Nama NIM Kelompok Shift
: Dian Maya Sari : 03121003061 03121003061 :2 :D
VAPORIZER
1. Pengertian Alat Penukar Panas
Alat penukar kalor adalah suatu alat yang memungkinkan perpindahan panas dan bisa berfungsi sebagai pemanas maupun sebagai pendingin. Biasanya, Bi asanya, medium pemanas dipakai uap lewat panas ( super heated steam) steam) dan air biasa sebagai air pendingin (cooling (cooling water ). ). Penukar panas dirancang sebisa mungkin agar perpindahan panas antar fluida dapat berlangsung secara efisien. Pertukaran panas terjadi karena adanya kontak, baik antara fluida terdapat dinding yang memisahkannya maupun keduanya bercampur langsung begitu saja. Perpindahan panas pada alat penukar kalor biasanya melibatkan konveksi masing-masing fluida dan konduksi sepanjang dinding yang memisahkan kedua fluida.
Laju perpindahan panas antara kedua fluida pada alat penukar kalor kalor
bergantung pada besarnya perbedaan temperatur pada lokasi tersebut, dimana bervariasi sepanjang alat penukar kalor. Berdasarkan kontak kontak dengan fluida, alat penukar kalor
tersebut dapat dapat
dibedakan menjadi dua macam, antara lain alat penukar kalor kontak langsung dan alat penukar kalor kontak tak langsung. Pada alat penukar kalor kontak langsung, fluida yang panas akan
bercampur secara
langsung dengan fluida
dingin (tanpa adanya pemisah) dalam suatu bejana atau ruangan. Salah satu contohnya adalah deaerator . Deaerator adalah alat yang bekerja untuk membuang gas-gas yang terkandung dalam air ketel, sesudah melalui proses pemurnian air (water treatment ). ). Sedangkan pada alat penukar kalor kontak tak langsung, fluida panas tidak berhubungan langsung ( indirect contact ) dengan fluida dingin. Jadi proses perpindahan panasnya itu mempunyai media perantara, seperti pipa, plat, atau peralatan jenis lainnya. Salah satu sat u contohnya adalah kondensor. Berdasarkan tipe aliran di dalam alat penukar panas ini, ada 4 macam aliran yaitu : a) Counter current flow (aliran flow (aliran berlawanan arah) b) Paralel b) Paralel flow/co current flow (aliran flow (aliran searah) c) Cross flow (aliran flow (aliran silang)
d) Cross counter flow (aliran silang berlawanan) Selain itu, alat penukar kalor ini juga memiliki 4 jenis antara lain : a) Tubular Heat Exchanger b) Plate Heat Exchanger c) Shell and Tube Heat Exchanger d) Jacketed Vessel Menurut pendapat Sitompul (1993), alat penukar kalor adalah suatu peralatan di mana terjadi perpindahan panas dari suatu fluida yang temperaturnya lebih tinggi kepada fluida lain yang temperaturnya lebih rendah atau sebaliknya. Klasifikasi peralatan penukar dapat panas didasarkan pada proses perpindahan panas, jumlah fluida yang mengalir, kompak tidaknya luas permukaan, mekanisme perpindahan panas, konstruksi bahan, tipe pelat, dan juga pengaturan aliran. Ada banyak jenis-jenis alat penukar panas, s alah satunya adalah vaporizer . 2. Pengertian Vaporizer
Vaporizer adalah suatu perangkat yang digunakan untuk mengektraksi suatu bahan dimana bahan yang diperoleh berupa uap. Uap dapat diekstraksi dengan cara memanfaatkan semua kaca pemanas, ekstraksi, dan sebuah ruang ekstraksi venturi berurutan. Sebuah vaporizer memanaskan bahan dalam vakum parsial sehingga senyawa aktif yang terkandung dalamnya menjadi uap. Tidak terjadi pembakaran, sehingga tidak ada asap. Uap air idealnya tidak mengandung partikel lain dan secara signifikan menurunkan konsentrasi gas beracun seperti karbon monoksida. Uap air diekstraksi dalam berbagai bentuk didalam bilik-bilik ekstraksi yang termasuk lubang lurus, venturi atau venturi urutan, dan yang dibuat dari bahan-bahan yang berbeda termasuk logam dan kaca. Uap air yang diekstraksi kemudian adalah menghisap secara langsung melalui suatu selang atau pipa yang termasuk uap air untuk keaktifan yang paling tinggi. Pada vaporizer tidak ada asap dihasilkan, suhu-suhu lebih dingin, dan lebih sedikit bahan yang diperlukan untuk mencapai tingkat tertentu. Secara umum vaporizer digunakan untuk menguapkan cairan. Yang membedakan vaporizer dengan evaporator adalah dimana evaporator berfungsi
untuk memekatkan suatu larutan dengan cara menguapkan airnya, sedangkan vaporizer berfungsi untuk memekatkan suatu larutan dengan cara menguapkan cairan selain air. Uap yang dihasilkan dari vaporizer digunakan untuk proses kimia, bukan sebagai sumber panas seperti halnya steam pada boiler . Vaporizer menggunakan elemen pemanas listrik, sering kali disertai Thermostatic pengatur suhu. Harga vaporizer yang berkualitas tinggi sangat mahal, mencapai beberapa ratus dolar AS. Dalam pemanasan secara konduksi, substansi ditempatkan pada pelat logam yang kemudian dipanaskan untuk melepaskan konstituen aktif. Konduksi vaporizer merupakan jenis pertama muncul yang dipasaran, dan masih di produksi. Di dalam pemanasan konveksi, substansi tidak pernah menyentuh suatu unsur pemanasan. Sebaliknya, udara melalui pemanasan dengan cepat, dan membiarkan pelepasan; pembebasan dari unsur-unsur yang aktif. Metoda tentang pemanasan membebaskan unsur-unsur lebih aktif dibanding pemanasan secara konduksi. Suatu vaporizer atau vaporisasi menggunakan tiang penyangga yang terbuat dari kaca, ketika dihubungkan dengan wadah pada banyak pipa atau pipa air, atau ketika dihubungkan dengan sebuah wadah pada ruang vaporisasi khusus memungkinkan kita menarik udara untuk melewati permukaan pemanas kaca kemudian memanaskan udara melalui substrat dalam wadah tersebut sedangkan uap diekstrak dan kemudian melewati pipa, sering kali dengan air atau air dingin. Banyak vaporizer menggunakan tube, dimana dapat menghisap udara. Beberapa vaporizer memiliki suatu tambahan kantong atau balon; uap dimasukkan ke dalam kantong. Tambahan-tambahan dapat ditempatkan antara vaporizer atau kantong. Vaporizer yang baik yaitu udara yang secara aktif masuk melalui elemen pemanas, atau jenis pasif, di mana pengguna menghirup udara tanpa bantuan fan atau pompa. Sebagian besar vaporizer menggunakan prinsip konveksi. Dalam pemanasan secara radiasi, substansi terkena cahaya terang. Substansi menyerap energi radiasi dan suhu naik. Vaporizer secara radiasi masih sangat jarang, tetapi mampu menggandakan kinerja vaporizer secara konveksi. Contoh vaporizer secara radiasi yaitu sebuah pipa dan kaca pembesar yang diletakkan pada siang hari kemudian akan menyerap udara.
Beberapa studi atau tinjauan mengenai vaporizer sudah benar-benar menunjukan kualitas uap yang diekstrak; sebaliknya, pada umumnya berada di modus penggunaan vaporizer. Karena sebagian besar vaporizer komersial lambat dalam pengambilan dan pengiriman, menghisap uap pertama aromatik, tetapi hanya sedikit yang aktif, dan kemudian sebagai bahan mengalami kenaikan suhu, uap menjadi semakin bio-aktif, tapi minimal aromatik, karena sebagian besar telah aromatik. Masalah ini ditujukan di dalam penguapan yang modular didasarkan pada sistem dengan menggunakan suatu efek venturi yang urutan untuk ekstraksiekstraksi lebih cepat melalui suatu chamber dan penguapan memanaskan tongkat atau bedil bahang dan ditujukan dalam beberapa kotak vaporizer melalui suatu venturi yang mempengaruhi daya hisap ekstraksi. Dengan chamber penguapan mendekati banyak pipa yang umum secara sederhana dapat mempermudah transfer uap air pada spektrum yang lebih luas yang lebih disukai oleh banyak para pemakai dan yang lebih tinggi di dalam pemusatan, konsistensi, dan densitas berbau harum karena yang ditingkatkan tingkat ekstraksi dan ukuran contoh lebih kecil. Vaporizer yang menampilkan sistem berbasis ekstraksi dan transfer cepat dikombinasikan dengan air dan air es dan pengkondisian dari uap dengan menjalankan melalui pipa air, mendinginkan dan uap air moisturized untuk bioaktivitas yang dimaksimalkan dan memperkecil dampak. 2. Jenis-jenis Vaporizer
Ada beberapa jenis dari vaporizer berdasarkan sirkulasinya yaitu vaporizer dengan sirkulasi paksa dan vaporizer dengan sirkulasi alamiah. Berikut akan dijelaskan mengenai kedua jenis vaporizer berdasarkan sirkulasi. a) Vaporizer dengan sirkulasi paksa Prinsip kerja dari vaporizer dengan sirkulasi paksa ini adalah dimana fluida yang akan dipisahkan dengan komponen lainnya diumpankan ke dalam vaporizer dengan
menggunakan
pompa.
Pompa
disini
berfungsi
untuk
mengalirkan fluida liquid ke dalam vaporizer . Itulah mengapa jenis ini disebut dengan jenis sirkulasi paksa. Vaporizer dengan sirkulasi paksa ini ada berbagai macam, yaitu vaporizer atau pompa melalui reboiler dengan titik didih isotermal,
vaporizer atau pompa-melalui reboiler dengan rentang didih, pompa-melalui vaporizer atau reboiler dengan atau tanpa rentang titik didih, dan e vaporator sirkulasi paksa atau water solution reboiler. Dalam perhitungan tipe vaporizer atau pompa melalui reboiler dengan titik didih isotermal, biasanya banyak ditemui masalah penguapan yang sederhana pada suatu plant baik yang berhubungan dengan kolom destilasi maupun tidak. Jika cairan secara substansial murni atau campuran didih konstan, maka cairan itu akan mendidih secara isotermal. Hal ini biasanya berlaku untuk cairan hasil bawah dari kolom destilasi yang memisahkan campuran biner menjadi senyawa yang relatif murni. Jika periode kinerja vaporizer harus diukur dengan single overall dirt factor , maka permukaan shell perlu dibagi menjadi dua zona, yaitu zona untuk pemanasan awal dan zona untuk penguapan. Cara ini banyak digunakan dalam kondensor- subcoolers . Lain halnya dengan vaporizer atau pompa-melalui reboiler dengan rentang didih. Jika cairan yang menguap merupakan campuran dari sejumlah senyawa miscible, maka cairan tersebut tidak mendidih secara isotermal. Sehingga cairan tersebut memiliki temperatur didih awal (bubble point ) dan temperatur didih akhir (titik embun) di mana bit terakhir cair diuapkan. Vaporizer jenis pompa-melalui vaporizer atau reboiler dengan atau tanpa rentang titik didih biasanya digunakan untuk memisahkan cairan yang merupakan campuran sejumlah senyawa yang tidak memiliki rentang titik didih yang jauh, sehingga cairan tersebut memiliki temperatur didih awal dan temperatur didih akhir yang sama atau hampir sama. Sedangkan vaporizer jenis evaporator sirkulasi paksa atau water solution reboiler memiliki beberapa keuntungan salah satunya yaitu pengontrolan sirkulasi yang sangat baik. Selain itu, vaporizer jenis ini cocok untuk larutan pekat, high fouling , dan cairan yang berkandungan padat. Vaporizer jenis ini dapat digunakan pada surface area yang luas dan fase pemindahan dapat dihindari. b) Vaporizer dengan sirkulasi alamiah Vaporizer jenis ini memiliki prinsip kerja dimana cairan umpan dapat mengalir sendiri dalam vaporizer dengan bantuan gaya gravitasi. Hal ini dapat
terjadi jika umpan diletakkan di ketinggian yang lebih tinggi daripada vaporizer . Ada berbagai macam vaporizer dengan sirkulasi alamiah, yaitu kettle reboiler dan thermosyphon reboiler. Jenis yang pertama adalah kettle reboiler. Kettle reboiler merupakan alat yang sederhana dan sangat bermanfaat. Prinsip kerja dari kettle reboiler ini yaitu cairan dari kolom minum (cairan pada bagian bawah menara) masuk ke dalam kettle melalui shell samping. Di dalam kettle, terjadi kontak antara cairan tersebut dengan steam sehingga terjadi pertukaran panas yang menyebabkan cairan tersebut menguap. Kemudian uap akan mengalir melalui tabung dan keluar sebagai bundel condensate. Pada kettle reboiler ini terdapat dinding yang berfungsi untuk menahan overflow dan memisahkan tabung reboiler bundel dari bagian dimana sisa reboiled cair (minum produk) diambil, sehingga tabung bundel tidak terkena cairan. Gambar 1 dibawah ini merupakan salah satu jenis vaporizer tipe kettle reboiler.
Gambar 1. Kettle Reboiler
Gambar 2. Thermosyphon Reboiler Horizontal
Jenis yang kedua adalah thermosyphon reboiler yang ditunjukkan pada gambar 2. Pada prosesnya, Thermosyphon reboiler tidak memerlukan pemompaan dari kolom minum cairan ke dalam reboiler . Cairan masuk ke reboiler dengan
menggunakan sirkulasi alami. Thermosyphon reboiler lebih kompleks daripada kettle reboiler . Ada banyak jenis thermosyphon reboiler . Thermosyphon reboiler ini mungkin bisa vertikal ataupun horizontal. 3. Prinsip Umum Vaporizer
Prinsip umum dari vaporizer cairan diumpankan ke dalam vaporizer kemudian dipanaskan dengan suatu media pemanas (umpan tidak kontak langsung dengan media pemanas). Biasanya tidak semua umpan dapat teruapkan dengan sempurna. Produk yang dihasilkan (uap dan cairan) dipisahkan dalam suatu tangki pemisah. Uap yang dihasilkan kemudian digunakan untuk proses selanjutnya, cairan yang tidak menguap di recycle kembali. Pada tabel 1 dijelaskan asumsiasumsi yang digunakan dalam perancangan vaporizer natural gas. Tabel 1. Asumsi dalam perancangan vaporizer natural gas
Proses Aliran masuk
Asumsi Laju alir konstan/ tunak (perubahan laju alir = 0) Aliran masuk natural gas diasumsikan hanya terdapat metana dengan tujuan simplifikasi
Pertukaran panas
Laju pemanasan fluida berlangsung secara steady state.
Aliran keluar
Aliran keluar pada fluida proses diasumsikan semua fasa cair dapat berubah menjadi terdapat 1 fasa yaitu fasa gas. Fasa pada aliran keluar service fluid diasumsikan tetap berfasa gas karena dengan temperatur dan tekanan keluaran pabrik, steam tersebut masih berada pada kondisi vapour , bukan liquid .
Penentuan service fluid Penentuan kalor laten
Service fluid yang digunakan adalah air. Data fisik fluida proses diasumsikan pada tekanan operasi,
yaitu
temperatur
diasumsikan
pada
temperatur saturated karena terdapatnya uap serta cair secara bersama dalam suhu tersebut
4. Contoh Jenis Vaporizer
Gambar 1 dibawah ini merupakan desain gambar salah satu jenis vaporizer NCV-01 Series.
Gambar 1. Flowsheet kapasitas tinggi vaporizer untuk klor, belerang dioksida dan amoniak.
Seri NCV-01 Vapourizer adalah konstruksi berat. Internal dan permukaan eksternal ruang penguapan dapat dengan mudah diperiksa selama pelayanan yang merupakan fitur unik dari desain. Kemudahan pembersihan adalah keuntungan tambahan untuk menghapus sedimen. perangkap suction memiliki ruang kurban yang disediakan di outlet gas, yang melindungi bagian utama dari korosi. Ruang uap memiliki hubungan nosel untuk inlet uap, kondensat outlet dan ruang klor memiliki saluran untuk ventilasi & pengukur tekanan, tekanan dan katup tekanan. Isolasi pada shell harus dilakukan. Dalam operasi cair diperkenalkan melalui inlet cair, yang dihubungkan ke dasar vapourizer tersebut. Di sini cairan naik untuk berkontak ke permukaan pemanasan sehingga bertemu tingkat uap. Setelah kesetimbangan tercapai, vaporizer beroperasi pada dasarnya pada tekanan kontainer. Sebagai permintaan gas mengurangi, tekanan gas di vaporizer menaikkan dan menurunkan aliran cairan masuk. Dan tiba-tiba menutup katup gas, cairan akan dipaksa keluar dari ruang penguapan kembali ke wadah. Dengan penguapan, uap naik melalui penyekat uap ke ruang pemanasan super, masuk perangkap hisap dan keluar melalui outlet gas. Perangkap mengumpulkan kelembaban dan mencegah kelembaban tersebut dari korosi di ruang vapourizer. Karena trap hisap bukan merupakan bagian tekanan itu bisa sangat berkarat tanpa mengganggu operasi atau keselamatan. Pada gambar 2 merupakan desain vaporizer seri NCV-01 tampak depan dan gambar 3 merupakan mesin penggerak dari vaporizer tersebut.
Gambar 2. Vaporizer seri NCV-01 tampak depan
Gambar 3. Mesin Vaporizer seri NCV-01
Berikut ini merupakan beberapa keuntungan vaporizer series NCV-01 berkapasitas tinggi : a) Cairan klorin masuk di bagian bawah vapourizer memastikan lengkap dengan pengeringan cairan klorin. b) Dual nozzle cairan masuk di bagian bawah memastikan aliran cairan yang tepat dalam hal sedimen yang ada dalam cairan klorin menyumbat salah satu dari nozzle. c) Pemanasan permukaan dalam vapourizer dan cairan klorin luar tabung memastikan tidak ada kehilangan panas dan karenanya tidak ada isolasi vapourizer diperlukan. d) Kemudahan membersihkan ruang klorin cair tanpa pembongkaran ini dimungkinkan dengan membuka flens di pintu masuk bawah untuk pembilasan operasi. e) Desain ruang penghematan tempat yang sangat kecil Kemudahan pemeliharaan dan pemeriksaan area perpindahan panas melalui pemeriksaan visual adalah mungkin.
