Upload
christian-samuel
View
44
Download
3
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Heat Transfer
Citation preview
SATRIYA DWI PERMANA 03121003029CHRISTIAN SAMUEL BS 03121003052
Heat Transfer Equipment
Heat Transfer Equipment
Perpindahan Panas
Heat Exchanger
Rule of Thumb Heat Exchanger
Basic Design Procedure &
Theory
Shell & Tube Heat
Exchanger
Perpindahan PanasIlmu termodinamika yang berkaitan dengan
transisi kuantitatif dan penyusunan ulang energi sebagai panas dalam tubuh materi.
Transfer panas telah dicapai dari fluida panas ke dinding atau permukaan tube secara konveksi , melalui dinding tube atau plate secara konduksi dan kemudian oleh konveksi ke fluida dingin .
Konduksi Konveksi
Radiasi
Perpindahan Panas
Heat Exchanger
Shell & Tube Exchangers Double Pipe Exchangers Plate & Frame Exchangers
Spiral Heat Exchangers Fired Heater Condenser
Exchanger type
Fixed tubesheet (tubesheet tetap)
Keuntungan dari tipe fixed tubesheet adalah : Harganya murah karena konstruksinya sederhana sepanjang tidak
membutuhkan expansion joint (sambungan tambahan). Tube bisa dibersihkan secara mekanikal setelah melepas cover channel atau
bonet. Kebocoran dari sisi shell bisa diminimalisir karena tidak ada flange joint
(sambungan flange).
Fixed tubesheet (tubesheet tetap)Kerugian dari tipe fixed tubesheet adalah : Bundle tidak dapat dilepas dari shell jadi sisi luar tube tidak
dapat dibersihkan secara mekanis. Aplikasi hanya terbatas pada clean service (fluida yang bersih)
pada shell side. Apabila akan digunakan pada fouling service (kemungkinan
ada kotoran) pada shell side maka shell side dibersihkan dengan chemical cleaning.
Exchanger typeU-tube
Keuntungan dari U-tube heat exchanger adalah : Bundle dapat meregang atau menkerut jika ada perbedaan
tegangan (differential stress). Bagian luar dari tube bisa dibersihkan. Tube bundle juga bisa dilepas.Kerugian dari U-tube heat exchanger adalah : Bagian dalam dari U-tube tidak dapat dibersihkan secara
efektif, memerlukan drill shaft yang fleksibel untuk membersihkannya.
U-tube heat exchanger sebaiknya tidak digunakan untuk tube dengan fluida yang kotor.
Exchanger type
Floating Head
Exchanger type
Floating Head
Keuntungan dari floating head heat exchanger adalah : Tube bundle dapat dilepas dari shell tanpa melepasn shell
ataupun cover floating-head, sehingga mengurangi lama waktu maintenance.
Desain ini biasanya dipasangkan dengan kettle reboiler yang mempunyai media pemanas kotor, dimana tipe U-tube tidak dapat digunakan.
Exchanger type
Floating HeadKerugian dari floating head heat exchanger
adalah :Harganya paling mahal diantara tipe heat
exchanger lainnya karena ukuran shell-nya yang besar.
Rule of Thumb Heat ExchangerFluida bertekanan tinggi dialirkan di dalam tube
karena tube standar cukup kuat menahan tekanan yang tinggi.
Fluida berpotensi fouling dialirkan di dalam tube agar pembersihan lebih mudah dilakukan.
Fluida korosif dialirkan di dalam tube karena pengaliran di dalam shell membutuhkan bahan konstruksi yang mahal yang lebih banyak.
Fluida bertemperature tinggi dan diinginkan untuk memanfaatkan panasnya dialirkan di dalam tube karena dengan ini kehilangan panas dapat dihindarkan.
Rule of Thumb Heat ExchangerFluida dengan viscositas yang lebih rendah dialirkan di
dalam tube karena pengaliran fluida dengan viscositas tinggi di dalam penampang alir yang kecil membutuhkan energi yang lebih besar.
Fluida dengan viskositas tinggi ditempatkan di shell karena dapat digunakan baffle untuk menambah laju perpindahan.
Fluida dengan laju alir rendah dialirkan di dalam tube. Diameter tube yang kecil menyebabkan kecepatan linier fluida (velocity) masih cukup tinggi, sehingga menghambat fouling dan mempercepat perpindahan panas.
Fluida yang mempunyai volume besar dilewatkan melalui tube, karena adanya cukup ruangan.
1. Kecepatan maksimum pada shellside
Kecepatan harus dijaga tidak terlalu cepat, hal ini ditujukan untuk mencegah terjadinya erosi ketika terdapat moisture dan partikel dalam aliran.
Untuk mengurangi pressure drop yang tinggi dapat menggunakan kecepatan aliran di bawah maksimum pada kondisi operasi tertentu
Kecepatan pada nozzle boleh diizinkan sampai 1,2 dan 1,4 kali lipatnya
2. Kecepatan maksimum pada nozzle
Penurunan tekanan dalam heat exchanger harus selalu diperhatikan ,
terutama pada sistem yang menggunakan aliran
bertekanan rendah
3. Jangan digunakan untuk menurunkan temperatur yang terlalu tinggi
Ilustrasi : pada pencairan Hidrogen dan neon
Udara (umpan dimana mengandung hidrogen dan neon), tidak langsung didinginkan menggunakan nitrogen cair, akan tetapi didinginkan secara bertahap dahulu, yaitu didinginkan dengan air pada kondisi normal, lalu kemudian didinignkan menggunakan cairan nitrogen.
4. Penempatan fluida pada heat exchanger
• Fluida korosif ditempatkan pada bagian tubeside• Fluida yang memiliki tekanan dan temperatur tinggi diletakkan
dalam tubeside• Fluida yang memiliki kecepatan tinggi ditempatkan dalam tubeside• Fluida yang memiliki kekotoran, ditempatkan pada bagian tubeside• Aliran yang memiliki debit besar diletakkan pada bagian yang
berdiameter lebih besar, begitu sebaliknya
Penentuan fluida dalam shell atau tubeFluida bertekanan tinggi dialirkan di dalam
tube karena tube standar cukup kuat menahan tekanan yang tinggi.
Fluida berpotensi fouling dialirkan di dalam tube agar pembersihan lebih mudah dilakukan.
Fluida korosif dialirkan di dalam tube karena pengaliran di dalam shell membutuhkan bahan konstruksi yang mahal yang lebih banyak.
Penentuan fluida dalam shell atau tubeFluida bertemperatur tinggi dan diinginkan untuk
memanfaatkan panasnya dialirkan di dalam tube karena dengan ini kehilangan panas dapat dihindarkan.
Fluida dengan viscositas yang lebih rendah dialirkan di dalam tube karena pengaliran fluida dengan viscositas tinggi di dalam penampang alir yang kecil membutuhkan energi yang lebih besar.
Fluida dengan viskositas tinggi ditempatkan di shell karena dapat digunakan baffle untuk menambah laju perpindahan.
Fluida dengan laju alir rendah dialirkan di dalam tube. Diameter tube yang kecil menyebabkan kecepatan linier fluida (velocity) masih cukup tinggi, sehingga menghambat fouling dan mempercepat perpindahan panas.
Fluida yang mempunyai volume besar dilewatkan melalui tube, karena adanya cukup ruangan.
Basic Design Procedure and TheoryPersamaan umum untuk perpindahan panas yang melewati suatu permukaan adalah :
Q = U A Tm (1)Dimana, Q = panas yang ditransfer per satuan waktu , W
U = keseluruhan dari heat transfer coefficient, W/m2 0C
A = Area Perpindahan Panas, m2
Tm = rata-rata perbedaan suhu, suhu driving force, 0C.
Heat exchanger analysis: the effectiveness—NTU methodThe effectiveness—NTU method merupakan prosedur untuk mengevaluasi performa dari Heat exchanger dengan tidak menggunakan evaluasi dari perbedaan temperatur rata-rata (Tm).
Heat exchanger analysis mengunakan plot exchanger effectiveness VS NTU. The effectiveness—NTU method tersebut tidak akan sesuai dengan bukub tersebut tetatpi harus melalui banyak usah dalam mendesain He dan pengalaman dalam mendesain HE.
Seperti yang kita ketahui bahwa nilai dari overall coeficient hanya bisa didapat dengan trial and eror. Namun data yang terdapat buku Perry and Green (1984), TEMA (1988) dan Ludwig (1965) berdasarkan eksperiment.
Shell and Tube Exchangers
Hot fluid Cold fluid U (W/m2 0C)
Heat exchangersWaterOrganic solventsLight oilsHeavy oilsGases
CoolersOrganic SolventsLight oilsHeavy oilsGasesOrganic solventsWaterGases
WaterOrganic solventsLight oilsHeavy oilsGases
WaterWaterWaterWaterBrine BrineBrine
800-1500100-300100-40050-30010-50
250-750350-90060-30020-300
150-500600-1200
15-250
Overall Heat-Transfer Coefficient
Shell and Tube Exchangers
Hot fluid Cold fluid U (W/m2 0C)
HeatersSteamSteamSteamSteamSteamDowthermDowthermFlue gasesFlue
CondensersAqueous vapoursOrganic vapoursOrganics (some non-condensibles)Vacuum condensers
VaporisersSteamSteamSteam
WaterOrganic solventsLight oilsHeavy oilsGasesHeavy oilsGasesSteamHydrocarbon vapours
WaterWaterWaterWater
Aqueous solutionsLight organicsHeavy organics
1500-400500-1000300-90060-45030-30050-30020-20030-10030-100
1000-1500700-1000500-700200-500
1000-1500900-1200600-900
Air–cooled exchangers
Process fluid U (W/m2 0C)
WaterLight organicsHeavy organicsGases, 5-10 bar 10-30 barCondensing hydrocarbons
300-450300-70050-15050-100
100-300300-600
Immersed coils
Coil Pool
Natural circulationSteamSteamSteamAqueous solutionsLight oils
AgitatedSteamSteamSteamAqueous solutionsLight oils
Dilute aqueous solutionsLight oilsHeavy oilsWaterWater
Dilute aqueous solutionsLight oilsHeavy oilsWaterWater
500-1000200-30070-150
200-500100-150
800-1500300-500200-400400-700200-300
Jacketed vessels
Jacket Vessel
SteamSteamWaterWater
500-700250-500200-500200-300
OVERALL HEAT-TRANSFER COEFICIENTOverall coefient adalah hubungan timbal-balik terhadap seluruh koefisien yang ada pada Heat exchanger. Persamaannya sebagai berikut:
Dimana :
Uo = the overall coefficient based on the outside area of the tube, W/m2 0C,
ho = outside fluid film coefficient, W/m2 0C,
hi = inside fluid film coefficient, W/m2 0C,
hod = outside dirt coefficient (fouling factor), W/m2 0C,
hid = inside dirt coefficient, W/m2 0C,
kw = thermal conductivity of the tube wall material, W/m2 0C,
di = tube inside diameter, m,
do = tube outside diameter, m.
(2)
FOULING FACTORS (DIRT FACTOR)Fouling merupakan faktor yang tidak dapat dihindari dalam mendesain HE apabila diabaikan dapat berakibat fatal pendesainan HE.
Fouling dapat mengakibatkan penumpukan material yang menempel pada HE sehingga konduktivisas termal rendah akan menurunkan overall coeficient (U).
Ada 6 kategori dalam fouling thermal yang dikemukakan oleh Somerscales (1980)
1. Precipitation Fouling (substansi terlarut)2. Particulate Fouling ( padatan tersuspensi)3. Chemical Reaction Fouling (deposit karena reaksi kimia)4. Corrosion Fouling ( transfer panas permukaan)5. Biological Fouling (organisme biologi )6. Freezing Fouling (pemadatan pada cairan)
Kita dapat menentukan nilai overall coeficient deri melihat grafik dibawah ini:
FOULING FACTORS (DIRT FACTOR)Berdasarkan data fouling factor yang didapatkan dari hasil eksperiment TEMA standards (1978) dan Ludwig (1965). Dapat kita lihat nilai faktor fouling pada gambar dibawah ini:
MEAN TEMPERATURE DIFFERENCE (TEMPERATURE DRIVING FORCE)
MEAN TEMPERATURE DIFFERENCE (TEMPERATURE DRIVING FORCE)
Persamaan logarithmic temperature untuk aliran counter-current:
Dimana:
Tlm = log mean temperature difference
T1 = temperatur fluida masuk shell
T2 = temperatur fluida keluar shell
t1 = temperatur fluida masuk tube
t2 = temperatur fluida keluar tube
)(ln
)(
12
21
1221
tTtT
tTtTTlm
(4)
MEAN TEMPERATURE DIFFERENCE (TEMPERATURE DRIVING FORCE)
Menentukan perbedaan temperatur sebenarnya dengan menggunakan persamaan desain (1) dengan bantuan faktor koreksi untuk aliran counter-current.
Dimana:
Tm = true temperature difference
Ft = faktor koreksi temperatur
Sedangkan Ft sendiri memiliki persamaan:
lmtm TFT (5)
]11[2
]11[2ln1
1/1ln1
2
2
2
RRS
RRSR
RSSRFt (6)
)/()(
)/()(
1112
1221
tTttS
ttTTR
MEAN TEMPERATURE DIFFERENCE (TEMPERATURE DRIVING FORCE)
MEAN TEMPERATURE DIFFERENCE (TEMPERATURE DRIVING FORCE)
Tube–side heat–transfer coefficient (Single Phase)
cba wCNu )/(PrRe Turbulent flow
Dimana Nu = Nusselt number =
Re = Reynolds number =
Pr = Prandtl number =
Dan hi = koefisien dalam , W/m2 0C
de = equivalent (or hydraulic) diameter, m
Untuk nilai reynold number adalah 0.8. nilai Prandtl number bisa 0.3 untuk cooling sampai 0.4 for heating. Faktor viskositas yang normal 0.14 untuk aliran tube, dikemukakan oleh Sieder and tate (1936).
Dimana C = 0.021 untuk gases,
0.023 untuk non-viscous liquids,
0.027 untuk viscous liquids.
f
ei
k
dh
etet dGdu
f
p
k
C
(7)
Tube–side heat–transfer coefficient (Single Phase)
Laminar flow
Dimana L adalah panang tube, metres
Ika Nusselt number pada persamaan (8) kurang dari 3.5, maka harus dianggap 3.5. In laminar flow panjang tube memiliki dampak terhadap Heat transfer dimana rasio antara panjang dan diameter kurang dari 500.
14.033.033.0 )/()/(Pr)(Re86.1 we LdNu (8)
Heat–transfer factor, jh
Penggunaan faktor jh untuk mengetahui data aliran laminar dan aliran turbulen yang dapat diwakili dengan grafik yang sama.
(9) 14.067.0 /Pr wh Stj
TUBE–SIDE HEAT–TRANSFER COEFFICIENT (SINGLE PHASE)Koefisien untuk air
Persamaan ini berdasarkan data dari Eagle dan Ferguson (1930):
Dimana:
hi = koefisien dalam untuk air W/m2 0C
t = temperatur air, 0C
ut = kecepatan air, m/s
di = diameter dalam tube, mm
2.08.0 /)02.035.1(4200 iti duth
TUBE–SIDE HEAT–TRANSFER COEFFICIENT (SINGLE PHASE)Tube-side pressure drop
Persamaan dasar untuk isothermal flow pada pipa (temperatur konstan):
Diamana jf adalah dimensi dari faktor friksi dan L’ adalah panang pipa efektifkarena aliran Heat exchanger bukan isothermal dan merupakan aliran normal maka perubahan viskositasnya dipertimbangkan:
m = 0.25 untuk aliran laminar Re < 2100,
= 0.14 untuk aliranturbulen Re >2100.
Nilai dari jf untuk heat exchanger tubes dapat diperoleh dari grafik selanutnya.
2)/'(8
2t
if
udLjP
mw
tif
udLjP /
2)'(8
2
MEAN TEMPERATURE DIFFERENCE (TEMPERATURE DRIVING FORCE)
MEAN TEMPERATURE DIFFERENCE (TEMPERATURE DRIVING FORCE)
Persamaan logarithmic temperature untuk aliran counter-current:
Dimana:
Tlm = log mean temperature difference
T1 = temperatur fluida masuk shell
T2 = temperatur fluida keluar shell
t1 = temperatur fluida masuk tube
t2 = temperatur fluida keluar tube
)(ln
)(
12
21
1221
tTtT
tTtTTlm
(4)
MEAN TEMPERATURE DIFFERENCE (TEMPERATURE DRIVING FORCE)
Menentukan perbedaan temperatur sebenarnya dengan menggunakan persamaan desain (1) dengan bantuan faktor koreksi untuk aliran counter-current.
Dimana:
Tm = true temperature difference
Ft = faktor koreksi temperatur
Sedangkan Ft sendiri memiliki persamaan:
lmtm TFT (5)
]11[2
]11[2ln1
1/1ln1
2
2
2
RRS
RRSR
RSSRFt (6)
)/()(
)/()(
1112
1221
tTttS
ttTTR
MEAN TEMPERATURE DIFFERENCE (TEMPERATURE DRIVING FORCE)
MEAN TEMPERATURE DIFFERENCE (TEMPERATURE DRIVING FORCE)
DESIGN METHODSDalam mendesain Hedapat menggunakan 2 metode yakni:
1. Metode Kern (1950)
dimana metode ini bagus untuk mendesain tube pada HE dikarenakan pada tube merupakan cross-flow
2. Metode Bell (1960,1963)
dimana metode ini bagus untuk mendesain Shell HE.
Kern Method
Kern Method
Bell Method
Heat-transfer coefficient
Shell-side heat transfer coeficient dapat ditulis:
Dimana:
hoc = heat transfer coefficient calculated for cross-flow over an ideal tube bank, no leakage or bypassing,
Fn = correction factor to allow for the effect of the number of vertical tube rows,
Fw = window effect correction factor
Fb = bypass stream correction factor
FL = leakage correction factor
Desain HE jelek apabila nilai koreksi total dari 0-0.6, desain HE baik apabila lebih besar dari 0.6 dan nilai koreksi terbesar 0.9.
Lbwnocs FFFFhh
untuk cross-flow tube banks
hoc, ideal cross-flow coefficient
14.0/PrRe 31
whf
ooc jk
dh
Fn, tube row correction factor
Ncv is number of constrictions crossed = number of tube rows between the baffle tips.
1. Re > 2000, turbulent; take Fn from fig. above
2. Re > 100 to 2000, transition region, take Fn = 1.0
3. Re < 100; laminar region, Fn (N’c)-0.18
dimana N’c adalah jumlah baris melewati secara seri dari ujung ke ujung shell, dan
tergantung pada jumlah baffle.
Window Correction Factor (Fw)
3
1
/21exp cvss
bb NN
A
AF
Fb, by pass correction factor
By-pass correction factor
= 1.5untuk aliran laminar , Re < 100,
a= 1.35 untuk aliran tansisi dan turbulen Re > 100
Ab = clearance area between bundle & shell
As = maximum area untukcross-flow
Ns = number of sealing strips encountered by the bypass stream in the cross-flow zone
Ncv = number of constrictions, tube rows, encountered in the cross-flow section.
Coefficient for FL, heat transfer
Langkah-langkah yang diperlukan dalam mendesain Heat exchanger:1. Menetapkan data awal heat exchanger: laju Heat-transfer, laju aliran fluida,
dan temperature.2. Mengumpulkan data fisik fulida: densitas, viskositas, dan kondutivitas termal.3. Menentukan tipe HE yang akan digunakan.4. Megunakan nilai trial untuk menentukan overall coeficient, U.5. Menghitung nilai perbedaan temperatur, rata-rata Tm.
6. Menghitung luas permukaan yang diperlukan dengan menggunakan persamaan (1).
7. Menentukan rancangan HE.8. Menghitung individual coeficient.9. Menghitung overall coeficient dan membandingkan dengan nilai trial. Jika
perbedaan sangat auh dari nilai estimasi, ulangi perhitungan nilai estimasi dan kembali ke langkah 6.
10. Menghitung Pressure drop He, jika hasilnya tidak memuaskan maka ulang dari langkah 7 atau 4 atau 3 dengan cara berurutan.
11. Nilai optimum dari Desain HE: ulangi langkah 4 sampai 10 sesuai kebutuhan. Apabila HE murah maka akan memuaskan, ini berhubungan dengan luas area yang kecil dari HE.
Shell and Tube Design Flowsheet
Determining R,S
Determining Temperature Difference
Determining Physical Properties
Determining Heat Transfer Overall Coefficient
Determining Uo
Determining Tube Side Coefficient
Determining Bundle Diameter
Shell Diameter and Baffle Spacing
Colborn Coefficient (jH)
Overall Coefficient
Tube Side Friction Factor
Shell Friction Factor
Check Pressure Drop
SHELL AND TUBE HEAT EXCHANGER
Konsep
Definisi Komponen Utama Standar dan Kode pada Heat Exchanger Tube Shell Layout Tube-sheet Tipe Shell (Passes) Baffle Tube-sheet (Plate) Nozzle pada Shell dan Header Flow-induced tube vibrations
Definisi
Shell & Tube Heat Exchanger terdiri dari beberapa tube yang dibungkus oleh silinder shell dengan posisi tube yang sejajar dengan shell.
Fluida satu akan mengalir pada tube dan fluida lainnya mengalir di shell.
Shell & Tube Heat Exchanger dapat memberikan luas area perpindahan panas yang besar dan efisiensi perpindahan panas yang besar.
Dapat digunakan pada kondisi tekanan tinggi dan suhu tinggi
Definisi
Keuntungan:a) Memiliki konfigurasi 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 konstruksid) Prosedur pengopersian lebih mudahe) Metode perancangan yang lebih baik
telah tersediaf) Pembersihan dapat dilakukan dengan
mudah
Definisi
Shell and tube heat exchanger dengan konstruksi “fixed tube sheet” artinya pelat pemegang pipa-pipa pada kedua ujung pipa, keduanya memiliki konstruksi yang tetap (tidak dapat bergeser secara aksial dalam arah sumbu tabung relative antara satu sisi dengan sisi lainnya).
Shell and tube heat exchanger dengan konstruksi “floating tube sheet” artinya salah satu pelat pemegang pipa-pipa pada kedua ujung pipa dapat bergerak relatif terhadap satunya karena tidak terjepit oleh flens (mengambang).
Definisi
Shell and tube heat exchanger dengan konstruksi pipa U (U tube type).
Shell and tube heat exchanger dengan konstruksi dua pipa (double pipe type). Pada jenis ini setiap tabung berisi berkas pipa masing-masing.
Komponen Utama
Nomenclature1. Shell 15. Floating-head support2. Shell cover 16. Weir3. Floating-head cover 17. Split ring4. Floating-tube plate 18. Tube5. Clamp ring 19. Tube bundle6. Fixed-tube sheet (tube plate) 20. Pass partition7. Channel (end-box or header) 21. Floating-head gland (packed gland)8. Channel cover 22. Floating-head gland ring9. Branch (nozzle) 23. Vent connection10. Tie rod and spacer 24. Drain connection11. Cross baffle or tube-support plate 25. Test connection12. Impingement baffle 26. Expansion bellows13. Longitudinal baffle 27. Lifting ring14. Support bracket
Internal floating head without clamp ring
Tube
Tube merupakan pemisah dan sebagai pengantar panas yang berbeda 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 tube polos (bare tube) dan tube bersirip (finned tube)
Standar dan Kode pada Heat Exchanger
American Petroleum
Institute (API)ANSI/API Standard 660 (8th
Ed) tahun 2007
TEMA (Tubular Exchanger
Manufactures Association)
TEMA
Dimensi
Standar diameter tube berkisar diantara 5/8 inch (16 mm) sampai 2 inch (50 mm).
Desain Heat Exchanger dengan tabung berdiameter kecil (5 /8- ke - 1 di OD ) lebih ekonomis daripada desain dengan tabung yang lebih besar, karena tabung kecil menyediakan unit yang lebih kompak.
Diameter tabung dari 5/8 sampai dengan 1 dalam O.D. adalah tabung yang terkecil sehingga dipertimbangkan untuk proses pada Heat Exchanger , tetapi ada beberapa aplikasi di mana tabung kecil mungkin lebih baik.
Dimensi
Tabung dengan diameter yang lebih besar digunakan ketika terjadi Heavy fouling yang didapatkan, dan bagian dalam tabung akan dibersihkan secara mekanis.
Karena tabung dengan diameter dari 5/8 - 1 dalam O.D. Kisaran atau jangkauan biasanya digunakan untuk penukar panas shell dan tube, tabung dalam ukuran ini lebih mudah tersedia dalam berbagai bahan konstruksi.
Standar diameter dan ketebalan dinding untuk tabung baja.
Pengaturan Tube
Square (900) Rotated Square (450)
Triangular (300) Rotated Triangular (60o)
Disini kita akan menentukan number tube dan bundle diameter dengan menggunakan persamaan triangular dan square patterns sebagai berikut:
Dimana:
Nt = Number of tubes,
Db = bundle diameter, mm,
do = diameter luar tube, mm
1
1
/11
1
)/(
,)/(n
tob
nobt
KNdD
dDKN
(3a)
(3b)
Tube Sheet Layout
Tube
Tube-side passesChannel merupakan tempat keluar masuknya fluida pada tube, sedangkan pass partition merupakan pembatas antara fluida yang masuk dan keluar tube.
Tube-side passes
Tube
Shell
The British standard BS3274 untuk shell pada HE dari 6 in (15 0 mm) sampai 42 in(1067 mm) diameter; dan untuk TEMA standards ,Untuk HE mulai dari 60 in,(1520 mm). Sampai dengan 24 in (610 mm) merupakan shell yang standard untuk konstruksi normal, pipa mendekati tolerasi diatas 24 in (610 mm) dan merupakan gulungan plate.Shell : Biasanya berbentuk silinder yang berisi tube bundle sekaligus sebagai wadah mengalirnya zat.
Minimum shell thickness, mm
Tipe-tipe Shell
Tipe Shell (Passes)
Single PassMultiple Passes :a) Two Passb) Four Passc) Six Passd) Eight Pass
Tube-side Multipass arrangements
A. Two Pass
2
1
Pass rib
B. Four Pass
4
1
3
2
1
4
1
3 2
4
1
3
2
C. Six Pass
6
1
4 5
3 2
6
1
5
2
4
3
6
1
5
4 3
2
D. Eight Pass
8
1
5 6
4 3
7
2
8
1
5
6
4
3
7
2
8
1
5 6
4 3
7
2
Baffle
Sekat digunakan untuk membelokkan atau membagi aliran dari fluida dalam alat penukar panas. Untuk menentukan sekat diperlukan pertimbangan teknis dan operasional.
Macam-macam baffle
Horizontal cut baffleBaik untuk semua fase gas atau fase liquid dalam shell. Baik ada dissolves gas dalam liquid yang dapat dilepaskan dalam heat exchanger maka perlu diberi ‘notches’ dalam baffle.
Vertical cut baffleBaik untuk liquid yang membawa suspended matter atau yang heavy fouling fluida.
Disc and doughtnut baffleFluida harus bersih, bila tidak akan terbentuk sediment dibelokkan doughtnut. Kurang baik, sebab bila ada dissolved gas yang terlepas, bisa dilepaskan melalui top dari doughtnut, bila ada kondensat liquid tidak dapat di drain tanpa large ports pada doughtnut.
Baffle dengan annular orificeBaffel ini jarang digunakan kerena terdiri dari full circular plate dengan lubang-lubang untuk semua tube.
Longitudinal baffleDigunakan pada shell side untuk membagi aliran shell side menjadi dua atau beberapa bagian untuk memberikan kecepatan yang lebih tinggi untuk perpindahan panas yang lebih baik.
Buffle cuts for single segmental Baffles
Buffle cuts for double segmental Baffles
Buffle cuts for triple segmental Buffles
Jenis-jenis Baffle
Shell
Segmental Baffle detail
Shell
Strip Baffle
Disk and Doughnut Baffle
Shell
Shell
Doughnut
Disk
Oriffice Buffle
OrificeBaffle
Detail
OD of Tube
Baffle
Drilling
1
2
1
2
w
1
w
2
Single Segmental
1
2
1
2
w
1
w
w
2
Double Segmental
32
1 1
w
1
w
3
w
w
w
2
Triple Segmental
22
int
w
w
int
w
1
w
2
No-Tube-in window (NTIW)
Tube-sheet (Plate)
Berfungsi sebagai tempat duduk tube bundle pada shell.
Flow-induced tube vibrations Getaran yang disebabkan oleh cairan
fluida selama bundle tabung, utamanya disebabkan oleh vortex shedding dan hentakan turbulent.
Terima Kasih