REKAYASA PENUKAR KALOR DESIGN SHELL and TUBE

Nama: RHO NATTA MATAHARINPM: 1006771636

PROGRAM STUDI TEKNIK MESINDEPARTEMEN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIADEPOK2015

PENDAHULUAN

Alat penukar kalor (APK) merupakan suatu instrument yang digunakan untuk menukark energi dalam bentuk panas antara dua atau lebih fluida yang berbeda temperatur yang dapat terjadi melalui kontak langsung maupun secara kontak tidak langsung. Fluida yang bertukar energi dapat berupa fluida yang sama fasanya (cair ke cair atau gas ke gas) atau dua fluida yang berbeda fasanya. Ada berbagai macam alat penukar kalor berdasarkan bentuknya antara lain :1. Alat Penukar Kalor Shell dan Tube2. Alat Penukar Kalor Coil dan Box3. Alat Penukar Kalor Double dan Pipe4. Alat Penukar Kalor tipe PlateAlat penukar kalor sangat berpengaruh dalam industri terhadap keberhasilan keseluruhan rangkaian proses, karena kegagalan operasi alat ini baik akibat kegagalan mekanikal maupun opersional dapat menyebabkan berhentinya operasi unit. Makasuatu alat penukar kalor ( Heat exchanger) dituntut untuk memiliki kinerja yang baik agar dapat diperoleh hasil yang maksimal serta dapat menunjang penuh terhadap suatu operasional unit. Salah satu karakteristik unjuk kerja dari penukar panas ini adalah efektivitas penukar panas. Umumnya, APK yang digunakan pada penukaran kalor antara sesama media fluida cair adalah APK tipe shell and tube (selongsong dan pipa). Selain jenis ini,terdapat APK jenis plat dan double pipe,namun yang paling sering digunakan pada industri adalah jenis shell and tube.Dalam laporan ini penulis melakukan design dan rating suatu APK tipe shell and tube dengan kondisi yang ditetapkan serta berdasarkan standar yang sudah ada,untuk ini menggunakan standar acuan TEMA (STANDARDS OF THE TUBULAR EXCHANGER MANUFACTURERS ASSOCIATION 2007 edisi ke-9). Software yang digunakan adalah HTRI (Heat Transfer Research, Inc) agar hasil perancangan didapat dengan mudah dan tepat. Inti dari tulisan ini adalah menjelaskan cara dan analisa perancangan APK shell and tube pada suatu kondisi yang ditetapkan secara jelas dan dilakukan langkah demi langkah.Metode yang digunakan adalah metode asumsi dan iterasi menggunakan software HTRI. Yang dimaksud disini adalah,penulis terlebih dahulu membuat asumsi-asumsi agar dapat memperbaiki masalah saat running sitem APK. Masalah yang ada akan dianalisa,diperbaiki dan dilakukan iterasi (pendekatan) untuk mendapatkan rancangan yang paling optimal sesuai dengan parameter software. Thapan awalnya adalah design dengan penetapan asumsi dimensi dan kondisi operasi,lalu dilanjutkan rating yang merupakan penilaian pada APK setelah bekerja dengan optimal sesuai tetapan asumsi.Hasil yang diinginkan adalah design suatu APK shell and tube yang sesuai dengan kondisi operasi yang optimal, sesuai tetapan standar dan berdimensi lengkap. Ditambahkan juga analisa pemecahan masalah saat iterasi hingga akhirnya didapat hasil dimensi APK yang lengap dan siap untuk dilakukan proses manufakturnya secara nyata.

DASAR TEORI PERANCANGAN

APK adalah suau peralatan yang digunakan untuk memindahkan atau mentransfer energi panas diantara suatu permukaan solid atau berupa fluida atau antara partikel padat dan cairan dengan suhu yang berbeda dan dalam kontak langsung maupun tidak langsung secara thermal. Aplikasi yang umum untuk penukar panas ini umumnya melibatkan evaporasi atau kondensasi dari satu atau multi aliran fluida. Pada industri pengolahan minyak dan gas bumi masalah perpindahan energi panas adalah hal yang biasa dilakukan. Perpindahan panas dilakukan menggunakan APK yaitu instrumen mekanik yang digunakan untuk memindahkan energi panas dari fluida dengan temperatur lebih tinggi ke fluida yang bertemperatur lebih rendah secara langsung maupun tidak langsung.

Pada proses pengolahan minyak jenis APK yang umum digunakan adalah jenis shell and tube (selongsong dan pipa). APK ini dipergunakan sebagai alat pemanas atau pendingin fluida proses maupun produk yang akan disimpan dalam tangki timbun. Penggunaan APK jenis shell and tube memiliki beberapa keunggulan,diantaranya:

1.Memberikan luas permukaan perpindahan panas yang besar dengan bentuk atau volume yang kecil2.Baik digunakan dalam operasi yang melibatkan adanya pressure (tekanan)3.Dapat dibuat dari berbagai jenis material sesuai dengan fluida yang mengalir didalamnya,juga sesuai dengan suhu serta tekanan yang digunakan dalam operasi4.Mudah dibersihkan5.Konstruksi yang sederhana dan pemakaian ruangan yang relatif kecil6.Prosedur pengoperasian yang mudah dimengerti dan dilakukan7.Konstruksinya yang tidak merupakan suatu kesatuan utuh,sehingga relatif lebih mudah dalam pengangkutan atau pemindahan instrumen.

Konstruksi APK jenis shell and tube secara umum memiliki 4 bagian yang dirancang sesuai dengan kebutuhan sesuai standar yang ditetapkan TEMA (Tubular Exchanger Manufactures Association). Standarisasi ini bertujuan untuk melindungi para pemakai dari bahaya kerusakan atau kegagalan alat, karena alat ini beroperasi pada temperature dan tekanan yang tinggi. Didalam standar mekanik TEMA, terdapat dua macam kelas heat Exchanger, yaitu : 1.Kelas R, yaitu untuk peraalatan yang bekerja dengan kondisi berat, misalnya untuk industri minyak dan kimia berat. 2.Kelas C, yaitu yang dibuat untuk general purpose, dengan didasarkan pada segi ekonomis dan ukuran kecil, digunakan untuk proses-proses umum industri.3.Kelas B, yaitu untuk service proses kimia (Chemical Process Service)

4 bagian utama dari shell and tube adalah sebagai berikut: a. Front Stationary Head (bagian depan yang tetap) b. Shell (bagian badan)c. Rear End Head (bagian ujung belakang)d. Tube-bundles (bagian pipa)

KONSTRUKSI ALAT PENUKAR KALOR SHELL and TUBE

Standar dalam perancangan dan konstruksi untuk APK shell and tube yang digunakan adalah TEMA (Turbular Exchanger Manufacturers Association) seperti yang telah dijelaskan sebelumnya. Berikut adalah tabel tipe standar dari stationary head, shell dan rear end head sesuai standarisasi acuan TEMA:

Tema tidak memberika kode yang digunakan pada Tube, kode hanya diberikan pada bagian stationary head, badan dan rear end head. Hal ini disebabkan penggunaan pipa standar yang memiliki ukuran dan kode yang umum, namun pada tube-bundless terdapat 2 jenis tipe yaitu tipe straight (lurus) dan tipe-U.

Jenis Shell and Tube ini merupakan jenis yang paling banyak digunakan dalam industri perminyakan. Alat ini terdiri dari sebuah shell (tabung/slinder besar) dimana didalamnya terdapat suatu bandle (berkas) pipa dengan diameter yang relative kecil. Satu jenis fluida mengalir didalam pipa-pipa sedangkan fluida lainnya mengalir dibagian luar pipa tetapi masih didalam shell. APK Shell and Tube juga dapat 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 APK shell and tube dipasang sekat (buffle). Ini bertujuan untuk membuat turbulensi aliran fluida dan menambah waktu tinggal (residence time), namun pemasangan sekat akan memperbesar pressure dropoperasi dan menambah beban kerja pompa, sehingga laju alir fluida yang dipertukarkan panasnya harus diatur. Fungsi lain dari Buffle adalah untuk mengatur aliran lewat shell sehingga turbulensi yang tinggi akan diperoleh, menahan struktur tube bundle dan menahan atau mencegah terjadinya getaran pada tube

Ada beberapa fitur desain termal yang akan diperhitungkan saat merancang pipa(tube) pada APK jenis shell and tube,yaitu: a.Diameter pipaMenggunakan tabung berdiameter kecil membuat APK lebih baik secara ekonomis dan lebih kompak. Namun, memungkinkan terjadinya fouling serta pressure drop yang tinggi pada aliran fluida didalam APK dan ukuran kecil membuat proses pembersihan menjadi lebih sulit. Sehingga untuk menentukan diameter tabung, perlu diperhatiakn ruang yang tersedia, biaya dan sifat fouling dari fluida yang digunakan. Ukuran diameter tube didasarkan pada diameter luarnya yang berukuran sama atau lebih dari 14,sedangkan untuk ukuran dibawah 14 maka diameter tube ditentukan oleh diameter nominalnya. Ukuran pada pipa dibagi dalam 3 jenis ukuran sesuai dengan range diameter tube yaitu, 1. (0,5 sd 1,5) dengan kenaikan diameter setiap 1/162. (1,625 sd 4) dengan kenaikan diameter setiap 1/83. (4 sd 9) dengan kenaikan diameter setiap 0,25

b.Ketebalan pipaKetebalan dinding pipa biasanya ditentukan untuk memastikan: 1.Daya tahan terhadap korosi,erosi dan panas2.Ketahanan terhadap getaran aliran yang diinduksikan serta kekuatan axial3.Kemapuan heat transfer yang tinggi4.Mampu dimanufakstur dengan proses dingin ataupun panas5.Sifat plastis yang baikKadang-kadang ketebalan pipa ditentukan oleh perbedaan tekanan maksimum pada dinding pipa. Ketebalan tube juga memiliki standar tersendiri yang didasarkan pada BWG (Birmingham Wire Gage) dengan penomoran skala 0 hingga 24.

c.Panjang pipaAPK biasanya lebih murah dengan diameter shell yang lebih kecil dan panjang tabung panjang. Namun, ada banyak keterbatasan untuk ini, diantaranya adalah kepastian tersedianya tube dengan panjang dua kali yang dibutuhkan (sehingga tabung dapat ditarik dan diganti). Juga, bahwa tube yang tipis sulit untuk diambil dan diganti. Oleh karena itu dianjrkan penggunaan panjang pipa standar yaitu 1.83 m, 2.44 m, 3.66 m, 4.88 m, 6.10 m, serta 7.32 m

d.Tube pitchSaat mendesain pipa(tube), perlu dipastikan bahwa ukuran tube pitch (jarak pusat antar tube) tidak kurang dari 1,25 kali diameter luar pipa. Untuk proses pembersihan,perlu ditambahkan 0,25 (6,4mm). Saat diameter tube 5/8 (15,9mm) atau kurang,persambungan antara tube-to-tubesheet akan berekspansi,maka jarak minimum dapat dikurangakan menjadi 1,20 kali dari diameter luar. Saat akan dilakukan pembersihan dengan diameter shell sebesar 12 (305mm) atau kurang maka perlu ditambahkan cleaning lanes sebesar 3/16 (4,8mm) sedangkan untuk diameter shell yang lebih besar dari 12 (305mm) maka cleaning lanes minimal yang perlu ditambahkan adalah sebesar 0,25 (6,44mm).

Untuk pemilihan material tube,parameter utamanya adalah thermal conductivity agar dapat memindahkan panas dengan baik. Panas pada APK ditransfer dari suatu sisi yang panas menuju sisi yang dingin melalui tabung, maka terjadi perbedaan temperature sepanjang sisi tube. Karena terdapat sifat ekspansi yang berbeda-beda pada material tube secara thermal pada berbagai temperature,akan muncul sifat thermal stresses selama operasi. Material tabung juga harus sesuai dengan sifat fluida yang digunakan sebagai media(temperature, tekanan, pH, dan lain-lain) untuk menghindari hal-hal semacam korosi. Diperlukan pemilihan seksama atas material yang kuat, memiliki thermal conductive yang tinggi, corrosion resistant yang baik, material tabung bermutu tinggi yang secara khas berbahan metal. Pilihan material tabung yang buruk bisa mengakibatkan suatu kebocoran melalui suatu tabung antara sisi shell dan tube yang menyebabkan fluida yang lewat terkontaminasi dan kemungkinan hilangnya tekanan. Material yang biasa digunakan untuk tube adalah baja karbon, baja campuran, baja nikel, aluminium dan alloy serta tembaga dan alloy.

Design pada shell sesuai standar TEMA adalah:1. Shell dengan aliran satu laluan (TIPE E)2. Shell dengan aliran dua laluan dan sekat longitudinal (TIPE F)3. Shell dengan aliran terpisah/split glow (TIPE G)4. Shell dengan aliran ganda/double split flow (TIPE H)5. Shell dengan aliran yang dibagi/split flow (TIPE J)6. Shell dengan aliran ceret/kettle flow (TIPE K)7. Shell dengan aliran silang/cross flow (TIPE X)

Yang paling umum digunakan adalah TIPE E karena alasan ekonomis yang murah dan sederhana. Ttipe ini dapat digunakan untuk fluida fase tunggal dan tube laluan tunggal sehingga diperoleh aliran berlawanan yang nominal. TIPE F dapat digunakan untuk susunan tube dua laluan dengan buffle/sekat jenis longitudinal. TIPE J digunakan pada aplikani dengan pressure loss yang rendah seperti pada kondisi vakum. Untuk aplikasi tekanan yang sangat rendah dan tidak memerlukan buffle digunakan TIPE X.Aliran pada shell memiliki lebih dari satu laluan apabila perbedaan suhu shel and tube tidak mampu diatasi oleh satu laluan fluida atau ukuran yang sangat besar apabila dipaksa menggunakan satu laluan fluida. Pertimbangan untuk menggunakan aliran yang dibagi adalah untuk mengatasi pressure loss. Dalam segi manufaktur,umumnya shell dapat dibuat dari pipa atau plat yang telah diproses rolling.

DASAR-DASAR PERANCANGAN APK SHELL and TUBE

Design APK shell and tube melibatkan berbagai pertimbangan baik dari segi operasi seperti kapasitas APK, kontinuitas kehandalan serta keselamatan dalam operasi. Sedangkan pada aspek mekanikal meliputi Scope dan persyaratan umum, Tubes, Shells dan Cover, Baffles dan Support Plates, Floating End Construction, Gaskets, Tubesheets, Flexible Shell Elements, Channel,covers,and Bonnets, Nozzles dan End Flanges and Bolting yang dijelaskan secara rinci pada TEMA sec. 5.

Merupakan keputusan dari masing-masing produsen untuk mendesign standar diameter shell APK namun mengacu pada TEMA agar lebih ekonomis dan memiliki ciri khas dalam manufakturnya. Diameter dalam shell harus mengikuti spesifikasi yang ditetapkan oleh ASTM/ASME untuk pipe shell,sedangkan untuk plate shell diameter dalamnya tidak boleh melebihi 1/8 (3,2mm). Untuk ketipisan shell diatur dalam Code Design Formula diikuti dengan corrosion allowance seperti yang ditunjukkan tabel dibawah ini. Ketebalan shell cover sebelum setidaknya harus sama dengan ketebalan shell seperti yang ditunjukkan dalam tabel yang berlaku .

Untuk bagian stationary head,terdapat beberapa jenis pilihan yaitu TIPE A (cannal), TIPE B (bonnet) dan TIPE C (topi). Jika menggunakan media fluida bersih dapat memilih TIPE B karena pembersihan bagian dalamnya harus melepaskan secar keseluruhan. Sedangkan untuk TIPE A dan C dapat dilakukan pembersihan hanya dengan melepaskan tutupnya,namun Untuk TIPE C,head menyatu dengan tube feet sehingga kebocoran pada bagian stationary head dapat diminimalisir.

Pada rear end head terdapat beberapa pilihan sebagai berikut:

1.Fixed TubeSheet atau Fixed Head (Type L, M, atau N)Pada type ini kedua tubsheet dilaskan ke shell membentuk sebuah Box, oleh karma itu terkadang type ini disebut Box-type Exchanger.Karena tube bundle tidak dapat dilepaskan maka pembersihan bagian luar pipa dilakukan dengan metoda chemical. Penggunaan fixed tubesheer terbatas, dimana fluida yang melewati shell side harus benar benar bebas dari kotoran, fluida yang tidak bebas dari kotoran dimungkinkan mengalir melalui tube side.Di sini tidak memungkinkan melepaskan dan mengganti tube bundle tampa memotong shell, akan tetapi penggantian tube secara individual dapat dilakukan dengan menggunakan spesial tube cutters dan extractors.Pada kontruksinya shell barrel dan tubesheet harus dibuat dari metal yang dapat dilaskan secara langsung antara satu dengan lainya seperti steel - steel, tidak dapat dilakukan dengan steel - aluminium ataupun steel - brass.Alternative untuk mengatasi persoalan incompatible metal tersebut mungkin dapat dilakukan dengan melaskan flange pada masing masing ujung shell dengan material yang sama dengan shell, dan kemudian bolting dengan tubesheet dengan menggunakan gasket yang sesuai.Fixed Tubesheet Exchanger memiliki kelebihan yang penting yaitu tidak adanya internal joint sehingga sumber sumber kebocoran dari fluid yang satu ke yang lain dapat diminimalisir.2.U Tube atau Hairpin (type U)Type U Tube hanya memiliki satu tubesheet dengan masing masing tube bisa dilepaskan dari shell, dilain hal juga sangat memungkinkan untuk memindahkan tubeside dan shell side secara terpisah.Bagian permukaan luar dan permukaan dalam tube dapat dibersihkan dengan metode chemical.Pada type ini, fluida yang malewati tube side musti fluida yang bebas dari kotoran, fluida yang tidak bebas kotoran dimungkinkan untuk melewati shell side.Meskipun U tube dibentuk dari tube yang masing masing identik, akan tetapi terdapat masalah yang essensial dimana hanya tube dengan radius arc atau yang bagian tepi yang dimunginkan untuk diganti jika terjadi kebocoran, sedangkan untuk tube yang terkurung dibagian dalam musti di Plug.3.Split-backing-ring Floating Head (Type S)Satu tubesheet fix dengan baik pada shell dan tubesheet satunya terapung, dan dimungkinkan untuk memindahkan secara terpisah antara shell side dan tube side, serta seluruh tube bundle dapat dilepas. Untuk memisahkan antara fluida pada shell dengan fluida yang melewati tube side, maka dipergunakan flanged cover yang dibautkan pada split backing ring pada sisi lain tubesheet.Akses ke tube end pada stationary end hanya dapat dilakukan dengan melepaskan head cover, sedangkan akses ke tube end pada floating head end dilakukan dengan melepas shell cover, split back ring dan floating head cover.Ada internal joint pada type ini sehingga membutuhkan design yang sangat hati hati dan cermat.4.Pull through floating head (Type T)Pada konstruksinya, Pull through floating head mirip dengan type split backing ring, akan tetapi pada pull through floating head covernya dibautkan secara langsung pada floating tubesheet.Kelebihan tipe ini adalah, memungkinkan untuk melepas tube bundle tampa harus melepaskan shell dan head cover.

5. Outside Packed Floating Head (Type P)Dapat menampung ekspansi dari tube,namun diperlukan ketelitian dalam penyetelan gasket,sehingga tipe ini dapat digolongkan sebagai APK yang mahal dari segi ekonomi.6..Packed Lantern ring floating head (Type W)Packing ring dipasang antara sisi luar floating tubesheet dengan sisi rear head flange untuk menetapkan pemisah antara fluida yang mengalir melalui shell side dengan fluida yang melalui tube side.Pemakaian type ini terbatas hanya pada non-lethal service dan untuk tekanan yang rendah.

Berdasarkan design TEMA (tubular exchanger manufacturers association), baffle didesain dgn memotong sebagian drnya utk memberikan window agar fluida bisa melewatinya. Sederhananya, desain TEMA adalah segmental baffle, baik itu satu segment, dua segment, maupun tiga segment, seperti gambar dibawah ini:

Single segmental baffle (baffle satu segment) beroperasi dgn baik untuk proses satu fasa dan memberikan cross flow heat transfer (across the tube) yg lbh besar drpd longitudinal heat transfer (through the windows). Akan tetapi, baffle jenis ini mungkin tidak akan efektif utk liquid yg sgt viscous di mana aliran tidak mengalami turbulensi dan adanya bypass yg membuat efisiensi heat transfer nya menurun. Keuntungan utama dr baffle jenis single segmental ini adalah heat transfer rate yg tinggi krn aliran cross flownya. Kerugian utamanya adalah pressure drop yg jg tinggi, terutama utk aliran berkecepatan tinggi.Double segmental baffle, spt bisa dilihat di gbr di atas, memberikan cross flow heat transfer yg lbh rendah (60% 90%) utk spacing yg sama, total baffle cut yg sama, dan flow rate yg sama dibandingkan dgn single segmental baffle. Akan tetapi, pressure dropnya sekitar sepertiga sampai setengah dr pressure drop single segmental baffle. Pada umumnya, center dan wing baffle punya overlap dua sampai empat baris tube.Triple segmental baffle menghasilkan cross flow dan longitudinal flow yg lbh rendah drpd single segmental baffle. Pressure dropnya sekitar seperempat sampai sepertiga dari single segmental baffle. Sementara heat transfer ratenya cuma setengahnya.Untuk konfigurasi No-Tubes-In-Window (NTIW) tidak adanya tubes di bagian window menurunkan pressure drop, sementara penambahan support plates meningkatkan cross flow. Secara relatif, penurunan pressure drop tergantung dr baffle cutnya, dan peningkatan heat transfernya tergantung dr jumlah support plate yg digunakan. Support plate digunakan utk meminimalkan vibrasi tube di daerah windownya. Karena tube gak bisa menempati daerah window, maka utk jumlah tube yg sama diperlukan shell yg lbh besar.Untuk pemilihan baffle spacing rekomendasinya adalah:1. Menurut TEMA, spacing minimum antara segmental baffle haruslah yang lebih besar di antara dua hal, yaitu 1/5 dr diameter dalam shell atau 51 mm. Spacing yg terlalu kecil akan menghasilkan pressure drop yg besar dan penetrasi flow melalui tube bundle nya akan tidak baik.Rasio optimum antara baffle spacing dgn diameter dlm shell yg menghasilkan pressure drop yg reasonable berkisar antara 0.3 0.6 kalinya.1. Untuk meningkatkan end-zone flow control dan distribusinya, baffle yg terdekat dgn inlet shell dan outlet shell hrs diletakkan sedekat mungkin dgn inlet dan outlet nozzle shell tsb.Utk pemilihan baffle cut, si penulis merekomendasikan hal2 berikut:1. Jika baffle cutnya terlalu kecil, maka flow akan mengalir dgn sgt cepat melalui area windownya dan mengalir dgn tidak seragam sepanjang baffle compartmentnya. Lihat gbr 3a sblh kiri.2. Jika baffle cutnya terlalu besar, maka flow akan mengalir short cut di daerah ujung2 (edge) baffle2 tsb. Akibatnya tidak aka nada cross flow mixing di daerah baffle compartment. Lihat gbr 3a sblh kanan.3. Utk menghasilkan cross flow yg baik melalui tube bundlenya, baffle2 yg bersebelahan harus memiliki overlap setidaknya satu baris tube. Hal ini memerlukan baffle cut kurang dr setengah dr diameter dalam shell. Optimum baffle cut biasanya sekitar 25% dr diameter dalam shell. Lihat gbr 3b. Utk single segmental baffle dgn low-pressure gas flow, baffle cut 40% 45% umum digunakan utk mengurangi pressure drop. Utk konfigurasi NTIW, baffle cut 15% yg biasanya digunakan.Baffle orientation utk single segmental baffle, rekomendasinya adalah:1. Perpendicular baffle cut (lihat gbr. 4) lbh dipilih utk meningkatkan distribusi aliran di bagian inlet dan outlet di shell tipe E atau J.2. Parallel cut baffle lbh disukai, utk inlet atau outlet nozzle yg vertical, jika fluida di sisi shell mengalami kondensasi dan memerlukan drainase. Parallel baffle cut jg digunakan ketika fluida di sisi shell memiliki potensi fouling. Dan utk shell tipe F, G, atau H, parallel baffle cut jg digunakan utk memberikan distribusi aliran yg baikRemarks utk double segmental baffle adalah sbb:1. Agar distribusi flow jd efektif di daerah inlet, center baffle dgn parallel cut orientation umumnya digunakan sebagai baffle yg pertama. Baffle ini jg berfungsi utk menurunkan akumulasi deposit utk fluida yg cenderung fouling di shell side. Baffle yg pertama ini lbh baik diletakkan di depan nozzle di mana laju alir yg tinggi dpt menyebabkan vibrasi. Baffle ini seringnya berbentuk spt T yg berfungsi jg sbg tube support di mana bundle entrance velocities nya memiliki energy kinetic yg tinggi. 2. Jika perpendicular baffle cut digunakan utk single inlet dan outlet nozzle, daerah yg thermally tidak efektif akan terbentuk di daerah2 inlet dan outlet zone ini (end-zone).3. Distribusi aliran yg lbh baik di daerah end-zone ini dpt dicapai dgn memberikan masing2 dua nozzle di inlet dan outletnya. Dan wing baffle diletakkan di end-zone outlet nozzle agar diperoleh aliran yg lbh simetris antara inlet dan outletnya.

Nozzle pada APK shell and tube merupakan bagian untuk keluar masuknya fluida yang bagiannya terdiri dari 4 buah mencakup 2 fluida yang berbeda. Penempatan nosel dipengaruhi oleh laluan shell and tube. Nosel umumnya dilengkapi flens sebagai penyambung pipa APK. Flens standar dinyatakan dalam ukuran dan serinya bergantung pada suhu, tekanan serta jenis zat fluida yang digunakan. Lalu terdapat drain and venting yang berfungsi sebagai pembuangan gas ataupun pengukuran tekanan. Lokasinya diatur oleh pen-design masing-masing APK.

Susunan pada tube APK terdiri dari 4 tipe sebagai berikut :

1. Susunan segitiga diputar 600 umumnya digunakan untuk fluida bersih sehingga pembersihan dapat dilakukan secara kimia dengan perpindahan kalor yang tinggi.2. Susunan segitiga diputar 300 memiliki perpindahan kalor yang kurang baik namun masih lebih baik jika dibandingkan dengan tipe bujur sangkar. Tipe ini cocok digunakan memakai fluida kotor.3. Susunan bujur sangkar (900),tipe ini digunkan apabila pressure loss sangat kecil dan pembersihan dapat dilakukan secara mekanis. Tipe ini hanya diaplikasikan pada fluida turbulen akibat perpindahan kalornya yang sangat rendah.4. Susunan belah ketuoat (450),tipe ini memiliki kondisi menengah dan mapu menangani fluida kotor serta dapat dilakukan pembersihan secara mekanis.

Beberapa hal yang perlu dipertimbangkan dalam menentukan aliran fluida dalam shell side dan Tube side untuk shell and Tube exchanger adalah : a.Kemampuan untuk dibersihkan (Cleanability) Jika dibandingkan cara membersihkan Tube dan Shell, maka pembersihan sisi shell jauh lebih sulit. Untuk itu fluida yang bersih biasanya dialirkan di sebelah shell dan fluida yang kotor melalui Tube.

b.Korosi Masalah korosi atau kebersihan sangat dipengaruhi oleh penggunaan dari paduan logam. Paduan logam tersebut mahal, oleh karena itu fluida dialirkan melalui Tube untuk menghemat biaya yang terjadi karena kerusakan shell. Jika terjadi kebocoran pada Tube, heat exchanger masih dapat difungsikan kembali. Hal ini disebabkan karena Tube mempunyai ketahanan terhadap korosif, relatif murah dan kekuatan dari small diameter Tube melebihi shell.

c.Tekanan Shell yang bertekanan tinggi dan diameter yang besar akan diperlukan dinding yang tebal, hal ini akan memakan biaya yang mahal. Untuk mengatasi hal itu apabila fluida bertekanan tinggi lebih baik dialirkan melalui Tube.

d.Temperatur Biasanya lebih ekonomis meletakkan fluida dengan temperatur lebih tinggi pada Tube side, karena panasnya ditransfer seluruhnya ke arah permukaan luar Tube atau ke arah shell sehingga akan diserap sepenuhnya oleh fluida yang mengalir di shell. Jika fluida dengan temperatur lebih tinggi dialirkan padashell side, maka transfer panas tidak hanya dilakukan ke arah Tube, tapi ada kemungkinan transfer panas juga terjadi ke arah luar shell (ke lingkungan). e.Sediment/ Suspended Solid / Fouling Fluida yang mengandung sediment/suspended solid atau yang menyebabkan fouling sebaiknya dialirkan di Tube sehingga Tube-Tube dengan mudah dibersihkan. Jika fluida yang mengandung sediment dialirkan di shell, maka sediment/fouling tersebut akan terakumulasi pada stagnant zone di sekitar baffles, sehingga cleaning pada sisi shell menjadi tidak mungkin dilakukan tanpa mencabutTube bundle. f. Viskositas Fluida yang viscous atau yang mempunyai low transfer rate dilewatkan melalui shell karena dapat menggunakan baffle. Koefisien heat transfer yang lebih tinggi dapat diperoleh dengan menempatkan fluida yang lebih viscous pada shell side