pendingin air. !ntuk %hiller ini media pendingin biasanya digunakan am$niak atau /re$n. (. $ndens$r, Adalah alat penukar panas yang digunakan untuk mendinginkan uap atau %ampuran uap, sehingga berubah "asa menjadi %airan. Media pendingin yang dipakai biasanya air atau udara. !ap atau %ampuran uap akan melepaskan panas latent kepada pendingin, misalnya pada pembangkit listrik tenaga uap yang mempergunakan %$ndensing turbin, maka uap bekas dari turbin akan dimasukkan kedalam k$ndens$r, lalu diembunkan menjadi k$ndensat. 1. 8$$ler, Adalah alat penukar panas yang digunakan untuk mendinginkan %airan atau gas dengan mempergunakan air sebagai media pendingin. #isini tidak terjadi perubahan "asa, dengan perkembangan tekn$l$gi dewasa ini maka pendingin %$$ler mempergunakan media pendingin berupa udara dengan bantuan "an 9kipas:. 5. >ap$rat$r dan Iap$rizer, Adalah alat penukar panas yang digunakan untuk penguapan %airan menjadi uap. #imana pada alat ini menjadi pr$ses e>ap$rasi 9penguapan: suatu zat dari "asa %air menjadi uap. Lang diman"aatkan alat ini adalah panas latent dan zat yang digunakan adalah air atau re"rigerant %air. 7. 'eb$iler, Adalah alat penukar panas yang ber"ungsi mendidihkan kembali 9reb$il: serta menguapkan sebagian %airan yang dipr$ses. Adapun media pemanas yang sering digunakan adalah uap atau zat panas yang sedang dipr$ses itu sendiri. +. 2eat 6%hanger,
24
Adalah alat penukar panas yang bertujuan untuk meman"aatkan panas suatu aliran "luida yang lain. Maka akan terjadi dua "ungsi sekaligus, yaitu; • •
Memanaskan "luida Mendinginkan "luida yang panas
Suhu yang masuk dan keluar dari kedua jenis "luida diatur sesuai dengan kebutuhannya. 2-$ P+insi Ke+6a Hea* E@han4e+
ada dasarnya prinsip kerja dari alat penukar panas yaitu memindahkan panas dari dua "luida padatemperatur berbeda di mana trans"er panas dapat dilakukan se%ara langsung ataupun tidak langsung. a.
Se%ara k$ntak langsung
panas yang dipindahkan antara "luida panas dan dingin melalui permukaan k$ntak langsung berarti tidak ada dinding antara kedua "luida. Trans"er panas yang terjadi yaitu melalui inter"ase = penghubung antara kedua "luida. 8$nt$h ; aliran steam pada k$ntak langsung yaitu ( zat %air yang immis%ible 9tidak dapat ber%ampur:, gas-liuid, dan partikel padat-k$mbinasi "luida.
b.
Se%ara k$ntak tak langsung
erpindahan panas terjadi antara "luida panas dan dingin melalui dinding pemisah. #alam sistem ini, kedua "luida akan mengalir.
2.5 >a+a Pe+a.a*an Umum adaHeat Exchanger
25
Salah satu masalah utama dalam pemeliharaan Heat Exchanger adalah pengendapan k$t$ran 9 fouling: pada permukaan bidang perpindahan panas. 2al ini menyebabkan peningkatan tahanan panas 9 k$e"isien perpindahan panas menge%il:. /$uling juga menambah tahanan terhadap aliran "luida. Bertambahnya tambahan memperbesar beda suhu rata-rata 90MT#:. ndapan yang membentuk kerak pada suatu tempat dapat mengakibatkan pemanasan 9meningkatkan suhu: yang berlebihan pada suatu tempat dan dapat merusak pipa=tube 9$>er heating:. Biasanya Shell And Tube Heat Exchanger diran%ang dengan luas bidang pemanas yang berlebihan dari seharusnya sehingga penurunan k$e"isien perpindahan panas tidak langsung mengakibatkan penyimpangan besar kinerja 9per"$rman%e: heat
exchanger tersebut. Bila fouling telah melewati harga tertentu 9kerak semakin tebal:, kemampuan pelat=pipa sudah tidak lagi sebagaimana disyaratkan. Sebelum hal ini terjadi , alat harus segera dihentikan untuk dibersihkan keraknya. inerja 9kemampuan kerja: heat exchanger dapat die>aluasi dengan membuat nera%a panas. !ntuk itu dikumpulkan data. !ntuk memudahkan penetapan kapan penghentian harus dilakukan, dapat dilakukan pengamatan perubahan 0MT# dan kehilangan tekanan pada tube 9lihat gra"ik atau T 0MT# terhadap waktu: Heat
Exchanger Bila dan = atau 0MT# telah men%apai suatu harga tertentu, berarti "$uling sudah %ukup banyak dan harus dihentikan untuk dibersihkan. Tiap heat e6%hanger punya harga batasnya sendiri-sendiri yang berlainan dan perlu diamati untuk menetapkan jadwal pembersihan, $perasi yang tepat 9sesuai petunjuk yang diberikan: akan memperpanjang selang waktu pembersihan dan umur
heat exchanger. Saat yang paling menentukan justru pada saat OStart !pO dan OShut #$wnO, pada saat ini bisa terjadi kejutan panas 9perubahan panas tiba-tiba: dan hantaran
26
hidr$lik yang dapat menimbulkan tegangan berlebihan dan tidak seimbang yang dapat merusak sambungan-sambungan, pipa, pa%king dan atau timbul keb$%$ran. 0aju alir dalam sehell yang terlalu besar 9berlebihan dari seharusnya: dapat menimbulkan >ibrasi 9getaran: yang sangat membahayakan.
27
BAB III
PENUTUP 7-# Kesimulan
Alat penukar panas atau Heat Exchanger 92: adalah alat yang digunakan untuk memindahkan panas dari sistem ke sistem lain tanpa perpindahan massa dan bisa ber"ungsi sebagai pemanas maupun sebagai pendingin. Biasanya, medium pemanas dipakai adalah air yang dipanaskan sebagai "luida panas dan air biasa sebagai air pendingin 9cooling water:. enukar panas diran%ang sebisa mungkin agar perpindahan panas antar "luida dapat berlangsung se%ara e"isien. ertukaran panas terjadi karena adanya k$ntak, baik antara "luida terdapat dinding yang memisahkannya maupun keduanya ber%ampur langsung 9 direct contact:. 3enis-jenis penukar panas antara lain ;
a* Double Pipe Heat Exchanger b* Plate and Frame Heat Exchanger c* Pipe Coil Heat Exchanger d* Shell and Tube Heat Exchanger e* Adiabatic heel Heat Exchanger f*
Pillow Plate Heat Exchanger
g* D!namic Scraped Surface Heat Exchanger h* Phase"change Heat Exchanger #ari jenis-jenis 2eat 6%hanger diatas, k$mp$nen-k$mp$nen peralatan tergantung dari jenisnya. Setiap k$mp$nen memiliki peranan masing-masing yang semuanya saling bergantungan yang apabila salah satu tidak ber"ungsi maka akan mengganggu kinerja dari peralatan tersebut. Berdasarkan "ungsinya Heat Exchanger dapat dikel$mp$kkan menjadi beberapa yaitu ;
28
. 0 1 2 4 5
Chiller Cooler Condensor E(aporator and 3apori#er +eboiler Heat Exchanger
erawatan 2eat 6%hanger dilakukan dengan tujuan untuk meningkatkan kinerja dari peralatan serta untuk menjaga dan merawat agar peralatan dapat bertahan lebih lama dalam penggunaannya. erawatan yang dilakukan diantaranya dengan %ara melakukan pemeriksaan se%ara rutin= berkala maupun dalam jangka panjang. Sebelum dilakukan perawatan, biasanya peralatan dilakukan analisa terlebih dahulu untuk mengetahui bagian-bagian mana saja yang mengalami kerusakan maupun yang membutuhkan perbaikan. Analisa yang sering dilakukan adalah analisa perpindahan panas keseluruhan, "akt$r fouling dan penurunan tekanan pada 2eat 6%hanger.
7-2 K+i*i, dan Sa+an
ami menyadari bahwa Makalah tentang heat e6%hanger ini masi jauh dari kata sempurna. Dleh karenanya saya mem$h$n kepada bapak &r. &rawan 'usnadi , M.T selaku d$sen pembimbing mata kuliah engenalan abrik untuk memberikan kritik dan saran yang bersi"at membangun sehingga kami dapat membaiki makalah ini sehingga menjadi makalah yang lebih baik.
29
