HEAT EXCHANGER STANDARDS

Double pipe HEAT EXCHANGERPresented byIchwan Sangiaji R.S1106019924G. M. Widhi K1106011572RatnaDewi Verina S1106070893Galih Mery 1206314610Candra Nugraha1106052972Achmad Fathony1106007602Yogiswara Paramatatya 1106070804Apa itu HE?Heat Exchanger(HE) adalah alat yang digunakan untuk memindahkan panasantara dua fluida yang berbeda suhu melalui sebuah penghantar media panas.Heat exchangerbisa berfungsi sebagai pemanas dan pendingin. Biasanya, medium pemanas yang dipakai adalah air yang dipanaskan sebagai fluida panas dan air biasa sebagai air pendingin (cooling water).Heat Exchangerdapat berfungsi sebagaiheater,cooler,condensor,reboiler, maupunchiller. Penukar panas dirancang sebisa mungkin agar perpindahan panas antar fluida dapat berlangsung secara efisien. Pertukaran panas terjadi karena adanya kontak, baik antara fluida terhadap dinding yang memisahkannya maupun keduanya bercampur langsung .Tujuan dari Perpindahan Panas1.MemanaskanMenaikan suhuMerubah fase (Menguapkan, melarutkan, melelehkan)

2.MendinginkanMenurunkan suhuMerubah fase (Mengembunkan, membekukan)Macam macam Heat ExchangerDouble Pipe Heat ExchangerPlate and Frame Heat ExchangerShell and Tube Heat ExchangerAdiabatic Wheel Heat ExchangerPillow Plate Heat ExchangerDynamic Scraped Surface Heat ExchangerDouble Pipe Heat ExchangerSalah satu jenis penukar panas adalah susunan pipa ganda. Tipe ini merupakan alat penukaran panas yang paling sederhana, double pipe heat exchanger dapat digunakan untuk aliran berlawanan arah atau aliran searah, baik dengan cairan panas atau cairan dingin.

Fluida mengalir dalam dua bagian yaitu fluida yang satu mengalir di dalam pipa, dan 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.Perpindahan kalor yang terjadi pada fluida adalah proses konveksi, sedangkan proses konduksi terjadi pada dinding pipa. Kalor mengalir dari fluida yang bertemperatur tinggi ke fluida bertemperatur rendah.

Kelebihan Double Pipe Heat ExchangerMampu untuk beroprasi pada tekanan yang tinggi Fleksibel dalam berbagai aplikasi dan pengaturan pipa, Dapat dipasang secara seri atau paralel, Mudah bila kita ingin menambah luas permukaannya dan Kalkulasi design mudah dibuat dan akurat.Kekuragan Double Pipe Heat ExchangerKapasitas perpindahan panasnya sangat kecil, Mahal, dan Digunakan untuk fluida yang berjumlah sedikit yang akan dipanas kan atau dikonsdensasikan.Double pipe merupakan bentuk paling sederhana dari alat penukar panas heat exchanger double-pipe terdiri dari pipa yang berjalan dalam pipa lain yang lebih besar. Transfer panas terjadi antara fluida yang mengalir di dalam pipa lebih kecil dan cairan dalam ruang antara dua pipa, melalui permukaan pipa yang lebih kecil. Sebuah heat exchanger pipa ganda mentransfer panas dari satu media ke yang lain, biasanya dalam ruang pemanas, pendingin atau pembangkit listrik. Sebuah penukar panas pipa ganda mengandung salah satu pipa kecil dalam pipa yang lebih besar atau beberapa pipa kecil dalam sebuah pipa besar

fluida pendingin melewati ruang antara bagian dalam pipa luar dan di luar pipa dalam, sementara air dipanaskan melewati pipa dalam.

TIPE DOUBLE PIPE HEAT EXCHNAGERHeat exchangers double-pipe dibagi beberapa tipe dengan tinjauan alirannya, yaitu: Parallel-flow Counter-flow Cross-flowDivided-flowSplit-flow

Hal yang diperhitungkanHeat transfer mechanism Degree of surface compactnessHeat transfer typeFlow arrangement Number of passesConstruction

Penentuan luas permukaan perpindahan panas yang diperlukan untuk desain pipa penukar panas ganda dapat dilakukan dengan menggunakan persamaan dasar penukar panas: Q = UA Tlm, di mana:

Q adalah laju perpindahan panas antara dua cairan dalam penukar panas di Btu / hr, U adalah koefisien perpindahan panas keseluruhan di BTU/hr-ft2-oF, A adalah luas permukaan perpindahan panas di ft2, dan Tlm adalah log berarti perbedaan suhu di oF, dihitung dari suhu inlet dan outlet dari kedua cairan. Setelah penentuan perpindahan panas luas permukaan yang diperlukan, diameter dan panjang pipa batin dapat dipilih dan kemudian diameter pipa luar, dan pada akhirnya, panjang dari Heat Exchanger dapat ditentukan

Rules of ThumbSuatu alat perpindahan panas dinilai mampu berfungsi dengan baik untuk penggunaan tertentu, apabila memenuhi dua ketentuan berikut :memindahkan panas sesuai dengan kebutuhan prosesPressure Drop (P) untuk masing-masing aliran tidak melebihi batas yang tersedia. Harga P biasanya adalah :# Untuk aliran liquida : maksimal (P) = 5 10 Psi# Untuk aliran uap-gas: maksimal (P) = 2 PsiKarena yang dirancang adalah alat perpindahan panas, maka perlu dicari dimensi atau ukuran peralatan tersebut. Ukuran alat tersebut berkaitan erat dengan luas permukaan panas atau heating surface. Persamaan perpindahan panas yang berkaitan dengan dimensi atau luas perpindahanQ = U A t

Penentuan jenis double pipe heat exchanger ini berdasarkan besarnya nilai A. Jika nilai A < 120 ft2, maka heat exhanger jenis Double pipe dapat digunakan.

HEAT EXCHANGER STANDARDSASTM A179/A179M 90a (Reapproved 2005)

STANDARD SPECIFICATION FOR SEAMLESS COLD-DRAWN LOW-CARBON STEEL HEAT EXCHANGER AND CONDENSER TUBE

ASTM A179/A179M 90a (Reapproved 2005) :TABUNG HARUS DI PANASKAN PADA SUHU 1200 Of (650Oc) ATAU LEBIH TINGGIHEAT TREATMENTBahan baja pembuat tabung harus memenuhi persyaratan komposisi berikut:Carbon, %0,006 0,18mangan, %0,27-0,63fosfor, max, %0,0035sulfur, max, %0,0035CHEMICAL COMPOSITIONTABUNG HARUS MEMILIKI ANGKA KEKERASAN TIDAK MELEBIHI 72 HRBHARDNESS REQUIREMENTTENSILE STRENGTH, MIN, [MPA]325YIELD STRENGTH [MPA]180ELONGATION IN 2, MIN, %35TENSILE PROPERTIESProsedur Perancangan DPHE1. Material dan heat balance

dimana T1 dan T2 = suhu aliran panas masuk dan keluar, t1 dan t2 = suhu aliran dingin masuk dan keluar2. Menghitung LMTD

3. Menghitung suhu caloric, Tc dan tc dari persamaan dan grafik 17 kern

Prosedur Perancangan DPHE

Inner Pipe :4. Menghitung Flow Area, ap = D4/4, ft2

5. Menghitung Mass Velocity, Gp = w/ap, lb/(hr)(ft2)

6. pada Tc atau tc (bergantung dengan fluida yang melewati inner pipe), = lb/(ft)(hr) = centipoise x 2.42

7. Menghitung nilai Reynold, Rep= DGp/

8. Mencari nilai Heat Transfer Factor (jH) Dengan menggunakan nilai Re dan L/D pipa, dapat dicari nilai jH pada gambar 24 kern

9. Mencari nilai hi dan hiononviscous fluid, =1

Annulus :4. Menghitung Flow Area, aa = (D22 D12)/4, ft2 Equivalent diameter

5. Menghitung Mass Velocity, Ga = w/aa, lb/(hr)(ft2)

6. pada Tc atau tc (bergantung dengan fluida yang melewati inner pipe), = lb/(ft)(hr) = centipoise x 2.42

7. Menghitung nilai Reynold, Rea= DeGa/

8. Mencari nilai Heat Transfer Factor (jH) Dengan menggunakan nilai Re dan L/D pipa, dapat dicari nilai jH pada gambar 24 kern

9. Mencari nilai hononviscous fluid, =1

10. Menghitung Clean Coefficient of heat transfer

11. Menghitung Design Coefficient of heat transfer

12. Menghitung Required Surface

13. Evaluasi Pressure Drop - Inner Pipe : - Annulus:*Menghitung Fouling Factor* Menghitung Diameter, Re

* Menghitung Pressure Drop, ft* Menghitung Fouling Factor

* Menghitung Pressure Drop, psi* Menhgitung Pressure Drop

Double Pipe HE-Contoh PerhitunganContoh 6.1 Double Pipe Benzena-Toluena Exchanger (Kern, Process Heat Transfer, 1965)Sebuah penukar panas pipa ganda counter flow dirancang untuk memanaskan benzena dari temperatur 80 hingga 120 F menggunakan toluena panas sehingga menjadi dingin yaitu 160 hingga 100 F. Spesifik Gravity pada 68 F masing-masing adalah 0.88 dan 0.87. Properti fluida lainnya daoat ditemukan pada lampiran. Fouling factor untuk sistem tersebut adalah 0.001 untuk masing-masing aliran dan batas maksimal pressure drop yang diizinkan adalah 10 psi. Tentukan jumlah hairpins yang dibutuhkan untuk untuk sistem tersebut (panjang setiap pipa adalah 20 ft dengan diamater 1 -in IPS)

Double Pipe HE-Contoh Perhitungan (cont)Double Pipe HE-Contoh Perhitungan (cont)Langkah yang digunakan untuk menghitung jumlah hairpin yang dibutuhkan adalah:1. Menghitung T rata-rata fluida panas dan fluida dingin. Untuk Fluida dingin

Untuk Fluida panas

2. Menghitung tinjau heat balance nya.

c untuk benzena: 0.425 btu/lb.Fc untuk toluena : 0.44 btu/lb.F dari lampiranHeat balance untuk fluida dingin:

Heat balance untuk fluida panas:

Sehingga laju toluena yang dibutuhkan adalah 6330 lb/hr

Double Pipe HE-Contoh Perhitungan (cont)3. Menghitung LMTD

Sehingga:

4. Menghitung flow area dari HEUntuk pipa Luar (anulus) Untuk pipa dalam

Oleh karena flow area anulus lebih kecil maka fluida yang lajunya lebih kecil yaitu toluena diposisikan di anulus dan benzena di pipa dalamDouble Pipe HE-Contoh Perhitungan (cont)5. Menghitung nilai koefisien perpindahan panas konveksi (h)Nilai h dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan empiris sieder and tate, sebagai berikut:

Keterangan:C: Kapasitas panas (lampiran gambar 2, buku kern) : Viskositas fluida (lampiran gambar 14, buku kern)k: koefisien perpindahan panas konduksi ( tabel 4, buku kern)Jh: koefisien yang didapat dengan mengkorelasikan nilai Re (lampiran gambar 24, buku kern)

Double Pipe HE-Contoh Perhitungan (cont)Menghitung nilai viskositas dari fluida

Double Pipe HE-Contoh Perhitungan (cont)Menghitung nilai JH

Double Pipe HE-Contoh Perhitungan (cont)

Double Pipe HE-Contoh Perhitungan (cont)6. Menghitung panjang pipa yang dibutuhkanSehingga oleh karena panjang pipa yang dibutuhkan adalah 116 ft, maka dibutuhkan 6 buah pipa (6 x 20 ft = 120 ft), maka dibutuhkan 3 hairpins (masing-masing hairpin menyambung 2 pipa)

Double Pipe HE-Contoh Perhitungan (cont)6. Menghitung pressure drop yang dihasilkan

Aplikasi Double Pipe HESkala LaboratoriumIndustri MakananIndustri PetrokimiaBinary Cycle Geothermal

Cairan pendingin biasannya apa? Cairan panas itu apa? Pemilihan bahan untuk korosi?Double pipe tekanan tinggi kenapa bisa?Penggunaan suhu caloric.