Heat Exchanger [Alat Penukar Kalor]INTAN DIAN HERYANI

Apa itu Heat Exchanger?• Alat yang dibangun untuk efisiensi

perpindahan panas dari satu medium ke medium lainnya yang dipisahkan oleh dinding yang solid, sehingga tidak ada kontak langsung dan tidak bercampur

• Alat yang membantu perpindahan panas dari fluida panas ke fluida dingin tanpa ada kontak langsung, selalu menggunakan elemen konduksi yang bisasanya dalam bentuk tabung atau lempengan untuk memisahkan dua fluida.

Fungsi Heat Exchanger

Mengontrol sistem atau substansi temperatur

dengan menambah atau menghilangkan energi

termal

Aplikasi• Biasa digunakan

pada :• Pemanas ruangan• mesin pendingin • pembangkit tenaga

listrik• pabrik kimia • pabrik petrokimia• kilang minyak

bumi• pengolahan limbah

• Contoh : Mesin pembakaran internal dimana air sebagai pendingin yang mengalir dalam radiator, udara melalui coil, sehingga air mendinginkan mesin, dan memanaskan udara yang masuk

Tipe - Tipe Heat Exchanger

Heat Exchanger Berdasarkan tipe aliran

Berdasarkan tipe konstruksi

LaminarTurbulen

Coil heat exchanger

Plate heat exchanger

Shell-and-tube heat exchanger

Sipral Heat Exchanger

Aliran Turbulen dan Laminar• Aliran turbulen lebih baik dalam perpindahan panasnya karena

fliuda bercampur• Aliran laminar, proses perpindahan panas bergantung

seluruhnya pada konduktifitas termal dari fluida untuk perpindahan panas dari dalam aliran ke dinding exchanger

• Aliran laminar menghasilkan kerugian kecil, yang hasilnya berbanding lurus dengan kenaikan kecepatan. contohnya : dua kali lipat kecepatan aliran, menggandakan kehilangan tekanan

Tipe aliran pada exchanger dapat ditentukan dengan Reynolds number (NRe)

• Nre = x v x D / • Dimana v = kecepatan

D = Diameter pipa dimana fluida mengalir = masa jenis = viskosotas

• Jika Reynold number < 2.000 maka aliran fluida laminar• jika Reynold number > 6.000 maka aliran fluida sepenuhnya

turbulen

Keseimbangan

Keseimbangan• Panas yang dipindahkan ke fluida dingin harus

sama dengan perpindahan panas dari fluida panas, menurut persamaan berikut :

• Dimana = laju aliran massa per satuan waktu waktu

• Jadi panas yang ditransfer per satuan waktu sama dengan produk dari massa aliran per satuan waktu, panas spesifik, dan suhu berubah

Efektivitas• Perbandingan aktual panas yang ditransfer ke panas yang bisa

ditransfer oleh penukar kalor dengan ukuran tak terbatas

• Cara terbaik untuk membandingkan berbagai jenis penukar kalor

Contoh Efektivitas

• Pada gambar menunjukkan aliran fluida panas yang didinginkan oleh aliran fluida dingin dengann heat exchanger tipe counterflow• Dalam sebuah penukar panas yang

ideal, dengan = 1, keluar suhu aliran panas yang sama dengan yang masuk suhu aliran dingin

Persamaan Heat Exchanger• Tingkat perpindahan panas dari penukar kalor tergantung pada

desain dan sifat dari fluida dua aliran. Karakteristik ini dapat didefinisikan sebagai:

• U = koefisien perpindahan panas keseluruhan, ataukemampuan untuk mentransfer panas antara aliran fluida

A = total luas dinding yang memisahkan dua cairan

= rata-rata perbedaan temperatur efektif antara dua aliran fluida yang lebih panjang pada alat penukar kalor

Thermal Performance• Thermal performance penukar panas diperkirakan dengan

menghitung transfer panas secara keseluruhan koefisien U dan daerah A.

• Temperatur inlet dari dua aliran dapat ditentukan dengan 3 persamaan,

yang mana delta T log menggunakan rata-rata aritmatik, dan keseimbangan energi panas dalam setiap aliran.

Tipe Heat Exchanger

• Diameter kecil• Panjang tabung

konsentris ditempatkan dalam tabung yang lebih besar• Tabung gabungan

yang melengkung dalam heliks. • Tipe ini sistemnya

kuat, mampu menangani tekanan tinggi dan • Perbedaan

temperatur yang luas.

kelebihan :• Murah• Kecepatan aliran lebih tinggi• Bilangan reynolds lebih tinggi• cocok untuk aliran rendah

kekurangan :• Area perpindahan panas nya kecil

sehingga kinerja termal buruk

Coil heat exchanger [Penukar Kalor Jenis Kumparan/koil]

-Aplikasi :- biasanya digunakan untuk membentuk suatu suhu tetap untuk

aliran proses-sampel sebelum melakukan pengukuran. - Digunakan untuk mengkondensasikan suhu tinggi aliransampel

• Satu atau lebih bentuk spiral, bare tube coils yang tertutup shell dan dilas baja. • Tidak bisa

mendinginkan cairan dibawah 3° C

Aplikasi• mendinginkan bir

dan minuman lain dalam bar, dalam kasus lain minuman sering precooled untuk beberapa tingkat sebelum masuk chiller.

Tipe Heat Exchanger Shell an coil collers

• Terdiri dari seikat tabung sejajar yang memberikan transfer panas, permukaannya memisahkan dua aliran fluida

• Pada bagian tube-side Fluida melewati secara aksial melalui bagian dalam tabung;

• Pada bagian shell-side• Fluida melewati bagian luar tabung.

• Pada bagian Baffles Sekat luar dan tegak lurus pada tabung, berbentuk melintang dan menyokong tabung

• Tube side menutup ujung tabung, memastikan pemisahan dua aliran

Kelebihan• Thermal performance lebih tinggi dari tipe

penukar kalor jenis coil• Tekanan lebih tinggi dari penukar kalor jenis

pelat• efisiensi yang tinggi, • memerlukan tempat yang minim • mudah dirawat • mudah beradaptasi hampir semua tipe liquid

chilling

Kekurangan :• Kinerja termal [thermal performance] lebih

rendah dari tipe penukar kalor jenis pelat• Tekanan lebih rendah dari penukar kalor jenis

coil

Tipe Heat Exchanger Shell and tube

• Terdiri dari pelat ganda, tipis, sedikit terpisah yang memiliki permukaan yang sangat besar dan bagian-bagian aliran fluida untuk perpindahan panas.

Kelebihan • Koefisien perpindahan

panas tinggi• Area perpindahan

panas luas• penurunan tekanan

rendah• Efektivitas tinggi• mudah di bongkar

pasang untuk kepentingan pembersihan, dan inspeksi.

• Tipe ini cocok di aplikasikan pada sistem refrigerasi

Tipe Heat Exchanger Plate heat exchanger

kekurangan - Kemampuan tekanan rendah- Ada banyak jenis exchanger plate yang permanen atau tipe close,

• Menggabungkan heat exchanger plate dan teknologi heat exchanger shell & tube. • Di tengah-tengah

dari heat exchanger ada satu plate yang dilas melingkar dibuat dengan menekan dan memotong pelat bulat dan di las secara bersamaan.

Tipe Heat Exchanger Plate & shell heat exchanger

Kelebihan• transfer panas tinggi, • tekanan tinggi, • suhu operasi yang tinggi, • ukuran yang ringkas, • penyumbatan yang rendah • suhu pendekatan dekat. • aman terhadap kebocoran pada tekanan dan suhu tinggi

•Heat exchanger menggunakan intermediate fluida atau tempat 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 yang berputar melalui cairan panas dan dingin, dan heat exchanger fluida.

Adiabatic wheel heat exchangerTipe Heat Exchanger

•Heat exchanger ini dapat digunakan baik untuk memanaskan cairan hingga menguap (atau mendidih) atau digunakan sebagai kondensor untuk mendinginkan uap dan mengkondensasi ke cairan.

Tipe Heat Exchanger Heat exchanger perubah fasa

Aplikas• Reboilers digunakan untuk memanaskan umpan masuk untuk menara penyulingan

• Pembangkit tenaga listrik yang memiliki uap yang digerakkan turbin biasanya menggunakan heat exchanger untuk mendidihkan air menjadi uap.

• Heat exchanger atau unit serupa untuk memproduksi uap dari air yang sering disebut boiler atau generator uap.

• Bentuk (gulungan) tabung helik (atau seperti obat nyamuk)

• Jarak antara lembar saluran spiral dijaga dengan menggunakan paku pengatur jarak yang dilas sebelum bergulung.

• Begitu paket spiral utama telah di gulung. Alternatif atas dan bawah yang dilas dan setiap ujungnya ditutup oleh penutup berbentuk kerucut pipih.

• Hal ini menjamin tidak ada percampuran dua cairan akan terjadi. Jika ada kebocoran akan ke bagian berisi fluida yang sama.

Tipe Heat Exchanger

Spiral Heat Exchanger (SHE)

Kelebihan• efisien terhadap ruang/tempat• mudah untuk perbaikan dalam kinerja • lebih murah rendah biaya modal • rendah biaya energi.

Aplikasi• Biasanya pada Pasteurisasi,• pemanasan bioreaktor, • endinginan limbah dan lainya