Nama : Nisa’ul Istiqomah NIM : 03111003020

Heat Exchanger

1. Pengertian Heat Exchanger

Panas atau kalor adalah salah satu bentuk energi, yaitu energi panas. Jika

suatu benda melepaskan kalor pada benda lain maka kalor yang diterima benda

lain sama dengan kalor yang dilepas benda itu. Pernyataan ini disebut juga sebagai

Asas Black, yaitu jumlah kalor yang dilepas sama dengan kalor yang diterima.

Perpindahan Kalor adalah bentuk kalor yang dapat berpindah dari benda yang

bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu  rendah. Sedangkan kalor ini merupakan

suatu bentuk energy atau dapat juga didefinisikan sebagai jumlah panas yang ada

dalam suatu benda. Panas dapat berpindah melalui radiasi, konveksi dan

konduksi. Media yang digunakan dalam perpindahan panas bisa berupa zat padat,

cair maupun udara (gas). Perpindahan panas dalam bentuk kalor dapat terjadi

diberbagai tipe proses baik secara kimia maupun fisika. Perpindahan panas sering

terjadi dalam berbagai unit operasi. Seperti lumber of foods, alcohol distillation,

burning of fuel, dan evaporation.

Heat Exchanger adalah alat penukar panas yang dapat digunakan untuk

memanfaatkan atau mengambil panas dari suatu fluida untuk dipindahkan ke

fluida lain. Proses perpindahan panas ini biasanya terjadi dari fase cair ke fase cair

atau dari fase uap ke fase cair. Alat penukar panas atau Heat Exchanger (HE)

adalah alat yang digunakan untuk memindahkan panas dari sistem ke sistem lain

tanpa perpindahan massa dan bisa berfungsi sebagai pemanas maupun sebagai

pendingin. Biasanya, medium pemanas dipakai adalah air yang dipanaskan

sebagai fluida panas dan air biasa sebagai air pendingin (cooling water). Penukar

panas dirancang sebisa mungkin agar perpindahan panas antar fluida dapat

berlangsung secara efisien. Pertukaran panas terjadi karena adanya kontak, baik

antara fluida terdapat dinding yang memisahkannya maupun keduanya bercampur

langsung (direct contact). Penukar panas sangat luas dipakai dalam industri

seperti kilang minyak, pabrik kimia maupun petrokimia, industri gas alam,

refrigerasi, pembangkit listrik. Salah satu contoh sederhana dari alat penukar

panas adalah radiator mobil di mana cairan pendingin memindahkan panas mesin

ke udara sekitar. Jenis-jenis penukar panas antara lain:

1. Tubular Heat Exchanger

2. Plate Heat Exchanger

3. Shell and Tube Heat Exchanger

4. Jacketed Vessel

2. Prinsip Kerja Heat Exchanger

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.

3. Bagian- bagian Heat Exchanger

Gambar 1. Bagian-bagian Heat Exchanger

1. Nozzle (Tube side)

2. Nozzle (Shell side)

3. Expansion Bellow

4. Pass Partition plate

5. Support (Saddle)

6. Baffle

Baffle digunakan untuk membelokkan atau membagi aliran dari fluida dalam

alat penukar panas. Untuk menentukan sekat diperlukan pertimbangan teknis

dan operasional.

7. Tubesheet

8. Shell

Biasanya berbentuk silinder yang berisi tube bundle sekaligussebagai wadah

mengalirnya zat.

9. Tube

Tube merupakan pemisah dan sebagai pengantar panas yang bereda suhunya

diantara dua zat yang berada di dalam suatu alat. Pemilihan tube ini harus

sesuai dengan suhu, tekanan, dan sifat korosi fluida yang mengalir.

Tube ada dua macam, yaitu:

a. Tube polos (bare tube)

b.Tube bersirip (finned tube)

10. Rear Head Baffel

Bagian ini terletak diujung lain dari alat penukar panas

11. Stationary Head Barrel

Stationary Head Barrel merupakan salah satu bagian ujung dari penukar

panas. Pada bagian ini terdapat saluran masuk fluida yang mengalir kedalam

tube.

12. Tie Rods & Spacers

4. Fungsi Heat Exchanger

4.1. Fungsi alat Heat Exchanger

a.Memanfaatkan fluida dingin.

b. Menggunakan fluida panas yang didinginkan.

c.Mengontrol sistem atau substansi temperatur dengan menambah atau

menghilangkan energi termal.

d.Memindahkan panas dari satu system ke system yang lain tanpa terjadi

perpindahan massa dari sistem satui ke sistem lainnya. Perpindahan

panas ini berlangsung melalui suatu dinding yang memisahkan kedua

sistem yang bersangkutan.

4.2. Keuntungan shell & tube exchanger

a. Memiliki permukaan perpindahan panas persatuan volume yang lebih

besar.

b. Mempunyai susunan mekanik yang baik dengan bentuk yang cukup baik

untuk operasi bertekanan.

c. Tersedia dalam berbagai bahan konstruksi.

d. Prosedur pengopersian lebih mudah.

e. Metode perancangan yang lebih baik telah tersedia.

f. Pembersihan dapat dilakukan dengan mudah.

5. Klasifikasi Heat exchanger berdasarkan Standar TEMA.

5.1. Klasifikasikan HE berdasarkan perencanaan dan pembuatannya

Klasifikasikan HE berdasarkan perencanaan dan pembuatannya menjadi

tiga kelas yaitu:

1.   Hean exchanger kelas ‘R’ umumnya digunakan untuk industri minyak

dan peralatan untuk proses tersebut.

2. Heat exchanger kelas ‘C’ umumnya digunakan untuk keperluan

komersil.

3. Heat exchanger kelas ‘B’ umumnya digunakan untuk proses kimia.

5.2. Klasifikasi heat exchanger berdasarkan jenis alirannya

Klasifikasi heat exchanger berdasarkan jenis alirannya menjadi tiga kelas

yaitu:

1.   Heat exchanger counter current (aliraran berlawanan arah)

Jika aliran kedua fluida yang mengalir dalam HE berlawanan arahnya

2.   Heat exchanger co-current (aliran searah)

Jika aliran fluida yang didinginkan dengan media pendinginnya searah.

3. Hear exchanger cross current (aliran silang)

Prinsip kerja dari HE ini adalah jika aliran fluida yang mengalir dalam

HE saling memotong arah.

6. Alat Penukar Panas Dilihat dari arah Aliran dan Tube Layout

Apabila ditinjau aliran fluida alat penukar panas ini dibagi dalam tiga

macam aliran, yaitu:

1.      Aliran sejajar

2.      Aliran berlawanan arah atau counter flow

3.      aliran kombinasi

Susunan tube (tube layout) akan mempengaruhi baik buruknya

perpindahan panas. Disamping itu, pemilihan harus mempertimbangkan system

pemeliharaan yang akan dilakukan. Pembersihan tube dengan mekanikan atau

secara kimiawi akan mempengaruhi pemilihan dari tube. Selain susunannya yang

terjadi, aliran laminar atau turbulen.Susunan tube terdiri dari:

1.      Tube dengan susunan bujur sangkar (In-line square pitch)

2.      Tube dengan susunan segitiga samam sisi (Triangular pitch)

3.      Tube dengan susunan berbentuk belah ketupat (Diamond square pitch)

4.      Tube dengan susunan segitiga diputar 60oC (Rotated triangular pitch)

7.  Shell and Tube Heat exchanger

Shell biasanya berbentuk silinder yang berisi tube bundle sekaligussebagai

wadah mengalirnya zat. Sedangkan, tube merupakan pemisah dan sebagai

pengantar panas yang bereda suhunya diantara dua zat yang berada di dalam suatu

alat. Pemilihan tube ini harus sesuai dengan suhu, tekanan, dan sifat korosi fluida

yang mengalir. Tube ada dua macam, yaitu:

a. Tube polos (bare tube)

b.Tube bersirip (finned tube)

Karakteristik fluida yang sebaiknya mengalir di shell adalah

a. Fluida yang kental untuk meningkatkan overall heat transfer coefficient U.

b. Fluida dengan laju alir paling rendah.

c.Fluida yang terkondensasi dan terdidihkan (Kettle)

d. Non-fouling

e. Fluida dengan pressure drop/ tekana (P) lebih rendah.

Karakteristik fluida yang sebaiknya mengalir di tube adalah :

a. Fluida toxic untuk meminimalisasi leakage.

b. Fluida korosif dan temperatur tinggi terutama material alloy

c. Fouling fluid

d. Fluida bertekanan tinggi untuk meminimalisasi biaya

e. Air laut

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2011. Heat Exchanger. http://irbmevonnovembri.blogspot.com/

2011/08/heat-exchanger-alat-penukar-panas.html. diakses pada tanggal 10

Maret 2014

Iswahtudi, 2011. Heat Exchanger. http://iswahyudi8962.blogspot.com/2011/

12/heat-exchanger.html. diakses pada tanggal 10 Maret 2014.

Anonim. 2012. Jenis-jenis Alat Penukar Panas. http://pelatihanguru.net/

tag/pengertian-heat-exchanger. diakses pada tanggal 10 Maret 2014.

.