PLATE HEAT EXCHANGER 1.1 Fungsi Plate Heat Exchanger Plate Heat Exchanger (PHE) berfungsi sebagai sistem pemanas atau pendingin dari suatu sistem produksi. Heat Exchanger, alat penukar kalor ini bertujuan untuk memanfaatkan panas suatu aliran fluida yang lain. Maka akan terjadi dua fungsi sekaligus, yaitu : - Memanaskan fluida - Mendinginkan fluida yang panas Suhu yang masuk dan keluar kedua jenis fluida diatur sesuai dengan kebutuhannya. Pada gambar diperlihatkan sebuah heat exchanger, dimana fluida yang berada didalam tube adalah air, disebelah luar dari tube fluida yang mengalir adalah kerosene yang semuanya berada didalam shell. 1.2 Jenis-Jenis Heat Exchanger Dikarenakan banyaknya jenis dari alat penukar kalor, maka dalam pembahasan akan dibatasi pada alat penukar kalor jenis heat exchanger yang banyak dijumpai dalam industri perminyakan. Heat exchanger ini juga banyak mempunyai jenis-jenisnya. Perlu diketahui bahwa untuk alat-alat ini terdapat suatu terminology yang telah distandarkan untuk menamai alat dan bagian-bagian alat tersebut yang dikeluarkan oleh Asosiasi pembuat Heat Exchanger yang dikenal dengan Tublar Exchanger
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
PLATE HEAT EXCHANGER
1.1 Fungsi Plate Heat Exchanger
Plate Heat Exchanger (PHE) berfungsi sebagai sistem pemanas atau pendingin
dari suatu sistem produksi. Heat Exchanger, alat penukar kalor ini bertujuan untuk
memanfaatkan panas suatu aliran fluida yang lain. Maka akan terjadi dua fungsi
sekaligus, yaitu :
- Memanaskan fluida
- Mendinginkan fluida yang panas
Suhu yang masuk dan keluar kedua jenis fluida diatur sesuai dengan
kebutuhannya. Pada gambar diperlihatkan sebuah heat exchanger, dimana fluida
yang berada didalam tube adalah air, disebelah luar dari tube fluida yang mengalir
adalah kerosene yang semuanya berada didalam shell.
1.2 Jenis-Jenis Heat Exchanger
Dikarenakan banyaknya jenis dari alat penukar kalor, maka dalam pembahasan
akan dibatasi pada alat penukar kalor jenis heat exchanger yang banyak dijumpai
dalam industri perminyakan. Heat exchanger ini juga banyak mempunyai jenis-
jenisnya. Perlu diketahui bahwa untuk alat-alat ini terdapat suatu terminology yang
telah distandarkan untuk menamai alat dan bagian-bagian alat tersebut yang
dikeluarkan oleh Asosiasi pembuat Heat Exchanger yang dikenal dengan Tublar
Exchanger Manufactures Association (TEMA). Standarisasi tersebut 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.
Jenis-jenis Heat Exchanger yang terdapat pada industri perminyakan dapat
dibedakan atas :
1. Jenis Shell and Tube
Jenis 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. Hal ini dapat dilihat pada gambar 2.3
Gbr. 2.3. Konstruksi alat penukar kalor jenis shell and tube
Keterangan :
1. Saluran ujung yang tetap
2. Topi ujung yang tetap
3. Saluran atau tepi ujung yang tetap
4. Tutup saluran – chanel cover
5. Nosel ujung stasioner – Stationary head nozzle
6. Pelat tube stasioner – Stationary tubes sheet
7. Tube
8. Shell
9. Tutup shell – shell cover U
10. Flens shell pada ujung stasioner-shell flange stationary head end
11. Flens shell ujung yang dibelakang, shell flange – Rear Head End
12. Nossel shell – Shell Nozzle
13. Flens penutup shell – shell cover flange
14. Sambungan ekspansi – Expansion Joint
15. Pelat tube yang mengambang – Floating Head Cover
16. Tutup kepala yang mengambang - Floating Head Cover
17. Flens kepala yang mengambang – Floating Head Flange
18. Penahan kepala yang mengambang – Floatinh Head Backing Device
19. Cicncin pemisah – Split Shear Ring
20. Flens penahan dengan slip – on – slip – on backing flange
21. Tutup kepala yang mengambang sebelah luar – Floating Head Cover
22. Pelat tutup yang mengambang yang menyusur – Floating Tube Sheet Skirt
23. Flens packing – Packing box flange
24. Packing
25. Cincin penekan packing – Packing follower ring
26. Cincin latern – Latern Ring
27. Batang pengikat dan spasi – Tie Rod and Spacer
28. Pelat penahan atau sekat transverse – Transverse Baffles or Support Plate
29. Sekat yang disentuh langsung – Impingement Buffles
30. Sekat yang longitudinal – Longitudinal Baffles
31. Pemisah aliran pass – PassPartition
32. Sambungan untuk venting – Vent Connection
33. Sambungan untuk buangan – Drain Connection
34. Sambungan untuk instrument – Instrument Connection
35. Penahan bejana kepondasi/sadel – Support Saddle
36. Tahanan untuk mengangkat – Lifting Lug
37. Penahan gantungan – Support Bracket
38. Weir
39. Saluran untuk cairan – Liguid Level Connection
2. Jenis Double Pipe (Pipa Ganda)
Pada jenis ini tiap pipa atau beberapa pipa mempunyai shell sendiri-sendiri. Untuk
menghindari tempat yang terlalu panjang, heat exchanger ini dibentuk menjadi U
(lihat gambar 2.4). pada keperluan khusus, untuk meningkatkan kemampuan
memindahkan panas, bagian diluar pipa diberi srip. Bentuk siripnya ada yang
memanjang, melingkar dan sebagainya. Keistimewaan jenis ini adalah mampu
beroperasi pada tekanan yang tinggi, dank arena tidak ada sambungan, resiko
tercampurnya kedua fluida sangat kecil. Kelemahannya terletak pada kapasitas
perpindahan panasnya sangat kecil.
Gambar. 2.4. Alat penukar kalor jenis double pipa
3. Koil Pipa
Heat Exchanger ini mempunyai pipa berbentuk koil yang dibenamkan didalam
sebuah box berisi air dingin yang mengalir atau yang disemprotkan untuk
mendinginkan fluida panas yang mengalir di dalam pipa. Jenis ini disebut juga
sebagai box cooler (gambar 2.5) jenis ini biasanya digunakan untuk pemindahan
kalor yang relative kecil dan fluida yang didalam shell yang akan diproses lanjut.
Gambar 2.5. Pipa Coil Heat Exchanger
4. Jenis Pipa Terbuka (Open Tube Section)
Pada heat exchanger ini pipa-pipa tidak ditempatkan lagi didalam shell, tetapi
dibiarkan di udara. Prndinginan dilakukan dengan mengalirkan air atau udara pada
bagian pipa. Berkas pipa itu biasanya cukup panjang. Untuk pendinginan dengan
udara biasanya bagian luar pipa diberi sirip-sirip untuk memperluas permukaan
perpindahan panas. Seperti halnya jenis coil pipa, perpindahan panas yang terjadi
cukup lamban dengan kapasitas yang lebih kecil dari jenis shell and tube.
Gambar 2.6 Alat penukar kalor jenis open tube section
Di samping jenis-jenis di atas, masih terdapat jenis-jenis lain yang dijumpai di
industri, antara lain :
- jenis spiral, menpunyai bidang perpindahan panas yang melingkar. Karena
alirannya yang melingkar maka system ini dapat “Self Cleaning” dan mempunyai
efisiensi perpindahan panas yang baik. Akan tetapi konstruksi seperti ini tidak dapat
dioperasikan pada tekanan tinggi.
Gambar 2.7. Spiral Heat Exchanger
- jenis lamella, biasanya digunakan untuk memindahkan panas dari gas ke gas
pada tekanan rendah. Jenis ini memiliki koefisien perpindahan panas yang
baik/tinggi.
Gbr. 2.8. Jenis Lamela
- Gasketter plate exchanger, mempunyai bidang perpindahan panas yang
terbentuk dari lembaran pelat yang dibuat beralur. Laluan fluida (biasanya untuk
cairan) terdapat diantara lembaran pelat yang dipisahkan gasket yang dirancang
khusus sehingga dapat memisahkan aliran dari kedua cairan. Perawatannya mudah
dan mempunyai efisiensi perpindahan panas yang baik.
Gbr. 2.9. Gasket plate exchanger
Pada umumnya heat exchanger dibuat dengan pemesanan, karena harus sesuai
dengan kebutuhannya. Baik ukuran maupun bentuk dapat bermacammacam, sesuai
dengan keperluan masing-masing.
1.3 PLATE HEAT EXCHANGER (HE–101)
Fungsi : Memanaskan campuran trigliserida
Bentuk : Balok berisi pelat-pelat tipis yang tersusun vertikal
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-285 grade C
Susunan pelat : Susunan 1 pass – 1 pass dengan aliran berlawanan arah
Jumlah : 1 unit
Data kondisi operasi:
Spacing (δ ) = 3 mm = 0,003 m
Diameter ekuivalen (De) = 6 mm = 0,006 m
Tebal pelat (t) = 0,1 mm = 0,001 m
Lebar pelat (W) = 0,8 m
Tinggi pelat (L) = 1,5 m
Diameter port (Dp) = 0,1 m
Kalor yang dibutuhkan (Q) = 287.971.293,49 J/jam = 79.992,03 J/s
Fluida dingin:
Laju alir PKO (m) = 2159,28 kg/jam
Laju alir minyak jarak (m) = 924,48 kg/jam
Laju alir total (m) = 3803,77 kg/jam
Suhu masuk (t1) = 30°C
Suhu keluar (t2) = 70°C
Jumlah pass (np) = 1
Fluida panas:
Laju alir steam (m) = 133,15 kg/jam
Suhu masuk/keluar (Ts) = 133,68 °C
Tekanan (P) = 2 bar (g)
Jumlah pass (np) = 1
Perhitungan:
a. Corrected Log Mean Temperature Difference (∆TM)
Log Mean Temperature Difference (∆TLM)
∆TLM =
(T 1−t2)−(T 2−t1 )
ln (T 1−t2
T 2−t1)
=
(133,68-70)−(133,68-30)
ln (133,68-70133,68-30 )
= 82,06 °C
Number of transfer unit (NTU) =
(t 2−t 1)ΔTLM
=
(70−30 )oC
82,06 o C = 0,49
Pada Gambar 12.62 dalam buku Coulson & Richardson’s Chemical