alat penukar kalor ( heat exchanger )

37
ALAT PENUKAR KALOR ( HEAT EXCHANGER ) ( Shell And Tube Heat Exchanger )

Upload: yola

Post on 17-Feb-2016

199 views

Category:

Documents


30 download

DESCRIPTION

ini adalah pt tentang alat penukar panas

TRANSCRIPT

Page 1: Alat Penukar Kalor ( Heat Exchanger )

ALAT PENUKAR KALOR ( HEAT EXCHANGER )( Shell And Tube Heat Exchanger )

Page 2: Alat Penukar Kalor ( Heat Exchanger )

Pandangan Umum Tentang Heat Exchanger

Heat Exchanger adalah alat penukar kalor yang berfungsi untuk mengubah temperatur dan fasa suatu jenis fluida. Proses tersebut terjadi dengan memanfaatkan proses perpindahan kalor dari fluida bersuhu tinggi menuju fluida bersuhu rendah. . Perpindahan panas tersebut dapat dilakukan secara langsung atau tidak.

Page 3: Alat Penukar Kalor ( Heat Exchanger )

Alat penukar kalor yg langsung adalah : jet condensor, pesawat desuperheater pada ketel, pesawat deaerator ( yaitu antara air ketel dan uap yang diinjeksikan ), dll. Sedangkan pada alat penukar kalor tidak langsung adalah kondensor pada turbin uap, pesawat pemanas uap lanjut pada ketel ( antara uap basah dgn gas asap panas pembakaran ), pemanas udara pembakaran ( air preheater ),dll.

Page 4: Alat Penukar Kalor ( Heat Exchanger )

Klasifikasi alat penukar kalorMelihat begitu banyaknya jenis alat penukar kalor ( heat exchanger ) maka dapat diklasifikasikan berdasarkan bermacam-macam pertimbangan yaitu ;• Klasifikasi berdasarkan proses perpindahan panas• Klasifikasi berdasarkan jumlah fluida yang mengalir• Klasifikasi berdasarkan kompaknya permukaan• Klasifikasi berdasarkan mekanisme perpindahan panas

Page 5: Alat Penukar Kalor ( Heat Exchanger )

1.Dengan cara konveksi, satu fase pada kedua sisi alirannya2.Dengan cara konveksi pada satu sisi aliran dan pada sisi lainnya terdapat cara konveksi 2 aliran3.Dengan cara konveksi pada kedua sisi alirannya serta terdapat 2 pass aliran masing-masing.4. Kombinasi cara konveksi dan radiasi.

• Klasifikasi berdasarkan konstruksi • Klasifikasi berdasarkan pengaturan aliran

Page 6: Alat Penukar Kalor ( Heat Exchanger )

Keuntungan alat penukar kalor tipe shell and tubes.

• Konfigurasi yang dibuat, akan memberikan luas permukaan yang besar dengan bentuk atau volume yang kecil

• Mempunya lay-out mekanik yang baik, bentuknya cukup baik untuk operasi bertekanan.

• Menggunakan teknik fabrikasi yang sudah mapan.• Dapat dibuat dengan berbagai jenis material, dimana dapat dipili jenis material yang

digunakan sesuai dengan temperatur dan tekanan operasinya.• Mudah membersihkannya.• Prosedur perencanaanya sudah mapan• Konstruksinya sedrhana, pemakaian ruangan relatif kecil• Prosedur mengopersasikannya tidak berbelit-belit, sangat mudah diketahui atau

dimengerti oleh operator yang berlatar belakang pendidikan rendah• Konstruksinya dapat dipisah-pisah satu sama lain, tidak merupakan satu kesatuan

yang utuh, sehingga pengangkutannya relatif gampang.

Page 7: Alat Penukar Kalor ( Heat Exchanger )

Konstruksi alat penukar kalorDitinjau dari segi konstruksi alat penukar kalor shell dan tube, maka secara umum konstruksinya terdiri dari empat bahagian utama yaitu:1. Bahagian depan yang tetap atau Stationary Head2. Badan alat penukar kalor atau Shell3. Bahagian ujung belakang atau Bear Head4. Berkas tube atau Tube BundleDidalam Tubular Exchanger Manufacture Association (TEMA) Amerika Serikat merupkan standar masing-masing bahagian tersebut (kecuali no 4) telah diberi kode dengan menggunakan huruf. Bahagian depan yang tetap terdiri dari empat tipe yaitu: A, B, C dan D, sedangkan shell terdiri dari enam tipe yaitu: tipe E, F, G, H ,I, J dan K, sedangkan bahagian ujung belakang alat penukar kalor ada delapan tipe yaitu: tupe L, M, N, S, P, T, U dan W.Bahagian yang keempat yaitu berkas tube pada umumnya adalah sama, dimana pada kedua ujung dirol pada tube shell, berkas ini dikenal pada dua tipe yaitu:1. Tipe bundel yang lurus, dengan dua buah tube shell2. Tipe bundel berbentuk U, dengan satu buah tube shell

Page 8: Alat Penukar Kalor ( Heat Exchanger )
Page 9: Alat Penukar Kalor ( Heat Exchanger )

Untuk dapat mengetahui konstruksi dari alat penukar kalor jenis shell dan tubes ini secara lengkap, maka kita harus menggabungkan bagian-bagian tersebut, yaitu menggabungkan salah satu jenis ( huruf )dengan yang lainnya dari masing-masing kelompok.

Huruf pertama stationary head, huruf kedua adala shell ( cangkang ), dan huruf ketiga rear head.Tabel 2.1 Tipe Konstruksi Alat Penukar Kalor

TIPE STATIONARY HEAD SHELL REAR HEAD

AES A E S

BEM B E M

AEP A E P

CFU C F U

AKT A K T

AJW A J W

Page 10: Alat Penukar Kalor ( Heat Exchanger )
Page 11: Alat Penukar Kalor ( Heat Exchanger )
Page 12: Alat Penukar Kalor ( Heat Exchanger )
Page 13: Alat Penukar Kalor ( Heat Exchanger )

Keterangan gambar :

1. Saluran ujung yang tetap; stationary head-channel2. Topi ujung yang tetap; stationary head-bonnet3. Saluran atau topi ujung yang tetap; stationary head flange-channel or bonnet4. Tutup saluran-channel cover5. Nossel ujung yg stationer-stationer nizzle head6. Pelat tube stationer – stationery tub sheet7. Tube8. Shell atu bejana9. Tutup shell – shell cover10.Flens shell pada ujung yang stationer, shell flange stationary head end11. Flens shell ujung yang di belakang, shell flange-rear head end12.Nossel shell13.Flens penutup shell- shell cover flange14.Sambungan ekspansi-expantion join15.Pelat tube yang mengambang – floating head cover16.Tutup kepala yang mengambang – floating head cover

Page 14: Alat Penukar Kalor ( Heat Exchanger )

17 Flens kepala yang mengambang – floating head flange18 Penahan kepala yang mengambang – floating head backing device19 Cincing pemisah – split shear ring20 Flens penahan dengan slip-on-slip-on-backing service21 Tutup kepala yang mengambang sebelah luar – floating head cover22 Pelat tube yang mengambang yang menyusur – floating tube sheet skirt23 Flens packing-packing follower ring24 Packing25 Cincin penekan packing-packing follower ring26 Cincin latern-latern ring27 Batang pengikat dan spasi-tie rods and spacer28 Plat penahan atau sekat transverse- transverse baffles or support plate29 Sekat yang disentuh langsung- impingement baffles30 Sekat yang longitudional ( paralel dengan tubes )- longitudinal baffles31 Pemisahan aliran pass – pass partition32 Sambungan untuk venting33 Sambungan untuk buangan ( drain )34 Sambungan untk instrument35 Penahan bejana ke pondasi atau sadel – support saddle36 Tahanan untuk mengangkat – lifting lug37 Penahan gantungan ( bracket )38 Weir39 Saluran untuk cairan – liquid level connection

Page 15: Alat Penukar Kalor ( Heat Exchanger )

Tube

Kemampuan melepas atau menerima panas dari suatu alat penukar kalor dipengaruhi oleh besarnya luas permukaan (heating surface), besarnya luas permukaan tersebut bergantung dari panjang, ukuran, dan jumlah tube pada alat penukar kalor tersebut. penentuan susunan pipa-pipa tube pada alat penukar kalor sangat prinsip sekali ditinjau dari segi pengoperasian dan segi pemeliharaan.

Page 16: Alat Penukar Kalor ( Heat Exchanger )

Adapun beberapa persyaratan yang harus dipenuhi oleh tube diantaranya:a. Kemampuan memindahkan panas yang tinggi b. Daya tahan terhadap panasc. Daya tahan terhadap korosid. Mampu dibentuk dengan proses panas dan dingin e. Mempunyai sifat plastis yang baik

Page 17: Alat Penukar Kalor ( Heat Exchanger )

Gambar 2.6 Tipe susunan pipa (a) susunan bujur sangkar (b) susunan tube diamond (c) susunan tube segitiga (d) susunan tube segitiga diputar 30o

Page 18: Alat Penukar Kalor ( Heat Exchanger )

ShellShell adalah bahagian tengah alat penukar kalor dan

merupakan rumah untuk tube bundle, diantara shell dan tube bundle terdapat fluida yang menerima atau melepaskan panas sesuai dengan proses yang terjadi. Jenis shell yang banyak dipergunakan adalah jenis shell 1 pass, sedangkan jenis shell 2 pass digunakan apabila kondisi temperatur pada sisi shell dan tube tidak dapat diatasi pada jenis shell 1 pass.

Pertimbangan dilakukan untuk memilih aliran yang dibelah dan aliran yang dibagi untuk mengurangi penurunan tekanan pada sisi shell disebabkan penurunan tekanan, merupakan faktor kontrol dalam perencanaan dan operasi alat penukar kalor.

Page 19: Alat Penukar Kalor ( Heat Exchanger )

Pelat untuk tube ( tube sheet )

Tube sheet (pelat tube) merupakan tempat-tempat untuk mengikat tube yang dilubangi dengan diameter lebih besar dari diameter luar tube, tube dimasukkan kedalam lubang tersebut, lalu diikat.

Page 20: Alat Penukar Kalor ( Heat Exchanger )
Page 21: Alat Penukar Kalor ( Heat Exchanger )

Tube sheet layout

Susunan tube pada pelat berhubungan erat dengan susunan tube pada baffle, dari bentuk dan susunan lubang pada pelat tube sheet dapat diketahui berapa lintasan yang terjadi pada sisi pipa penukar kalor. Disamping itu, susunan tube yang jumlah passnya berbeda maka akan berbeda pula bentuknya. Pada gambar 2.8 diperlihatkan dua jenis pelat yang sering digunakan menurut (Sitompul M, Tunggul, 1993) yaitu:a. Pelat segmen atau pieb. Pelat tube ribbon atau pelat berbentuk pita (ribbon)

Page 22: Alat Penukar Kalor ( Heat Exchanger )

1. Pelat tubr segmen atau pie2. pelat tube berbentuk pita atau ribbon

Page 23: Alat Penukar Kalor ( Heat Exchanger )

 Baffle atau sekat

Buffle atau sekat dipasang pada alat pemindah kalor, memiliki beberapa fungsi yaitu:a. Struktur untuk tube bundleb. Damper untuk menahan atau mencegah terjadinya getaran pada tubec. Alat untuk mengontrol dan mengarahkan aliran fluida yang mengalir diluar tubeBila ditinjau dari segi konstruksinya, sekat ini dapat diklasifikasikan menjadi empat kelompok menurut (Sitompul M, Tunggul. 1993) yaitu:a. Sekat pelat berbentuk segmenb. Sekat batangc. Sekat mendatar atau longitudinal baffle d. Sekat impingement

Page 24: Alat Penukar Kalor ( Heat Exchanger )

1. Sekat Pelat Berbentuk Segmen

• Konstruksi sekat ini terdiri dari bahan pelat yang dilubangi untuk memasukkan tube kedalamnya. Pada pemakaiannya, untuk setiap alat penukar kalor dipergunakan lebih dari satu sekat dengan kata lain beberapa jenis sekat pelat yang sering digunakan yaitu: sekaat segmen tunggal, sekat segmen ganda, sekat segmen triple, sekat cakram dan orifis.

Page 25: Alat Penukar Kalor ( Heat Exchanger )
Page 26: Alat Penukar Kalor ( Heat Exchanger )

2. Sekat Batang (Rod Baffle)

• Pada tipe ini, tube tersebut ditahan pada empat sisi sehingga susunan batang dapat berbentuk bujur sangkar dan bentuk segitiga. Banyaknya aliran fluida pada sisi shell atau diluar tube adalah sangat bergantung pada luas antara tube dengan sekatnya. Untuk itulah maka sekat atau penahan tube dibuat berselang-seling.

Page 27: Alat Penukar Kalor ( Heat Exchanger )

(a) Empat buah sekat penahan rod (b) Empat buah pipa yang ditahan rod (c) Susunan pipa berbentuk bujur sangkar (d) Susunan pipa berbentuk segi tiga

Page 28: Alat Penukar Kalor ( Heat Exchanger )

3. Sekat Mendatar Atau Longitudinal Baffle

• Konstruksi dibuat dari pelat dengan tebal 1/4" untuk ferro 1/8” untuk non-ferro yang dipasang secara bebas pada sebelah shell. Pada gambar 2.11 diperlihatkan sekat longitudinal untuk aliran fluida sebelah sisi shell2 pass untuk fluida 4 pass. Sekat atau baffle ini harus di setel dengan baik terhadap bahagian shell untuk mencegah terjadinya aliran langsung.

Page 29: Alat Penukar Kalor ( Heat Exchanger )
Page 30: Alat Penukar Kalor ( Heat Exchanger )
Page 31: Alat Penukar Kalor ( Heat Exchanger )

4. Sekat Impingment

• Sekat ini dipasang pada aliran masuk fluida kedalam shell dengan tujuan untuk mencegah kecepatan yang tinggi dari aliran fluida masuk ke sisi shell, disamping keuntungan diatas dengan adanya sekat impingment ini akan didistribusikan aliran fluida di sekeliling tube bundle. Warren M. Rohsenow mengklasifikasikan sekat jenis ini menjadi empat jenis, yaitu:

 

Page 32: Alat Penukar Kalor ( Heat Exchanger )

a. Impingment Plate Baffle b. Impingment Rods Baffle c. Nozle Impingment Baffle d. Annular Impingment Baffle

Page 33: Alat Penukar Kalor ( Heat Exchanger )

Ukuaran alat penukar kalorUntuk menentukan ukuran dari alat penukar kalor, maka harus diketahui beberapa hal, seperti diameter nominal, panjang nominal, tipe penukar kalor, dll.

Jadi, dengan mengetahui ketiga besaran diatas, kita dapat dengan mudah menentukan ukuran serta tipe alat penukar kalor itu.beberapa contoh pemberian ukuran dan tipe alat penukar kalor seperti berikut :

• Alat penukar kalor ukuran 19-84 tipe BGU• Artinya, alat penukar kalor tipe bonnet untuk stationary head

dan aliran shell yang split (G), serta tubes adalah berbentuk U . Diameter dalam dari shell atau nominal diameter adalah 19” dan panjang tube 84”

Page 34: Alat Penukar Kalor ( Heat Exchanger )
Page 35: Alat Penukar Kalor ( Heat Exchanger )
Page 36: Alat Penukar Kalor ( Heat Exchanger )

POMPA SENTRIFUGAL ( CENTRIFUGAL PUMP )

Page 37: Alat Penukar Kalor ( Heat Exchanger )

PANDANGAN UMUM TENTANG POMPA SENTRIFUGAL