Posted by : Unknown
12 Mar 2014
Heat Exchanger
Ø
Prinsip Kerja Heat Exchanger
Prinsip dan Teori Dasar Perpindahan Panas
Panas
adalah salah satu bentuk energi yang dapat dipindahkan dari suatu tempat ke
tempat lain, tetapi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan sama sekali. Dalam
suatu proses, panas dapat mengakibatkan terjadinya kenaikan suhu suatu zat
dan atau perubahan tekanan, reaksi kimia dan kelistrikan.
Proses
terjadinya perpindahan panas dapat dilakukan secara langsung, yaitu fluida yang
panas akan bercampur secara langsung dengan fluida dingin tanpa adanya pemisah
dan secara tidak langsung, yaitu bila diantara fluida panas dan fluida dingin tidak berhubungan
langsung tetapi dipisahkan oleh sekat-sekat pemisah.
Merupakan perpindahan panas antara
molekul-molekul yang saling berdekatan antar yang satu dengan yang lainnya dan
tidak diikuti oleh perpindahan molekul-molekul tersebut secara fisik.
Molekul-molekul benda yang panas bergetar lebih cepat dibandingkan
molekul-molekul benda yang berada dalam keadaan dingin. Getaran-getaran yang
cepat ini, tenaganya dilimpahkan kepada molekul di sekelilingnya sehingga
menyebabkan getaran yang lebih cepat maka akan memberikan panas.
Perpindahan Panas Secara Konveksi
Perpindahan panas dari suatu zat ke zat yang
lain disertai dengan gerakan partikel atau zat tersebut secara fisik.
Perpindahan Panas Secara Radiasi
Perpindahan panas tanpa melalui media
(tanpa melalui molekul). Suatu energi dapat dihantarkan dari suatu tempat ke
tempat lainnya (dari benda panas ke benda yang dingin) dengan pancaran
gelombang elektromagnetik dimana tenaga elektromagnetik ini akan berubah
menjadi panas jika terserap oleh benda yang lain.
Gambar 1. Perpindahan Kalor pada Heat Exchanger
Pada
Dasarnya prinsip kerja dari alat penukar kalor yaitu memindahkan panas dari dua
fluida padatemperatur berbeda di mana transfer panas dapat dilakukan secara
langsung ataupun tidak langsung.
a. Secara kontak langsung
Panas
yang dipindahkan antara fluida panas dan dinginmelalui permukaan kontak
langsung berarti tidak ada dinding antara kedua fluida.Transfer panas yang terjadi
yaitu melalui interfase/penghubung antara kedua fluida. Contoh: aliran steam pada kontak langsung
yaitu 2 zat cair yang immiscible (tidak dapat bercampur),
gas-liquid, dan partikel padat-kombinasi fluida.
b. Secara kontak tak langsung
Perpindahan
panas terjadi antara fluida panas dandingin melalui dinding pemisah. Dalam
sistem ini, kedua fluida akan mengalir.
Ø
Jenis – jenis Heat Exchanger
a.
Penukar panas pipa rangkap (double pipe heat
exchanger)
Salah satu alat jenis penukar panas adalah susunan pipa ganda. Dalam
jenis penukar panas dapat digunakan berlawanan arah aliran atau arah aliran, baik dengan cairan panas atau
dingin cairan yang terkandung dalam ruangan nular dan cairan lainnya
dalam pipa.
Alat
penukar panas pipa rangkap terdiri dari dua pipa logam standart yang dikedua
ujungnya dilas menjadi satu atau dihubungkan dengan kotak penyekat. Fluida yang
satu mengalir di dalam pipa, sedangkan fluida kedua mengalir di dalam ruang
anulus antara pipa luar dengan pipa dalam. Alat penukar panas jenis ini dapat
digunakan pada laju alir fluida yang kecil dan tekanan operasi yang tinggi.
Sedangkan untuk kapasitas yang lebih besar digunakan penukar panas jenis
selongsong dan buluh (shell and tube heat exchanger).
Gambar 2 . Penukar panas jenis pipa rangkap
(double pipe heat exchanger)
b.
Penukar panas cangkang dan buluh (shell
and tube heat exchange)
Alat
penukar panas cangkang dan buluh terdiri atas suatu bundel pipa yang
dihubungkan secara parallel dan ditempatkan dalam sebuah pipa mantel (cangkang).
Fluida yang satu mengalir di dalam bundel pipa, sedangkan fluida yang lain
mengalir di luar pipa pada arah yang sama, berlawanan, atau bersilangan. Kedua
ujung pipa tersebut dilas pada penunjang pipa yang menempel pada mantel. Untuk
meningkatkan effisiensi pertukaran panas, biasanya pada alat penukar panas cangkang
dan buluh dipasang sekat (buffle). Ini bertujuan untuk membuat
turbulensi aliran fluida dan menambah waktu tinggal (residence time),
namun pemasangan sekat akan memperbesar pressure drop operasi
dan menambah beban kerja pompa, sehingga laju alir fluida yang dipertukarkan
panasnya harus diatur.
Gambar 3.Penukar panas jenis cangkang dan buluh
(shell and tube heat exchanger)
c.
Penukar Panas Plate and Frame (plate and
frame heat exchanger)
Alat
penukar panas pelat dan bingkai terdiri dari paket pelat – pelat tegak lurus,
bergelombang, atau profil lain. Pemisah antara pelat tegak lurus dipasang
penyekat lunak (biasanya terbuat dari karet). Pelat – pelat dan sekat disatukan
oleh suatu perangkat penekan yang pada setiap sudut pelat 10 (kebanyakan segi
empat) terdapat lubang pengalir fluida. Melalui dua dari lubang ini, fluida
dialirkan masuk dan keluar pada sisi yang lain, sedangkan fluida yang lain
mengalir melalui lubang dan ruang pada sisi sebelahnya karena ada sekat.
Gambar 4. Penukar panas jenis pelat and Frame
Gambar 5. Penukar panas jenis pelat and Frame
d.
SDAdiabatic wheel heat exchanger
Jenis
keempat penukar panas menggunakan intermediate cairan atau toko yang solid
untuk menahan panas, yang kemudian pindah ke sisi lain dari penukar panas akan
dirilis. Dua contoh ini adalah roda adiabatik, yang terdiri dari roda
besar dengan benang halus berputar melalui cairan panas dan dingin, dan penukar
panas cairan.
e.
Pillow plate heat exchanger
Sebuah
pelat penukar bantal umumnya digunakan dalam industri susu untuk susu pendingin
dalam jumlah besar langsung ekspansi tank massal stainless steel. Pelat bantal
memungkinkan untuk pendinginan di hampir daerah seluruh permukaan tangki, tanpa
sela yang akan terjadi antara pipa dilas ke bagian luar tangki. Pelat
bantal dibangun menggunakan lembaran tipis dari logam-spot dilas ke permukaan
selembar tebal dari logam.
Pelat
tipis dilas dalam pola teratur dari titik-titik atau dengan pola serpentin
garis las. Setelah pengelasan ruang tertutup bertekanan dengan kekuatan
yang cukup untuk menyebabkan logam tipis untuk tonjolan di sekitar lasan,
menyediakan ruang untuk cairan penukar panas mengalir, dan menciptakan
penampilan yang karakteristik bantal membengkak terbentuk dari logam.
f.
Dynamic scraped surface heat exchanger
Tipe
lain dari penukar panas disebut "(dinamis) besot permukaan heat
exchanger". Ini terutama digunakan untuk pemanasan atau pendinginan
dengan tinggi viskositas produk, proses kristalisasi, penguapan tinggi dan
fouling aplikasi. Kali berjalan panjang yang dicapai karena terus menerus
menggores permukaan, sehingga menghindari pengotoran dan mencapai kecepatan
transfer panas yang berkelanjutan selama proses tersebut.
g.
Phase-change heat exchanger
Selain
memanas atau pendinginan cairan hanya dalam satu fasa, penukar panas dapat
digunakan baik untuk memanaskan cairan menguap (atau mendidih) atau digunakan
sebagai kondensor untuk mendinginkan uap dan mengembun ke cairan. Pada
pabrik kimia dan kilang, reboilers digunakan untuk memanaskan umpan masuk untuk
menara distilasi sering penukar panas.
Distilasi
set-up biasanya menggunakan kondensor untuk mengkondensasikan uap distilasi
kembali ke dalam cairan.Pembangkit tenaga listrik yang memiliki uap yang
digerakkan turbin biasanya menggunakan penukar panas untuk mendidihkan air
menjadi uap.
Heat
exchanger atau unit serupa untuk memproduksi uap dari air yang sering disebut
boiler atau generator uap.Dalam pembangkit listrik tenaga nuklir yang disebut
reaktor air bertekanan, penukar panas khusus besar yang melewati panas dari
sistem (pabrik reaktor) primer ke sistem (pabrik uap) sekunder, uap memproduksi
dari air dalam proses, disebut generator uap.Semua pembangkit listrik berbahan
bakar fosil dan nuklir menggunakan uap yang digerakkan turbin memiliki
kondensor permukaan untuk mengubah uap gas buang dari turbin ke kondensat (air)
untuk digunakan kembali.
Untuk
menghemat energi dan kapasitas pendinginan dalam kimia dan tanaman lainnya,
penukar panas regeneratif dapat digunakan untuk mentransfer panas dari satu
aliran yang perlu didinginkan ke aliran yang perlu dipanaskan, seperti
pendingin distilat dan pakan reboiler pra-pemanasan.
Istilah
ini juga dapat merujuk kepada penukar panas yang mengandung bahan dalam
struktur mereka yang memiliki perubahan fasa. Hal ini biasanya padat ke
fase cair karena perbedaan volume kecil antara negara-negara
ini. Perubahan fase efektif bertindak sebagai buffer karena terjadi pada
suhu konstan tetapi masih memungkinkan untuk penukar panas untuk menerima panas
tambahan. Salah satu contoh di mana ini telah diteliti untuk digunakan
dalam elektronik pesawat daya tinggi.
terimakasih sangat membantu
BalasHapus