Uploaded by Muhammad Suha

Tugas Makalah 1 OPK Desain Heat Exchange

advertisement
LAPORAN I
Tinjauan Umum Heat Exchanger dan Algoritma
Perancangan Heat Exchanger
Disusun untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah
TK2203 - Operasi Perpindahan Kalor
Disusun Oleh
Nama
: Ganjar Palwaguna
NIM
: 13014094
Kelompok : 2
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
2016
Laporan 1. Tinjauan Umum Heat Exchanger dan Algoritma Perancangan Heat Exchanger
Bagian 1
Deskripsi Heat Exchanger
1.1 Pengertian Heat Exchanger
Heat Exchanger atau dalam bahasa Indonesia disebut alat penukar panas
didefinisikan
sebagai
suatu
alat
yang
dipergunakan
untuk
memindahkan/mentransfer energi panas antara satu fluida dengan fluida lain
pada suatu beda temperatur tertentu. Pada sebagian besar heat exchanger,
fluida kerja terpisah oleh suatu permukaan penukar panas, dan secara ideal
fluida kerja dengan fluida pemanas/pendinginnya tidak saling bercampur.
Gambar 1. Contoh Heat Exchanger tipe Shell and Tube[2]
Pertukaran panas terjadi karena adanya kontak, baik antara fluida
terhadap dinding pemisah (jika aliran tidak bercampur), maupun kontak
langsung antar fluida (direct contact). Heat Exchanger sangat banyak
diaplikasikan di industri-industri seperti kilang minyak, pabrik kimia maupun
petrokimia, industri pengolahan gas bumi, refrigerasi, pembangkit listrik, dan
industri lainnya. Contoh sederhana heat exchanger pada kehidupan seharihari adalah pada radiator mobil di mana cairan pendingin memindahkan
panas mesin ke udara sekitar.
Kelompok 2
1
Laporan 1. Tinjauan Umum Heat Exchanger dan Algoritma Perancangan Heat Exchanger
1.2 Klasifikasi Heat Exchanger
Heat
Exchanger
dapat
dikelompokkan
berdasarkan
perbedaan
karakteristik penukar panasnya. Pengelompokkan tersebut dapat ditinjau dari
aspek konstruksi mesin penukar panas, proses perpindahan, degree of surface
compactness, pengaturan aliran, pass arrangements, fasa dari fluida kerja, dan
mekanisme perpindahan panasnya. Berikut akan dijelaskan jenis heat
exchanger berdasarkan klasifikasi tersebut.
1.2.1
Klasifikasi Heat Exchanger berdasarkan Konstruksinya
Berdasarkan konstruksinya, alat penukar panas dapat diklasifikasikan
menjadi sebagai berikut.[1]
1. Tubular Heat Exchanger
2. Plate Heat Exchanger
3. Extended Surface Heat Exchanger
4. Regenerators
1.2.1.1
Tubular Heat Exchanger
1.2.1.1.1
Double-Pipe Exchanger
Alat penukar panas tipe pipa ganda (Double-Pipe Exchanger)
terdiri atas dua buah pipa yang tersusun secara konsentris. Biasanya,
alat penukar panas jenis ini lebih lazim digunakan dalam bentuk pipaU dan lebih dikenal dengan nama hairpin exchanger. Tipe aliran yang
digunakan adalah murni countercurrent. Jumlah pipa yang digunakan
dapat divariasikan sesuai dengan kebutuhan, baik secara seri maupun
paralel.
Double-Pipe Exchanger diperuntukkan sebagai penukar panas
dengan kapasitas kerja cukup kecil, kurang dari 300 ft2 dan cocok
digunakan pada tekanan tinggi[1]. Penukar panas jenis ini memiliki
fleksibilitas yang tinggi karena unitnya dapat ditambahkan maupun
dikurangi sesuai kebutuhan, dengan desain yang mudah untuk
dioperasikan dan peralatan yang digunakan sudah distandarisasi
sehingga kualitasnya terjamin.
Kelompok 2
2
Laporan 1. Tinjauan Umum Heat Exchanger dan Algoritma Perancangan Heat Exchanger
Hairpin Heat Exchangers merupakan desain yang paling efisien
dalam menangani proses dengan keluaran fluida panas memiliki
temperatur yang lebih rendah dibanding temperatur keluaran fluida
pendingin (temperature cross) dan menghasilkan luas permukaan
kontak yang paling kecil. Selain itu, penukar panas jenis ini juga
banyak untuk mengoperasikan fluida dengan nilai fouling yang ringgi,
seperti slurry.
Hairpin Heat Exchangers sangat cocok digunakan apabila satu
atau lebih dari kondisi-kondisi berikut terpenuhi
1. Proses perpindahan panas terjadi secara temperature cross
2. Fluida kerja bertekanan tinggi
3. Fluida kerja mengandung partikulat padat atau berupa slurry
4. Pressure drop yang diperbolehkan rendah
5. Ketika alat penukar panas menjadi subjeck dari perubahan
panas mendadak
6. Ketika flow-induced vibration terjadi
7. Proses bersifat siklik
Gambar 2. Hairpin Heat Exchanger[3]
1.2.1.1.2
Shell and Tube Heat Exchanger
Pada sebuah industri proses, shell and tube heat exchanger
digunakan dalam jumlah yang sangat besar, paling banyak di antara
jenis alat penukar panas lainnya. Lebih dari 90% alat penukar panas
yang dipakai di industri adalah berupa shell and tube.
Kelompok 2
3
Laporan 1. Tinjauan Umum Heat Exchanger dan Algoritma Perancangan Heat Exchanger
Alat penukar panas jenis ini menjadi pilihan pertama saat
mendesain suatu heat exchanger karena prosedur desain dan
manufakturnya mudah dan dapat dibuat dari berbagai jenis material.
Selain itu, codes dan desain standar sudah banyak tersedia. Tidak ada
batasan desain dalam shell and tube, baik dari segi temperatur operasi,
maupun tekanan.
Gambar 3. Alat Penukar Panas Tipe Shell and Tube[4]
1.2.1.1.3
Coiled Tube Heat Exchanger (CTHE)
CTHE tidak dapat dibersihkan secara mekanis sehingga alat
penukar panas jenis ini hanya untuk fluida yang bersih, bebas
partikulat padat,
atau fluida yang fouling deposits-nya dapat
dibersihkan secara kimiawi. Material yang digunakan pada HE tipe ini
biasanya alumunium (untuk fluida cyrogenics) dan stainless steel
untuk fluida dengan temperatur operasi yang tinggi sehingga CTHE
merupakan alat penukar panas dengan harga yang tidak murah.
Kelompok 2
4
Laporan 1. Tinjauan Umum Heat Exchanger dan Algoritma Perancangan Heat Exchanger
CTHE memiliki beberapa keunggulan yang khusus, terutama
ketika dioperasikan untuk temperatur rendah untuk kasus-kasus
berikut.
1. Perpindahan panas secara simultan antara lebih dari dua aliran
2. Tekanan operasi tinggi
3. Diperlukan sejumlah besar unit perpindahan panas
Gambar 4. Coiled Tube Heat Exchanger[5]
1.2.1.1.4
Linde Coil-Wound Heat Exchanger
Linde coil-wound heat exchanger adalah alat penukar panas
dengan range temperatur dan tekanan yang sangat besar dan cocok
digunakan baik untuk aliran satu fasa maupun aliran dua fasa.
Gambar 5. Linde Coil-Wound Heat Exchanger[6]
Kelompok 2
5
Laporan 1. Tinjauan Umum Heat Exchanger dan Algoritma Perancangan Heat Exchanger
1.2.1.2
Plate Heat Exchanger
Plate Heat Exchanger (PHE) termasuk ke dalam jenis alat
penukar panas yang jarang digunakan di industri, namun memiliki
beberapa keunggulan dibanding penukar panas lainnya. PHE dapat
diklasifikasikan menjadi tiga jenis, yaitu Plate and Frame, Spiral Heat
Exchanger, dan Panel Heat Exchanger.
1.2.1.2.1
Plate and Frame or Gasketed Plate Heat Exchanger
Alat penukar panas jenis ini biasa digunakan sebagai alternatif
dari shell and tube untuk penukaran panas cair-cair dengan tekanan
rendah hingga menengah. Alat ini terdiri atas bagian plate dengan
empat saliran inlet dan outlet, serta bagian frame.
Gambar 6. Plate and Frame Heat Exchanger[7]
1.2.1.2.2
Spiral Plate Heat Exchanger
Alat penukar panas jenis spiral plate (SPHE) ini digunakan
sebagai alternatif Shell and Tube ketika fluida kerja yang digunakan
mengandung partilkulat padat berupa slurry atau suspensi. SPHE
digunakan dalam kasus-kasus sebagai berikut.
Kelompok 2
6
Laporan 1. Tinjauan Umum Heat Exchanger dan Algoritma Perancangan Heat Exchanger
1. Fluida kerja memiliki kandungan partikulat padat hingga 50%
2.
Fluida kerja memiliki nilai viskositas yang tinggi, hingga
500.000 cP, terutama pada proses pendinginan fluida viscous
3. SPHE digunakan pada proses reboiling, kondensasi, heating,
maupun cooling dari fluida viscous, slurry, dan lumpur
Gambar 7. Spiral Plate Heat Exchanger[8]
1.2.1.2.3
Plate or Panel Coil Heat Exchanger
Panel Coil dapat memberikan hasil yang optimum pada proses
pemanasan maupun pendinginan dari segi kontrol, efisiensi, dan
kualitas produk. Keuntungan dari penggunaan alat penukar panas tipe
ini adalah sebagai berikut.
1. Alat ini dapat mengatasi semua jenis fluida (uap, maupun uap
bersuhu sangat tinggi)
2. Pengontrolan sirkulasi, temperatur, dan kecepatan laju
perpindahan panas dapat dilakukan dengan akurat
3. Tidak terjadi kontaminasi dan maintenance
4. Efisiensi maksimum
Kelompok 2
7
Laporan 1. Tinjauan Umum Heat Exchanger dan Algoritma Perancangan Heat Exchanger
5.
Dalam perancangan reaktor untuk proses tertentu, alat
penukar panas jenis ini fleksibel dalam pemilihan media
transfer panasnya
Gambar 8. Panel Coil Heat Exchanger[9]
1.2.1.3
Extended Surface Exchanger
Pada pertukaran panas dengan gas atau beberapa jenis cairan,
ketika koefisien perpindahan panasnya sangat kecil, maka dibutuhkan
luas permukaan kerja yang besar untuk meningkatkan laju perpindahan
panasnya. Penambahan luas permukaan tersebut dapat dilakukan
dengan menambahkan “sirip” pada permukaan. Tube-fin heat
exchanger (Gambar 9) dan plate-fin heat exchanger (Gambar 10)
merupakan jenis penukar panas tipe ini yang paling banyak digunakan
di industri.
Kelompok 2
8
Laporan 1. Tinjauan Umum Heat Exchanger dan Algoritma Perancangan Heat Exchanger
Gambar 9. Tube-Fin Heat Exchanger[1]
(GEA Iberica S.A., Vizcaya, Spain)
Gambar 10. Plate-Fin Heat Exchanger[1]
(a.) Skema alat, dan (b) Brazed alumunium HE
(Linde AG, Engineering Division)
1.2.1.4
Regenerative Heat Exchanger
Regenerator dapat terbagi menjadi fixed-matrix dan rotary
regenerator. Alat penukar panas jenis ini umum diaplikasikan pada
turbin gas suatu industri pembangkit listrik .
Kelompok 2
9
Laporan 1. Tinjauan Umum Heat Exchanger dan Algoritma Perancangan Heat Exchanger
Regenerator
Rotary
Regenerator
Fixed Matrix
Dual Bed
Valved
Single Bed
Fixed Matrixrotating Hoods
Rotary Matrix
Gambar 11. Klasifikasi Regenerator[1]
1.2.2
Klasifikasi
Heat
Exchanger
berdasarkan
Proses
Perpindahan
Panasnya
Berdasarkan proses perpindahan panasnya, heat exchanger terbagi ke
dalam dua jenis, yaitu alat penukar panas tipe kontak tak langsung
(indirect contact) dan alat penukar panas tipe kontak langsung (direct
contact).
1.2.2.1
Heat Exchanger tipe Kontak Tak Langsung
Heat exchanger tipe ini melibatkan adanya suatu dinding pemisah
antara fluida kerja dengan fluida pemana/pendinginnya. Oleh karena
itu, pada tipe ini, tidak akan terjadi kontak secara langsung antara
fluida-fluida yang terlibat. Pada tipe kontak tak langsung ini, heat
exchanger diklasifikasikan ke dalam tiga jenis, yaitu HE tipe directtransfer, storage type exchanger, dan fluidized-bed heat exchanger.
1.2.2.1.1
Heat Exchanger tipe Direct Transfer
Pada alat penukar panas tipe ini, fluida kerja mengalir secara terus
menerus melewati dinding pemisahnya. Yang membedakan heat
exchanger tipe ini dengan tipe kontak tak langsung lainnya adalah
aliran fluida kerjanya mengalir secara kontinu dan tak terhenti sama
sekali. Heat exchanger tipe ini sering disebut dengan heat exchanger
recuperator.
Kelompok 2
10
Laporan 1. Tinjauan Umum Heat Exchanger dan Algoritma Perancangan Heat Exchanger
1.2.2.1.2
Storage Type Exchanger
Alat penukar panas tipe ini memindahkan panas secara bertahap
melalui dinding pemisah. Pada alirannya, terjadi penyimpanan sesaat
sehingga energi panas lebih lama tersimpan di dinding-dinding
pemisahnya. Heat exchanger tipe ini sering disebut dengan
regenerative heat exchanger.
1.2.2.1.3
Fluidized-Bed Heat Exchanger
Pada alat penukar panas jenis ini, terdapat bed yang menyebabkan
aliran fluida panas yang melewati bagian ini kecepatannya menurun
karena tertahan bed yang ada dan panas yang terkandung akan lebih
efisien diserap oleh padatan bed tersebut. Selanjutnya, fluida dingin
mengalir melalui saluran pipa yang dialirkan melewati bed tersebut,
dan secara bertahap panasnya ditrasfer ke fluida dingin.
Gambar 12. Fluidized-Bed Heat Exchanger[10]
Kelompok 2
11
Laporan 1. Tinjauan Umum Heat Exchanger dan Algoritma Perancangan Heat Exchanger
1.2.2.2
Heat Exchanger tipe Kontak Langsung
Perpindahan panas antara fluida satu dan lainnya pada alat tipe
kontak langsung ini juga melibatkan pencampuran sejumlah massa
fluida-fluida tersebut. Perpindahan panas yang terjadi biasanya juga
melibatkan perubahan fasa dari salah satu fluida yang mengindikasikan
terjadinya perpindahan panas dalam jumlah besar dan cepat. Heat
Exchanger tipe ini dapat diklasifikasikan sebagai berikut.
1. Immiscible Fluid Exchanger
HE tipe ini melibatkan dua fluida tapi tidak mempengaruhi
fasa dari fluida tersebut, namun bisa saja diikuti dengan
sedikit proses kondensasi maupun evaporasi.
2. Gas-Liquid Exchanger
Contoh dari hear exchanger tipe ini adalah pada cooling
tower di mana dua fluida yang dimaksud adalah air pendingin
dan udara panas.
3. Liquid-Vapour Exchanger
HE jenis ini biasanya bertujuan untuk menurunkan suhu
dari uap air yang sangat panas dengan cara menyemprotkan
sejumlah air ke dalam uap air panas tersebut.
1.2.3
Klasifikasi Heat Exchanger berdasarkan Surface Compactness
Klasifikasi Heat Exchanger yang dilakukan berbasis luas bidang
kontak perpindahan panas. Semakin luar permukaan kontak perpindahan
panas per satuan volumenya, maka semakin efisien perpindahan panas
yang terjadi. Pengklasifikasian berdasarkan faktor ini tentu disesuaikan
dengan jenis fluida kerja yang digunakan. Heat exchanger berdasarkan
klasifikasi ini terbagi menjadi 3 jenis, yaitu sebagai berikut.
1. Compact Heat Exchanger (700m2/m3)
2. Laminar Flow Heat Exchanger (3000m2/m3)
3. Micro Heat Exchanger (15000m2/m3)
Kelompok 2
12
Laporan 1. Tinjauan Umum Heat Exchanger dan Algoritma Perancangan Heat Exchanger
Gambar 13. Ilustrasi Compact Heat Exchanger[1]
1.2.4
Klasifikasi berdasarkan Pengaturan Aliran (Flow Arrangements)
Aliran dalam sebuah heat exchanger dapat berupa aliran searah
(parallel flow), aliran berlawanan arah (counter flow), dan aliran
bersilangan (cross flow). Pemilihan jenis aliran pada heat exchanger sangat
mempengaruhi efektivitas, arah aliran fluida, level temperatur, dan kriteria
desain lainnya.
1.2.4.1
Parallel Flow Exchanger (Aliran Searah)
Pada tipe ini, aliran fluida memasuki sisi yang sama pada sebuah
heat exchanger dan beraliran searah satu sama lainnya, hingga
kemudian keluar dari sisi yang lain. Pengaturan aliran jenis ini
memiliki tingkat efektivitas paling rendah di antara single-pass
exchanger lain pada laju alir, rasio kapasitas, dan luas permukaan
yang sama. Meskipun pengaturan ini tidak sering digunakan,
pengaturan ini dapat digunakan jika memenuhi kriteria kondisi berikut.
1. Ketika ada kemungkinan temperatur dari fluida panas saat
didinginkan dapat mencapai titik beku-nya
2. Pengaturan ini memberikan pemanasan yang lebih awal
(misalnya digunakan pada boiling)
3. Kriteria desain yang dibuat hanya cocok pada pengaturan
aliran parallel flow ini
4. Fluida kerja sangat sensitif terhadap temperatur, seperti
contohnya adalah produk industri pangan
Gambar 14. Pola Aliran Searah[1]
Kelompok 2
13
Laporan 1. Tinjauan Umum Heat Exchanger dan Algoritma Perancangan Heat Exchanger
1.2.4.2
Counterflow Exchanger (Aliran Berlawanan Arah)
Pola aliran ini sebetulnya sama-sama sejajar satu sama lain, hanya
arah alirannya saling berlawanan sehingga distribusi temperaturnya
tampak seperti pada Gambar 15. Secara ideal, pola aliran ini
memberikan efisiensi yang paling besar di antara jenis pola aliran
lainnya pada parameter aliran yang sama. Akan tetapi, pada beberapa
tipe heat exchanger, pola aliran counter current ini tidak dapat
diaplikasikan karena sulitnya proses manufakturnya dan kesulitan
dalam proses pemisahan pada dua ujung heat exchanger yang
berbeda[1].
Gambar 15. (a.) Pola Aliran Counterflow, dan (b) Distribusi
Temperatur Counterflow Exchanger
(i=inlet, o=outlet, t=temperatur fluida)
Kelompok 2
14
Laporan 1. Tinjauan Umum Heat Exchanger dan Algoritma Perancangan Heat Exchanger
1.2.4.3
Crossflow Exchanger
Pola aliran ini terbagi menjadi tiga kodisi aliran berbeda, yaitu
sebagai berikut.
1. Kedua fluida tidak bercampur (Gambar 16.a)
2. Satu fluida tidak bercampur dan fluida lainnya bercampur
(Gambar 16.b)
3. Kedua fluida bercampur (Gambar 16.c)
Gambar 16. Pola Aliran Crossflow Exchanger
1.2.5
Klasifikasi berdasarkan Pass Arrangements
Klasifikasi berdasarkan jumlah pass yang dilakukan terbagi atas
single-pass Exchanger dan Multiphase Exchanger. Pada single-pass,
aliran fluida melewati rangkaian alat penukar panas hanya sekali saja,
sedangkan pada multipass, fluida yang telah melewati alat penukar panas
diputar kembali melewatinya lagi selama dua kali atau lebih.
Multipass Exchanger menjadi alternatif ketika desain yang tersedia
memerlukan panjang pipa yang sangat panjang, sehingga untuk
mengefisienkan besar alat, maka fluida akan dilewatkan kembali sehingga
lebih efisien.
1.2.6
Klasifikasi berdasarkan Fasa Fluida
Berdasarkan jenis fluida yang digunakan, heat exchanger dapat
diklasifikasikan menjadi gas-cair, cair-cair, dan gas-gas.
Kelompok 2
15
Laporan 1. Tinjauan Umum Heat Exchanger dan Algoritma Perancangan Heat Exchanger
1.2.6.1
Heat Exchanger Gas-Cair
Heat Exchanger untuk fluida gas-cair biasanya berbentuk tube-fin
dengan fasa cair berada pada tube. Fasa cair dipompa melalui pipa dan
memiliki nilai koefisien konveksi yang besar, sedangkan fasa gas
dialirkan secara crossflow terhadap pipa. Untuk menambah nilai
koefisien perpindahan panasnya, “sirip” biasanya digunakan untuk
memperbesar luas permukaan kontak.
1.2.6.2
Heat Exchanger Cair-Cair
Pada umumnya, heat exchanger tipe ini menggunakan jenis shell
and tube. Kedua fluida dipompa melewati alat penukar pana, sehingga
prinsip utama perpindahan panas ini adalah berbasis forced convection
(konveksi paksa).
1.2.6.3
Heat Exchanger Gas-Gas
Pada beberapa kasus alat penukar panas jenis ini, salah satu gas
akan dikompressi sehingga memiliki tekanan yang lebih besar
dibanding gas lainnya. Apabila dibandingkan dengan heat exchanger
untuk fasa cair-cair, ukuran dari mesin tipe ini jauh lebih besar karena
koefisien perpindahan panasnya relatif jauh lebih kecil (sehingga
membutuhkan luas permukaan kontak yang lebih besar).
1.2.7
Klasifikasi berdasarkan Mekanisme Perpidahan Panas
Mekanisme perpindahan panas yang terjadi antara satu fluida dengan
fluida lainnya adalah (1) konveksi satu fasa, (2) konveksi dua fasa
(kondensasi dan evaporasi), dan (3) perpaduan konveksi dan radiasi.
Berdasarkan perubahan fasa yang terjadi pada mekanisme tersebut,
heat exchanger dapat diklasifikasikan menjadi dua jenis, yaitu kondensor
dan evaporator.
Kelompok 2
16
Laporan 1. Tinjauan Umum Heat Exchanger dan Algoritma Perancangan Heat Exchanger
1.2.7.1
Kondensor
Umumnya, rute kondensasi fluida terbagi menjadi dua, yaitu
aliran luar pipa yang berisi water-cooled steam condenser dan bagian
dalam pipa yang berisi air-cooled condenser. Pada kondensor ini
biasanya ditambahkan fin untuk memperluas permukaan kontak.
1.2.7.2
Evaporator
Evaporator dapat diklasifikasikan menjadi dua jenis, yaitu fired
system dan unfired system.
1.2.7.2.1
Fired System
Pada tipe ini, terlibat pembakaran dari bahan bakar pada
temperatur yang sangat tinggi namun pada tekanan atmosferik
(densitas rendah) dan menghasilkan uap (steam). Alat penukar panas
tipe ini sering disebut dengan boiler yang berfungsi untuk mengubah
seluruh fasa cair menjadi fasa uapnya.
1.2.7.2.2
Unfired System
Tipe heat exchanger ini melibatkan range temperatur yang sangat
luas, dari temperatur tinggi seperti nuclear steam generator hingga
temperatur sangat rendah seperti cryogenic gasifiers dan liquid natural
gas evaporation. Alat tipe ini banyak diaplikasikan di industri
pengolahan bahan pangan untuk menguapkan pelarut, membuat
konsentrat dari larutan, dan aplikasi lainnya.
Kelompok 2
17
Laporan 1. Tinjauan Umum Heat Exchanger dan Algoritma Perancangan Heat Exchanger
1.3 Pola Aliran Perpindahan Panas
Seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya, heat exchanger banyak
digunakan di hampir semua industri. Biasanya, terdapat dua buah aliran yang
masuk ke dalam HE di mana panas berpindah dari aliran fluida bertemperatur
tinggi ke fluida dengan temperatur rendah. Aliran fluida panas memasuki heat
exchanger dengan temperatur yang relatif lebih panas, dan meninggalkan
heat exchanger dengan temperatur yang lebih rendah. Panas tersebut
berpindah ke fluida dingin yang memasuki heat exchanger sehingga fluida
dingin ini ketika meninggalkan heat exchanger, suhunya relatif lebih tinggi.
Dalam mengatur pola aliran fluida ketika melewati heat exchanger, pada
umumnya dapat dibedakan menjadi dua jenis pola aliran, yaitu co-current
dan counter-current[11].
(a) Pola Aliran Co-current
(b)
Pola Aliran Counter Current
Gambar 17. Pola Aliran Pada Heat Exchanger[11]
Kelompok 2
18
Laporan 1. Tinjauan Umum Heat Exchanger dan Algoritma Perancangan Heat Exchanger
Berdasarkan pola aliran yang disebutkan di atas, kurva perubahan
temperatur pada heat exchanger juga akan memiliki perbedaan. Perbedaan
tersebut akan mempengaruhi nilai log mean temperature difference (TLMTD).
Gambar 18. Kurva Karakteristik Temperatur pada Co-current dan CounterCurrent[11]
Log Mean Temperature Difference (LMTD)
Faktor yang sangat membedakan suatu pola aliran, antara co-currrent
dan counter-current adalah dari segi LMTD-nya. Dengan menggunakan
parameter kerja yang sama (laju alir, rejime aliran, dsb.), tiap jenis pola aliran
akan menghasilkan nilai LMTD yang berbeda. Log mean temperature
difference adalah beda temperatur rata-rata yang tepat untuk digunakan dalam
alat penukar panas karena fluida panas dan fluida dingin yang masuk dan
keluar pada alat tersebut tidaklah sama[13]. LMTD digunakan untuk
mendefinisikan temperatur driving force dari suatu heat exchanger. LMTD
dirumuskan sebagai berikut.
LMTD =
Kelompok 2
(T1−t2)−(T2−t1)
(T1−t2)
ln⁑((T2−t1))
19
Laporan 1. Tinjauan Umum Heat Exchanger dan Algoritma Perancangan Heat Exchanger
dengan:
T1 = temperatur fluida panas masuk
T2 = temperatur fluida panas keluar
t1 = temperatur fluida dingin masuk
t2 = temperatur fluida dingin keluar
Berdasarkan persamaan laju perpindahan panas, Q = U A LMTD, maka
LMTD akan mempengaruhi luas permukaan kontak yang dibutuhkan (A) dari
suatu heat exchanger. Pola aliran countercurrent akan menghasilkan nilai
LMTD yang lebih besar dibanding co-current. Dengan demikian, dalam
memindahkan sejumlah panas yang sama pada satu fluida ke fluida yang
lainnya, heat exchanger dengan pola aliran berlawanan arah (counter-current)
akan menghasilkan luas permukaan kontak yang lebih kecil. Dengan alasan
itulah, industri-industri lebih senang menggunakan heat exchanger jenis
counter-current.
1.4 Aplikasi Heat Exchanger di Industri
Heat Exchanger banyak sekali diaplikasikan di industri proses seperti
industri pengolahan minyak dan gas bumi, industri petrokimia, industri
pembangkit energi, industri pangan, serta industri-industri lainnya. Pada
bagian ini akan dibahas sedikit mengenai aplikasi heat exchanger di industriindustri tersebut.
1.4.1
NGL Extraction and Liquefaction Units
Pada industri pengolahan Natural Gas Liquid (NGL), alat penukar
panas diaplikasikan sebagai prosees pre-cool dari gas alam yang akan
diproses. Setelah melewati unit operasi pemisahan gas asam, gas alam
akan didinginkan hingga mencapai suhu -35 derajat Celcius menggunakan
fluida pendingin propana. Setelah itu, natural gas akan mengalami proses
liquefaksi dengan cara didinginkan hingga suhu -150 sampai -162 derajat
Celcius
menggunakan
suatu
campuran
refrigeran
(MR=Mixed
Refrigeran)[14].
Kelompok 2
20
Laporan 1. Tinjauan Umum Heat Exchanger dan Algoritma Perancangan Heat Exchanger
Gambar 19. Propane Pre-Cooled Mixed Refrigerant (C3MR)
Process[14]
1.4.2
Kolom Fraksionasi dan Distilasi
Kolom fraksionasi merupakan salah satu unit operasi pada industri
kimia. Kolom fraksionasi diaplikasikan dalam industri petroleum, industri
petrokimia, industri pengolahan gas, dan industri lain yang sejenis.
Distilasi merupakan cara yang paling banyak digunakan, yaitu dengan
memanfaatkan perbedaan volatilitas dari suatu fluida. Sebelum memasuki
suatu kolom distilasi, biasanya fluida akan memasuki suatu kolom reboiler
terlebih dahulu, agar mencapai kondisi ideal sebelum memasuki kolom
pemrosesan distilasi.[15]
Kelompok 2
21
Laporan 1. Tinjauan Umum Heat Exchanger dan Algoritma Perancangan Heat Exchanger
Gambar 20. Kolom Distilasi Kontinu Industri Kimia
Sumber: wikipedia.org/Fractionating_Column
1.4.3
Wet-Surface Air Coolers (WSAC)
Prinsip kerja WSAC berdasar pada penurunan temperatur yang
diakibatkan karena adanya panas laten dari perubahan fasa dari gas ke fasa
cairnya. WSAC dapat mendinginkan suhu hingga 5—10 derajat
Fahrenheit di bawah temperatur wet-bulb. Contoh, WSAC dapat
memberikan outlet stream dengan suhu 80 derajat Fahrenheit, meski
temperatur wet-bulb pada saat itu bersuhu 110 derajat Fahrenheit.
Kelompok 2
22
Laporan 1. Tinjauan Umum Heat Exchanger dan Algoritma Perancangan Heat Exchanger
Gambar 21. Contoh Unit WSAC
Sumber: www.process-cooling,com
1.4.4
Proses Produksi Etanol
Pada proses produksi etanol, heat exchanger banyak digunakan
terutama dalam proses pendinginan mash, fermenter, dan yeast propagator
cooling. Pada proses ini, heat exchanger yang paling pantas digunakan
adalah tipe Plate. Kegunaan alat penukar panas dalam sistem ini adalah
untuk memenuhi kebutuhan utilitas dari panas yang terbuang dan
menyediakan penyimpanan energi. Metode yang diterapkan adalah metode
Pinch, dimana metode ini digunakan untuk meminimalisasi konsumsi
energi untuk proses kimia dengan menghitung besaran termodinamika dari
kemungkinan target energi yang dicapai dengan mengoptimasi sistem heat
recovery, operasi metode, dan kondisi proses. Hal ini dilakukan untuk
mengurangi biaya dan menaikkan efisiensi kerja.
Kelompok 2
23
Laporan 1. Tinjauan Umum Heat Exchanger dan Algoritma Perancangan Heat Exchanger
Gambar 22. Polaris Plate Heat Exchanger
Sumber: polarisphe.com
1.4.5
Scraped Surface Heat Exchangers di Industri Pangan[16]
Tipe alat penukar panas yang lazim digunakan di industri pengolahan
bahan pangan adalah heat exchanger yang mampu mengolah bahan
dengan viskositas yang relatif lebih tinggi, yang terdiri atas jacketed
cylinder dengan tabung silinder yang dilengkapi dengan blade di
tengahnya. Blade tersebut akan berputar sehingga mengakibatkan fluida di
dalamnya mengalir ke arah anular. Koefisien perpindahan panas pada alat
ini bervariasi pada rentang 900—4000 J/(m2s.oC). Mesin-mesin penukar
panas ini diaplikasikan dalam memproduksi es krim dan pendinginan
lemak pada produksi margarin.
Gambar 23. Scraped Surface Heat Exchanger
Sumber: nzifst.ord.nz
Kelompok 2
24
Laporan 1. Tinjauan Umum Heat Exchanger dan Algoritma Perancangan Heat Exchanger
1.4.6
Produksi Asam Sulfat
Reaksi pada produksi asam sulfat, yang berasal dari reaksi atntara
sulfur trioksida dengan air sehingga membentuk asam sulfat, bersifat
sangat eksotermik. Dalam hal ini, apabila temperatur tidak dijaga konstan
pada suhu operasi, yakni sekitar 400K, maka akan terbentuk kabut/mist
dari asam sulfat yang sangat sulit dikendalikan dan berbahaya dalam
proses. Oleh karena itu, unit heat exchanger diterapkan pada sistem ini
untuk menjaga suhu sistem pada batas aman operasi, sekitar 400K.
Gambar 24. SulphuricAcid Dilution Unit
Sumber: superscientific.com/sulphuric-acid-dilution-unit.aspx
1.4.7
Waste Heat Boiler
Pada industri yang menghasilkan produk buangan berupa gas atau
fluida cair panas, biasanya digunakan unit waste heat boiler ini. Gas buang
yang memiliki temperatur sangat tinggi ini tidak boleh serta-merta dibuang
ke lingkungan karena dapat menyebabkan kerusakan. Untuk mensiasati
hal tersebut, panas sensibel yang terkandung di dalam gas dimanfaatkan
kembali oleh alat penukar panas ini menjadi sebuah steam reformer. Air
dialirkan pada WHB yang kemudian dipanaskan oleh gas panas sehingga
berubah fasa menjadi uap panas. Uap panas yang dihasilkan dapat
dimanfaatkan untuk memanaskan komponen lain di dalam proses.
Sementara itu, gas panas tersebut turun temperaturnya sehingga aman
untuk dibuang ke udara.
Kelompok 2
25
Laporan 1. Tinjauan Umum Heat Exchanger dan Algoritma Perancangan Heat Exchanger
1.4.8
Cooling Tower[17]
Cooling tower biasa digunakan di industri sebagai sistem pendinginan
kembali air yang digunakan pada water cooled condenser. Cooling tower
digunakan untuk mendinginkan kembali air yang dipakai untuk
mendinginkan sistem atau dengan kata lain unit ini berfungsi sebagai
penghasil air pendingin yang dipakai pada cooler. Besarnya kemampuan
transfer panas yang terjadi di dalam cooling tower bergantung pada (1)
perbedaan suhu air masuk dan suhu wet bulb temperatur udara saat itu, (2)
luas permukaan air yang kontak langsung dengan pergerakan udara, (3)
kecepatan relatif antara udara dan air, dan (4) waktu terjadinya kontak
antara air dan udara. Oleh karena itu, biasanya desain cooling tower
berupa menara tinggi untuk memberikan performa dan efisiensi
pendinginan yang lebih baik.
Gambar 25. Natural Draft Cooling Tower
Sumber:
http://www.brentwoodindustries.com/assets/images/resources/naturalcooling-tower-diagram.jpg
Kelompok 2
26
Laporan 1. Tinjauan Umum Heat Exchanger dan Algoritma Perancangan Heat Exchanger
1.4.9
Quenching
Quenching merupakan proses perpindahan panas dengan prinsip
pendinginan secara mendadak. Proses ini banyak dilakukan di industri
metalurgi, terutama pada industri pengolahan baja (steelmaking). Prinsip
dasar dari proses ini adalah pemanfaatan pendinginan termodinamika yang
mendahului kinetika. Maksudnya, pada quenching, baja panas didinginkan
secara mendadak sehingga ukuran partikel baja masih besar dan tidak
sempat mengecil walaupun suhunya sudah rendah. Karena perubahan suhu
(termodinamika) lebih cepat dibandingkan dengan proses mengecilnya
(kinetika) partikel baja tersebut.
Gambar 26. Proses Quenching pada Pemrosesan Logam Panas
Sumber: http://www.dow.com/ucon/images/guide_pg5_0002.jpg
Kelompok 2
27
Laporan 1. Tinjauan Umum Heat Exchanger dan Algoritma Perancangan Heat Exchanger
Bagian 2
Algoritma Desain Heat Exchanger
2.1 Flowchart Algoritma Desain Heat Exchanger
Diagram alir proses algoritma desain Heat Exchanger terlampir pada
halaman berikutnya.
Kelompok 2
28
Laporan 1. Tinjauan Umum Heat Exchanger dan Algoritma Perancangan Heat Exchanger
Mulai
Menghitung koefisien
perpindahan panas total
dengan faktor koreksi = Ucalc
Identifikasi
Masalah
YA
Membuat neraca massa dan
energi. Menenetukan aliran dan
kondisi
π‘ˆπ‘‘π‘œπ‘‘ − π‘ˆπ‘π‘Žπ‘™π‘
< 0.3
π‘ˆπ‘‘π‘œπ‘‘
Utor=Ucalc
TIDAK
Mengumpulkan data kimia
& fisika dari umpan fluida
Mengasumsikan nilai Utotal
yang mungkin dihasilkan
Menghitung hilang tekan dari
sisi tabung dan kerangka
TIDAK
Hilang tekan
sesuai
spesifikasi
YA
Menentukan nilai βˆ†TLMTD,
βˆ†Tm, Faktor Koreksi
Mengestimasi biaya
pembuatan alat penukar
panas
Menentukan luas permukaan alat
penukar panas A=q/Utotβˆ†Tm
Menentukan tipe alat penukar
panas, ukuran tabung, rancangan
material alat penukar panas
Menentukan penempatan fluida
pemansa dari sisi tabung atau
sisi kerangka
TIDAK
Rancangan alat
dapat dikurangi
biaya
YA
Menentukan banyaknya tabung
dan diameter kerangka
Rancangan alat penukar panas
diterima
Mengestimasi nilai koefisen
perpindahan panas pada sisi
tabung
Kelompok 2
29
Laporan 1. Tinjauan Umum Heat Exchanger dan Algoritma Perancangan Heat Exchanger
2.2 Deskripsi Algoritma
2.2.1 Identifikasi masalah
Desain Heat Exchanger yang diajukan harus mampu mendefinisikan
peristiwa perpindahan panas yang terjadi pada suatu kolom stripper
furfural dengan skema dan kondisi sebagai berikut.
6
.
1
.
3
.
2
.
5
.
4
.
Gambar 27. Skema Permasalahan Desain Kolom Stripper Furfural
Keterangan:
1 = Aliran umpan
2 = Aliran umpan pada keadaan saturated vapor
3 = Aliran atas stripper (output stripper)
4 = Aliran udara pendingin (input stripper)
5 = Aliran bawah stripper (furfural panas)
6 = Aliran furfural dingin
Kelompok 2
30
Laporan 1. Tinjauan Umum Heat Exchanger dan Algoritma Perancangan Heat Exchanger
Kondisi Desain Heat Exchanger
1.
Aliran umpan
Tekanan (P)
= 375 kPa
Temperatur (T)
= 341,54 K
Laju alir umpan
= 1300 kmol/jam
Komposisi aliran (%-mol) :
Furfural
= 79,642%
1,3-butadiena = 10,089%
1-butena
= 6,8593%
n-butana
= 3,3697%
vinyl benzena = 0,0300%
isopentana
2.
= 0,0100%
Aliran umpan pada keadaan saturated vapor
Tekanan (P)
= 375 kPa
Temperatur (T)
= T2 K
Laju alir
= 1300 kmol/jam
Komposisi aliran (%-mol) :
Furfural
= 79,642%
1,3-butadiena = 10,089%
1-butena
= 6,8593%
n-butana
= 3,3697%
vinyl benzena = 0,0300%
isopentana
Kelompok 2
= 0,0100%
31
Laporan 1. Tinjauan Umum Heat Exchanger dan Algoritma Perancangan Heat Exchanger
3.
Aliran atas stripper (output stripper)
Tekanan (P)
= 350 kPa
Temperatur (T)
= T3 K
Laju alir
= F3 kmol/jam
Komposisi aliran (%-mol) :
Udara
= ……… %
1,3-butadiena = ……… %
1-butena
= ……… %
n-butana
= ……… %
Akan dihitung
menggunakan prinsip
neraca massa
vinyl benzena = ……… %
isopentana
4.
= ……… %
Aliran udara pendingin (input stripper)
Tekanan (P)
= 350 kPa
Temperatur (T)
= 360 K
Laju alir
= F3 kmol/jam
Komposisi aliran (%-mol) :
Udara
5.
= 100 %
Aliran bawah stripper (furfural panas)
Tekanan (P)
= 350 kPa
Temperatur (T)
= 483.5 K
Laju alir
= 1034 kmol/jam
Komposisi aliran (%-mol) :
Furfural
Kelompok 2
= 100 %
32
Laporan 1. Tinjauan Umum Heat Exchanger dan Algoritma Perancangan Heat Exchanger
6.
Aliran furfural dingin
Tekanan (P)
= 375 kPa
Temperatur (T)
= T6 K
Laju alir
= 1034 kmol/jam
Komposisi aliran (%-mol) :
Furfural
= 100 %
2.2.2 Kesetimbangan
Untuk dapat menyelesaikan permasalahan desain heat exchanger,
sebelumnya perlu dianalisis derajat kebebasan (ADK) dan neraca massa
komponen-komponen fluida kerja.
Tabel 1. Analisis Derajat Kebebasan Kolom Stripper Furfural
Neraca Massa di Reboiler
F1 = F2 dan F5 = F6
Neraca Massa Energi di Boiler
Mf x Cp,f x (T5-T6) = Σ(M1 x Cp,1 x (T2-T1)) + Σ(M1 x HL,1)
Kelompok 2
33
Laporan 1. Tinjauan Umum Heat Exchanger dan Algoritma Perancangan Heat Exchanger
Neraca Massa di Stripper
F2 + F4 = F3 + F5
Furfural
: 0,796420 x F2 = F5 + X3,f x F3
1,3 butadiena
: 0.100890 x F2 = X3,(1,,3b) x F3
1-butena
: 0,068593 x F2 = X3,(1,but) x F3
n-butana
: 0,033697 x F2 = X3,nb x F3
vinilCC6
: 0,000300 x F2 = X3,vin x F3
isopentana
: 0,000100 x F2 = X3,iso x F3
udara
: F4 = X3,ud x F3
Neraca Massa Energi di Stripper
Mfur x HL,fur + Σ(M x Cp,fur x (T2 – T3) ) = Mud x Cp,ud x (T3 – T4)
2.2.3 Data umpan fluida
Data fisika dan kimia dari fluida diperlukan dalam menyelesaikan
permasalahan desain heat exchanger. Data yang diperlukan ialah
temperatur didih, temperatur leleh, kapasitas panas, kalor laten, serta data
lain yang mendukung seperti persamaan Antoine, dan sebagainya seperti
yang disajikan pada tabel-tabel berikut.
Tabel 2. Temperatur Didih, Temperatur Leleh, dan Kalor Laten
Komponen Fluida
Kelompok 2
34
Laporan 1. Tinjauan Umum Heat Exchanger dan Algoritma Perancangan Heat Exchanger
Tabel 3. Kapasitas Kalor Fluida
Tabel 4. Variabel Persamaan Antoine Fluida Kerja
Tabel 5. Data Fisika Fluida pada Tekanan Kerja 350 kPa dan 375 kPa
Kelompok 2
35
Laporan 1. Tinjauan Umum Heat Exchanger dan Algoritma Perancangan Heat Exchanger
2.2.4 Koefisien perpindahan panas total (tebakan)
Untuk dapat menyelesaikan permasalahan desain heat exchanger,
parameter yang harus diasumsikan terlebih dahulu adalah nilai koefisien
perpindahan panas total (Utot). Agar dapat menebak dan mengasumsikan
nilai koefisien perpindahan panas total secara akurat, diperlukan data
penunjang berupa (1.) nilai koefisien konduktivitas media perpindahan
panas (kw) pada suhu operasi, dan (2.) nilai koefisien perpindahan panas
konveksi masing-masing komponen fluida kerja (h). Kemudian, nilai
koefisien perpindahan panas total dapat dihitung melalui persamaan
berikut.
1
π‘ˆπ‘œ
=
dengan: Uo
1
β„Žπ‘œ
+⁑
1
β„Žπ‘œπ‘‘
+
π‘‘π‘œβ‘×ln⁑(π‘‘π‘œ⁄𝑑𝑖 )
2β‘π‘˜π‘€
+
π‘‘π‘œ
𝑑𝑖⁑×β‘β„Žπ‘–π‘‘
⁑+⁑
π‘‘π‘œ
𝑑𝑖⁑×β„Žπ‘–
= koefisien total area di luar tabung
ho
= koefisien film di bagian luar tabung
hi
= koefisien film di bagian dalam tabung
hod
= fouling factor di bagian luar tabung
hid
= fouling factor di bagian dalam tabung
kw
= konduktivitas termal dinding tabung
di
= diameter bagian dalam tabung
do
= diameter bagian luar tabung
2.2.5 Log Mean Temperature Difference
Parameter selanjutnya adalah menentukan nilai log mean temperature
difference (LMTD) seperti yang telah dijelaskan pada bagian 1. Nilai
LMTD dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut.
LMTD =
Kelompok 2
(T1−t2)−(T2−t1)
(T1−t2)
ln⁑((T2−t1))
36
Laporan 1. Tinjauan Umum Heat Exchanger dan Algoritma Perancangan Heat Exchanger
dengan:
T1 = temperatur fluida panas masuk
T2 = temperatur fluida panas keluar
t1 = temperatur fluida dingin masuk
t2 = temperatur fluida dingin keluar
2.2.6 Luas permuakaan
Selanjutnya, setelah melakukan analisis dengan mengasumsikan nilai
koefisien perpindahan panas total dan menentukan nilai LMTD, kita dapat
menghitung luas permukaan kontak yang diperlukan oleh heat exchanger
yang akan kita desain. Perhitungan luas permukaan tersebut dapat
dilakukan menggunakan persamaan laju perpindahan panas sebagai
berikut.
Q = Utot A βˆ†TLM
2.2.7 Menentukan Posisi Aliran Fluida
Dengan mempertimbangkan besar luas permukaan dan efektivitas dari
pembuatan desain, maka dipilih jenis heat exchanger berupa shell and
tube. Fluida pemanas pada alat tipe ini biasa dialirkan pada bagian shell,
sedangkan fluida yang dipanaskan dialirkan pada bagian tube. Oleh karena
itu, furfural sebagai fluida pemanas pada reboiler akan dialirkan melalui
shell, sedangkan umpan dialirkan di dalam tube.
2.2.8 Koefisien perpindahan panas (hasil perhitungan)
Setelah mengevaluasi nilai luas permukaan kontak dan mendapatkan
desain shell and tube yang sesuai, hal yang berikutnya dilakukan adalah
dengan mengevaluasi nilai koefisien perpindahan panas hasil desain
(Ucalc). Perhitungan tersebut dilakukan dengan mempertimbangkan
variabel luas permukaan desain, dengan menggunakan persamaan berikut.
Q = Ucalc A βˆ†TLM
Kelompok 2
37
Laporan 1. Tinjauan Umum Heat Exchanger dan Algoritma Perancangan Heat Exchanger
2.2.9 Galat perhitungan (error)
Untuk dapat mengevaluasi desain yang telah dibuat, maka perlu
dilakukan perhitungan kesalahan koefisien perpindahan panas total yang
diasumsikan (Utot) terhadap nilai hasil perhitungannya (Ucalc). Nilai error
hasil perhitungan harus lebih kecil dari kesalahan perhitungan yang
diperbolehkan. Kesalahan perhitungan yang diperbolehkan dalam desain
yang kami buat adalah sekitar 30%, maka nilai error dapat dihitung
melalui persamaan berikut.
|π‘π‘–π‘™π‘Žπ‘–β‘π»π‘Žπ‘ π‘–π‘™β‘π‘ƒπ‘’π‘Ÿβ„Žπ‘–π‘‘π‘’π‘›π‘”π‘Žπ‘›−π‘π‘–π‘™π‘Žπ‘–β‘π΄π‘ π‘’π‘šπ‘ π‘–|
Error =
π‘π‘–π‘™π‘Žπ‘–β‘π΄π‘ π‘’π‘šπ‘ π‘–
x 100%
2.2.10 Hilang tekan
Apabila nilai error yang dihasilkan lebih rendah dari batas error yang
dapat diterima, maka desain dapat diterima. Tahap berikutnya adalah
menentukan nilai hilang tekan dari desain yang telah dipilih. Pressure
drop ditentukan pada sisi tabung maupun sisi kerangka dengan persamaanpersamaan berikut.
βˆ†Ptotal = βˆ†Pe + βˆ†Pc + βˆ†Pw
βˆ†Pe = 2 βˆ†Pbi
Nc+Ncw
Nc
Rb Rs
βˆ†Pc = βˆ†Pbi (Nb – 1) Rl Rb
βˆ†Pw = βˆ†Pwi Nb Rl
βˆ†Pbi = 4 f1
βˆ†Pwi =
Kelompok 2
𝐺𝑠 2
2β‘πœŒπ‘ 
(
πœ‡s,w
πœ‡s
)
π‘šπ‘ 2 ⁑(2+0.6𝑁𝑐𝑀)
2β‘πœŒπ‘ β‘π΄π‘ β‘π΄π‘€
for NRe ≥100
38
Laporan 1. Tinjauan Umum Heat Exchanger dan Algoritma Perancangan Heat Exchanger
dengan:
βˆ†Pbi
= hilang tekan ekivalen pipa ideal
βˆ†Pc
= hilang tekan internal
βˆ†Pw
= hilang tekan pada bagian window
Rb
= faktor koreksi (0,5—0,8)
Rl
= faktor koreksi baffle
Nc
= jumlah pipa yang terlewati aliran crossflow
Ncw
= jumlah barisan pipa yang terlewati pada tiap baffle
Nb
= jumlah baffle
Rs
= faktor koreksi bagian entrance dan exit
2.2.11 Estimasi biaya
Setelah mendapatkan desain yang sudah sesuai dengan perhitungan,
yang perlu dipertimbangkan setelahnya adalah faktor biaya pembuatan
heat exchanger. Biaya dapat dianalisis dari (1.) material body alat penukar
panas yang digunakan, (2.) material penyusun heat exchanger pada bagian
shell and tube, (3.) energi yang diperlukan pompa dalam mengalirkan
fluida, dan faktor-faktor lain seperti biaya operasional, maintenance, dan
sebagainya.
Kelompok 2
39
Laporan 1. Tinjauan Umum Heat Exchanger dan Algoritma Perancangan Heat Exchanger
Daftar Pustaka
1. Pustaka Buku dan Jurnal
[1]
Thulukkanam, Kuppan., 2013, Heat Exchanger Design Handbook, Second
Edition,Boca Raton: CRC Press Taylor & Francis Group
[11]
Subramanian, R. Shankar, Journal: Thermal Analysis of a Steady State Heat
Transfer, Department of Chemical and Biomolecular Engineering, Clarkson
University
[13]
Yuliani, Oni., -, Journal:Simulasi Perancangan Alat Perpindahan Panas Jenis
Double Pipe untuk Fluida Cair-Cair, Yogyakarta, Sekolah Tinggi Teknologi
nasional.
[14]
Pillarella, Dr. Mark, et. all, Paper:The CM3R Liquefaction Cycle: Versatility
for A Fast Growing, Ever Changing LNG Industry, Air Products and
Chemicals, Inc. Allentown, Pennsylvania taken from www.ivt.ntny.no
[15]
Multi-scale experimental study and modeling of the supercritical fractionation
process
-
Scientific
Figure
on
ResearchGate.
Available
from:
https://www.researchgate.net/272198429_fig3_Fig-3-Schematic-diagram-ofthe-industrial-scale-fractionation-unit [accessed 19 Apr, 2016]
Kelompok 2
40
Laporan 1. Tinjauan Umum Heat Exchanger dan Algoritma Perancangan Heat Exchanger
2. Pustaka Situs atau Website
[2]
http://www.virginiaheattransfer.com/forum/uploads/d62ba978713500d410aa28
bdfd980dbb.jpg dicutat pada tanggal 17 April 2016
[3]
http://en.funke.cn/images/img/pro6.jpg dicutat pada tanggal 17 April 2016
[4]
https://cdn.comsol.com/wordpress/2013/09/Shell-and-tube-heat-exchanger.png
diakses pada tanggal 17 April 2016
[5]
http://es.himile.com/EN/uploadfile/20131101/20131101213119000010675NP5.
jpg diakses pada tanggal 17 April 2016
[6]
http://www.lindeengineering.com/internet.global.lindeengineering.global/en/im
ages/L_20150902_44845_130719_173469.jp diakses pada tanggal 17 April
2016
[7]
http://www.iklimnet.com/expert_hvac/hvac_pictures/PHE.jpg
diakses
pada
tanggal 17 April 2016
[8]
http://static1.squarespace.com/static/528bdb05e4b079b3bcb5b198/t/52a01923e
4b00096a05f347f/1385965731488/spiral-heat-exchanger-digester-sludgeheating.jpg diakses pada tanggal 17 April 2016
[9]
https://www.tranter.com/Tranter%20Images/ECLThreeBanks.png diakses pada
tanggal 17 April 2016
[10]
http://artikel-teknologi.com/wp-content/uploads/2013/04/20130425-111454AM.jp diakses pada tanggal 17 April 2016
[16]
http://www.nzifst.org.nz/unitoperations/httrapps1.htm diakses pada tanggal 19
April 2016
[17]
https://ummuzuhail.wordpress.com/dunia/cooler-dan-cooling-tower/
diakses
pada tanggal 19 April 2016
Kelompok 2
41
Download