Shell And Tube He

I. SEJARAH SINGKAT SHELL AND TUBE HEAT EXCHANGER Heat exchanger adalah peralatan utama untuk perpindahan panas antara aliran panas dan aliran dingin. Mereka dipisahkan menjadi 2 aliran dan dioperasikan secara terus-menerus, mereka juga disebut Recuperator untuk membedakan mereka dari Regenerator, dimana aliran panas dan aliran dingin melalui jalan yang sama dan menukar panas dengna massa peralatan yang secara intensional dibuat dengna memperbesar kapasitas panas. Recuperator digunakan kebanyakan pada pelayanan kriogenik dan pada temperatur lain sebagai temperatur tinggi preheater udara. Treatment yang lebih mendetail mengenai teori ini dipersembahkan oleh Hausen (1983). Kebanyakan penggunaan yang meluas dari jenis peralatan proses menuntut bahwa Heat Exchanger dibuat dengna mudah. Klasifikasi langsung dari pabrik Heat Exchanger dipersembahkan oleh Walker (1982) selama bertahun-tahun, ada sekitar 200 pabrik peralatan shell and tube. Exchanger yang paling banyak dan luas penggunaannya adalah tipe shell and tube, tetapi tipe plate dan variasinya juga berharga sehingga secara ekonomi bersaing dalam beberapa aplikasi. Dalam shell and tube heat exchanger dibuat beberapa tube dalam parallel atau seri dimana satu fluida mengalir dan tertutup dalam shell sedangkan fuida yang lainnya dialirkan. Pinggiran shell ditetapkan dengna jumlah baffle untuk menaikankecepatan dan efisiensi aliran cross lebih besar pada bagian luar tube. Bagian tube lebih baik untuk fluida yang tekanan dan temperature yang lebih tinggi atau fluida yang lebih korosif. Bagian tube kurang disukai jika terjadi kebocoran fluida yang mahal dan berbahaya tetapi lebih mudah dibersihkan. Pressure drop dan heat transfer laminar dapat diprediksi lebih akurat untuk bagian tube. Untuk itulah bagian tube harus diseleksi untuk fluida yang digunakan. Aliran turbulen diperoleh pada bilangan Reynold yang lebih rendah pada bagian shell, sehingga fluida dengan aliran massa yang rendah lebih disukai mengalir pada bagian ini. Bilangan Reynold yang tinggi diperoleh dengan multipassing bagian tube.

II. Heat Exchanger Shell & Tube Heat exchanger tipe shell & tube menjadi satu tipe yang paling mudah dikenal. Tipe ini melibatkan tube sebagai komponen utamanya. Salah satu fluida mengalir di dalam tube, sedangkan fluida lainnya mengalir di luar tube. Pipa-pipa tube didesain berada di dalam sebuah ruang berbentuk silinder yang disebut dengan shell, sedemikian rupa sehingga pipa-pipa tube tersebut berada sejajar dengan sumbu shell.

Heat Exchanger Tipe Shell & Tube (a) satu jalur shell, satu jalur tube (b) satu jalur shell, dua jalur tube

Komponen-komponen utama dari heat exchanger tipe shell & tube adalah sebagai berikut:

Tube. Pipa tube berpenampang lingkaran menjadi jenis yang paling banyak digunakan pada heat exchanger tipe ini. Desain rangkaian pipa tube dapat bermacammacam sesuai dengan fluida kerja yang dihadapi.

Macam-macam Rangkaian Pipa Tube Pada Heat Exchanger Shell & Tube Shell. Bagian ini menjadi tempat mengalirnya fluida kerja yang lain selain yang mengalir di dalam tube. Umumnya shell didesain berbentuk silinder dengan penampang melingkar. Material untuk membuat shell ini adalah pipa silindris jika diameter desain dari shell tersebut kurang dari 0,6 meter. Sedangkan jika lebih dari 0,6 meter, maka digunakan bahan plat metal yang dibentuk silindris dan disambung dengan proses pengelasan.

Tipe-Tipe Desain Front-End Head, Shell, dan Rear-End Head

Tipe-tipe desain dari shell ditunjukkan pada gambar di atas. Tipe E adalah yang paling banyak digunakan karena desainnya yang sederhana serta harga yang relatif

murah. Shell tipe F memiliki nilai efisiensi perpindahan panas yang lbih tinggi dari tipe E, karena shell tipe didesain untuk memiliki dua aliran (aliran U). Aliran sisi shell yang dipecah seperti pada tipe G, H, dan J, digunakan pada kondisi-kondisi khusus seperti pada kondenser dan boiler thermosiphon. Shell tipe K digunakan pada pemanas kolam air. Sedangkan shell tipe X biasa digunakan untuk proses penurunan tekanan uap. Nozzle. Titik masuk fluida ke dalam heat exchanger, entah itu sisi shell ataupun sisi tube, dibutuhkan sebuah komponen agar fluida kerja dapat didistribusikan merata di semua titik. Komponen tersebut adalah nozzle. Nozzle ini berbeda dengan nozzlenozzle pada umumnya yang digunakan pada mesin turbin gas atau pada berbagai alat ukur. Nozzle pada inlet heat exchanger akan membuat aliran fluida yang masuk menjadi lebih merata, sehingga didapatkan efisiensi perpindahan panas yang tinggi. Front-End dan Rear-End Head. Bagian ini berfungsi sebagai tempat masuk dan keluar dari fluida sisi pipa tubing. Selain itu bagian ini juga berfungsi untuk menghadapi adanya efek pemuaian. Berbagai tipe front-end dan rear-end head ditunjukkan pada gambar di atas. Buffle. Ada dua jenis buffle yang ada pada heat exchanger tipe shell & tube, yakni tipe longitudinal dan transversal. Keduanya berfungsi sebagai pengatur arah aliran fluida sisi shell. Beberapa contoh desain buffle ditunjukkan pada gambar di samping.

Tubesheet. Pipa-pipa tubing yang melintang longitudinal membutuhkan penyangga agar posisinya bisa stabil. Jika sebuah heat exchanger menggunakan buffle transversal, maka ia juga berfungsi ganda sebagai penyangga pipa tubing. Namun jika tidak menggunakan buffle, maka diperlukan penyangga khusus. III. HE Double-Pipe Heat exchanger ini menggunakan dua pipa dengan diameter yang berbeda. Pipa dengan diameter lebih kecil dipasang paralel di dalam pipa berdiameter lebih besar. Perpindahan panas terjadi pada saat fluida kerja yang satu mengalir di dalam pipa diameter kecil, dan fluida kerja lainnya mengalir di luar pipa tersebut. Arah aliran fluida dapat didesain berlawanan arah untuk mendapatkan perubahan temperatur yang tinggi, atau jika diinginkan temperatur yang merata pada semua sisi dinding heat exchanger maka arah aliran fluida dapat didesain searah.

Heat Exchanger Tipe Double-Pipe

Spiral Tube Heat exchanger tipe ini menggunakan pipa tube yang didesain membentuk spiral di dalam sisi shell. Perpindahan panas pada tipe ini sangat efisien, namun di sisi hampir tidak mungkin untuk melakukan pembersihan sisi dalam tube apabila kotor.

Heat Exchanger Tipe Spiral

Perancangan secara konvensional Shell and Tube Heat Exchanger diajukan dan ditetapkan oleh Tubular Exchanger Manufacturers Association (TEMA). Size dan tipe shell and tube heat exchanger ditentukan oleh : 1. Ukuran Ukuran shell and tube bundle dirancang oleh nomor yang menjelaskan diameter shell and tube serta panjang tube seperti pada contoh 2. Diameter Nominal diameter adalah diameter dalam shell yang dinyatakan dalam inchi, untuk ketel dan boiler, nominal diameter bisa jadi merupakan diameter masuk diikuti diameter shell. 3. Panjang Panjang nominal adalah panjang tube yang dinyatakan dalam inchi. Panjang tube untuk tube lurus diambil sebagai panjang actual overall. Untuk U-tube, panjangnya diambil seperti tube lurus, yakni dari ujung tube ke sudut pembengkokannya. 4. Tipe Perancangan tipe dilambangkan dengan huruf yang menerangkan stationary head, shell and rear head. Ditunjukkan oleh gambar 11-1 (terlampir). Contoh tipe : a. Split-ring floating heat exchanger dengan tipe removable channel and cover, single pass shell, diameter dalam 23 ¼ inchi dengan panjang tube 16 ft. Jadi heat exchanger ini memiliki SIZE 23-192 Type AES. b. U_tube heat exchanger dengan tipe bonnet - stationary head, split-flow shell, diameter dalam 19 inchi dan panjang tube 7 ft. Heat exchanger ini disebut SIZE 19-84 TYPE BGU. 19

: diameter dalam

84

: panjang tube

B

: stationary head type bonnet

G

: split flow

U

: U_tube bundle

c. Pull through floating head kettle type reboiler dengan stationary head integral with tube sheet (C) dengan port diameter 23 inchi, diameter dalam 37 inchi, panjang tube 16 ft. Heat exchanger ini disebut SIZE 23/37-192 TYPE CKT. d. Fixed-tube sheet exchanger dengan removable channel and cover, bonnet type rear head , two pass shell, diameter dalam 33 1/8 in dan panjang tube 8 ft. Heat Exchanger ini disebut SIZE 33-96 TYPE AFM. e. Fixed-tube sheet exchanger dengan stationary and rear head integral dengan tube sheet, single pass shell, diameter dalam 17 inchi, panjang tube 16 ft. SIZE 17-192 TYPE CEN. II. DEFINISI FUNGSIONAL Peralatan heat exchanger bisa dirancang berdasarkan tipe (misal fixed tube sheet, outside packed head, dll) atau berdasartkan fungsi (Chiller, condenser, cooler, dll). Hampir semua tipe tiap unit digunakan untuk menjalankan satu atau semua fungsi di atas. Seperti yang diterangkan oleh Donahue ( Petrol. Processing, March.1956, page 103). 

Chiller Berfungsi

untuk

mendinginkan

fluida

sampai

temperature

dibawah

temperature yang biasa dicapai jika pendinginan dengan menggunakan air sebagai coolant. Chiller menggunakan refrigerant seperti ammonia atau Freon. 

Kondenser Berfungsi mengkondensasi uap atau campuran uap dengan atau tanpa adanya gas non-kondensibel.



Partial condenser

Berfungsi untuk mengkondensasi pada titik point untuk menghasilkan perbedaan temperature yang cukup untuk pre-heat aliran dingin fluida proses. 

Final condenser Berfungsi mengkondensasi uap hingga temperature akhir mendekati 100 F untuk mendinginkan air, berarti ada panas transfer yang hilang pada proses.



Cooler Berfungsi untuk mendinginkan liquid atau gas dengan menggunakan air.



Exchanger Memiliki 2 fungsi, yaitu: 1. Memanaskan fluida dingin. 2. Menggunakan fluida panas untuk mendinginkan.



Heater Berfungsi memindahkan panas sensible ke liquid oleh gas dengan menggunakan steam kondensasi atau Dow_therm.



Reboiler Dihubungkan dengan bottom tower fraksionasi, berfungsi untuk memanaskan kembali liquid yang dibutuhkan untuk distilasi. Media pemanas bisa jadi steam atau fluida panas.



Reboiler termosifon



Forced-circulation Reboiler Menggunakan pompa untuk memaksa liquid melewati reboiler.



Steam generator Berfungsi untuk menghasilkan steam untuk membangkitkan tenaga listrik dengan menggunakan tar atau heavy oil.



Superheater Berfungsi untuk memanaskan uap sampai diatas temperature saturation.



Vaporizer Merupakan pemanas dengan menguapkan sebagian liquid.



Waste-heat Boiler Menghasilkan steam ; seperti steam generator, tetapi media pemanasnya adalah gas panas atau liquid yang dihasilkan oleh reaksi kimia.

III. PERTIMBANGAN DESAIN UMUM 1. Pemilihan Bagian Aliran Dalam pemilihan aliran untuk 2 fluida yang melewati sebuah exchanger, beberapa pendekatan umum digunakan. Fluida tube side memiliki karakteristik lebih korosif atau lebih kotor atau pada tekanan tinggi. Fluida shell side memiliki karakteristik viskositas tinggi atau berupa gas. Untuk konstruksi alloy untuk salah satu dari 2 fluida, carbon steel shell dikombinasi dengan alloy bagian tube-side lebih murah dibanding alloy kontak dengan fluida shell-side dikombinasi dengan header-carbon steel. Pembersihan bagian dalam tube lebih murah dibanding pembersihan permukaan luar. Untuk tekanan di atas 300 lb/in2, konstruksi yang lebih murah memiliki tekanan fluida yang tinggi dalam tube. Kerusakan heat exchanger seringkali disebabkan oleh kotor, korosi dan erosi. 2. Kode Konstruksi Kode konstruksi heat exchanger diberikan oleh TEMA Standard (Tubular Exchanger Manufacturers Association), yaitu : a. Class R Secara umum untuk petroleum dan aplikasi proses yang berhubungan. Peralatan ini didesain untuk keamanan dan tahan lama. b. Class C Secara umum untuk aplikasi proses umum dan persyaratan moderat dan komersil. c. Class B

Untuk service proses kimia. d. Gabungan class B dan C Didesain untuk ekonomis maksimum dan overall konsisten dengan keamanan dan servis. Lihat tabel 11-1. 3. Pengujian Untuk penyempurnaan pabrikasi dan juga selama perawatan operasi, diperlukan test / uji shell side of tubular exchanger sehingga uji visual akhir tube bisa dibuat. Keuntungan dari beberapa design alternatif dan kondisi operasi yang diperoleh dari shell and tube heat exchanger antara lain adalah : 

Single phases, kondensasi atau boiling (pendidihan) dapat disediakan dalam tube atau shell dengan posisi vertical atau horizontal.



Range tekanan dan pressure drop sebenarnya tidak terbatas dan dapat disesuaikan secara bebas untuk dua fluida.



Thermal stresses dapat disediakan tidak terlalu mahal.



Bermacam konstruksi material penting dapat digunakan dan kemungkinan berbeda untuk shell and tube.



Permukaan yang luas untuk menaikkan heat transfer dapat digunakan pada bagian lainnya.



Range yang luas / besar untuk kapasitas thermal dapat diperoleh.



Peralatan ini mudah dibongkar untuk pembersihan atau perbaikan.

IV. JENIS - JENIS SHELL AND TUBE HEAT EXCHANGER Gambar 11-2 menunjukkan detil konstruksi dari tipe-tipe pokok Shell and Tube Heat Exchanger. 1. Fixed-tube-sheet Heat Exchanger (fig. 11-2b)

Merupakan tipe yang paling sering digunakan. Kepingan tube dilas ke shell. Konstruksi ini memiliki ciri shell dan tube sheet materialnya harus bisa dilas satu sama lain. Ketika pengelasan tidak memungkinkan, maka ditambahkan sebuah blind gasket. Blind gasket ini tidak dibolehkan untuk perawatan atau menggantikan unit yang telah dibangun. Konstruksi ini digunakan untuk condenser permukaan steam, dimana operasinya di bawah kondisi vakum. Tube-side header (channel) boleh jadi dilas ke tube sheet, seperti yang ditunjukkan pada gambar 11-1 untuk head tipe C dan N. Tipe konstruksi ini lebih murah dibanding tipe B dan M atau tipe A dan L dan memiliki kelebihan lain yaitu tube-nya bisa diuji dan diganti tanpa merusak dan mengganggu hubungan perpipaan tube-side. Tidak ada batasan untuk jumlah tube-side pass. Tube-side pass boleh 1 atau lebih, walaupun shell dengan jumlah shell-side pass yang lebih dari 2 jarang digunakan. Tube bias mengisi dengan sempurna shell dari heat exchanger. Clearance antara tube paling luar dan shell adalah kepentingan minimum dalam pabrikasi. Antara bagian dalam shell dan baffles, beberapa clearance tambahan diperlukan sehingga baffles bisa meluncur ke dalam shell. Tolensi pabrikasi kemudian mensyaratkan beberapa clearance tambahan antara bagian luar baffle dengan tube paling luar. Jarak tepi antara Outer Tube Limit (OTL) dan diameter baffle harus sesuai untuk mencegah vibrasi tube dari patahan yang melewati lubang baffle. Clearance antara diameter bagian dalam shell dan OTL adalah ½ in untuk diameter dalam shell 25 in dan di atas 7/16 in untuk shell pipa 10-24 in dan lebih kecil lagi untuk diameter pipa yang lebih kecil juga. Tube bisa diganti. Tube side header, channel cover, gasket, dll dapat diganti dan dilakukan perawatan. Selama tube dipindahkan atau diganti, boleh jadi terjadi

patahan tube dengan shell. Jika ini terjadi, maka akan sulit untuk memindahkan atau mengganti tube. Biasanya dilakukan penyumbatan lubang pada kepingan tube. 1.1. Fixed Tube Sheet Exchanger dengan Integral Channels Dalam penggunaan stationary tube sheet exchanger biasanya sering dibutuhkan unutk menyediakan ekspansi thermal differensial antara tube dan sheel selama operasi, atau thermal stresses yang berkembang melewati tube sheet, yang dapat disediakan dengan menggunakan gabungan ekspansi pada shell. 1.2. Fixed Tube Sheet 1–2 Exchanger Exchanger jenis ini beroperasi dalam counterflow, dimana aliran fluida shell melewati bagian luar tube. Dalam prakteknya, sangat sulit mendapatkan kecepatan tinggi ketika satu fluida mengalir melalui seluruh tube dalam single pass. Ini dapat dikelilingi, akan tetapi dengan modifikasi design fluida tube dibawa melalui fraksi dari tube yang berurutan. Contoh two-pass fixed-tube-sheet exchanger adalah Fixed-head 1-2 exchanger, dimana seluruhfluida tube mengalir melalui dua kali setengah tube seutuhnya. 1-2 exchanger adalah exchanger dimana fluida bagian shell mengalir dalam satu shell pass dan fluida tube mengalir dalam dua atau lebih pass. Sebuah saluran tunggal dikerjakan dengan pemisahan agar fluida tube dapat masuk atau keluar dari saluran yang sama. Sama dengan semua fixed-tube-sheet exchanger, bagian luar tube tidak mudah dicapai untuk pemeriksaan atau pembersihan mekanis. Bagian dalam tube dapat dibersihkan hanya dengan memindahkan satu saluran tertutup dan menggunakan pembersih rotary atau sikat kawat. Masalah ekspansi dalam 1-2 fixed-tube-sheet exchanger sangat kritis , ketika kedua passes, sama baiknya dengan shell itu sendiri menyebabkan perbedaan perluasan dan juga menyebabkan stress pada stationary tube sheet. 1.3. Stationary Tube-Sheet Exchanger Jenis paling sederhana dari exchanger adalah fixed atau stationary tube-sheet exchanger. Bagian-bagian pentingnya adalah :

1. Shell, peralatan dengan dua nozzles 2. Tube sheet pada kedua sisi, yang juga sebagai pinggiran untuk pengamanan. 3. Dua saluran 4. Dan masing-masing saluran tertutup mereka. 5. Baffle. Tube diperluas pada tube sheet dan peralatan dengan baffle pada bagian shell. Perhitungan efektif permukaan HE adalah frekuensi dasar pada jarak antara permukaan dalam tube sheets dan seluruh panjang tube. 1.4.

Removable Bundle Exchanger Terdiri dari stationary tube sheet yang diharuskan berada diantara ujung

saluran tunggal dan ujung shell. Floating-head cover adalah baut untuk tube sheet dan seluruh bundle dapat ditarik dari ujung saluran. Shell ditutup dengan shell bonet. Ilustrasi floating head mengurangi masalah perluasan diferensial dalam kebanyakan kasus dan disebut pull-through floating head. Kerugian penggunaan pull-through floating head adalah geometri sederhana. Untuk mengamankan floating-head cover dibutuhkan baut untuk tube sheet. Pembautan tidak hanya mengurangi angka tube yang mungkin diletakkan dalam tube bundle tapi juga menyediakan aliran antara bundle dan shell. Biasanya ini mahal. Pabrik-pabrik yang berbeda mempunyai modifikasi design yang berbeda yang bertujuan untuk menyediakan peningkatan permukaan diseluruh pull-through floating head dalam ukuran shell yang sama.

1.5. Bent-tube Fixed-tube-sheet Exchanger Tube diinstall dengan bend tipis. Ekspansi diferensial mempengaruhi jumlah bend, tetapi kebutuhan sambungan ekspansi untuk floating tube sheet dikurangi. Bagian evaporator dibuat seperti umumnya.

Ekspansi diferensial antara shell dan tube dapat terjadi karena perbedaan panjang yang disebabkan oleh ekspansi thermal. Berbagai tipe Expansion Joint (sambungan ekspansi) digunakan untuk menghilangkan stress yang berlebih yang disebabkan oleh ekspansi. Jenis-jenis sambungan ekspansi : a. Flat plates Untuk tekanan kurang dari 15 lb/in2 (pressure gage). Secara umum digunakan untuk vacuum service. Flat plates dapat membengkokkan ekspansi diferensial. Semua las dimaksudkan untuk stress berat. b. Flanged-only heads Diameter head umumnya lebih besar dari diameter shell sekitar 8 in atau lebih. Sambungan menghubungkan head untuk mengurangi stress selama ekspansi. c. Flared Shell atau Pipe Segment Shell diflaring untuk menghubungkan pipa atau pipa mesti dibagi dua atau empat untuk menghasilkan cincin . d. Formed head Sepasang dished atau elliptical atau flange dan dished dapat digunakan dengan cara dilas bersama-sama atau dihubungkan dengan cincin. Sambungan tipe ini sama dengan flanged only head, tetapi digunakan untuk stress yang lebih ringan. e. Flanged dan Flued head Mahal, karena operasi fluing. f. Toroidal Sambungan ini secara matematis memiliki pola stress halus, dengan stress maksimum di sisi dinding dan minimum stres di top dan bottom.

Ke-enam expansion joint di atas disebut juga Ring Expansion Joint . adapun tipe lainnya : g. Bellows Menggunakan bahan stainlees steel, alloy nikel atau tembaga (aluminium, monel, perunggu, fosfor, titanium). Bellows dibentuk dari sepotong logam atau dapat juga juga terdiri dari potongan las. Insulasi luar dengan menggunakan karbon steel sering digunakan untuk melindungi bellows dari kerusakan. h. Toroidal Bellows Untuk tekanan tinggi. 2. U_Tube Heat Exchanger (fig.11-2d) Kumpulan tube terdiri dari :  Sebuah kepingan stationary tube ;  U-tube atau hairpin tube;  Baffle atau plate pendukung ;  Tie rods dan spacer. Exchanger jenis ini terdiri dari tube yang dilengkungkan dalam bentuk U dan dirol menjadi tube sheet. Tube dapat diekspansi dengan bebas. Eliminasi diperlukan untuk floating tube sheet, floating head cover, shell flange dan shell cover yang dapat berpindah. Baffle boleh diinstal dengan cara konvensional pada persegi atau puncak triangular. Diameter U-bend yang terkecil dapat dibalik tanpa merusak bentuk diameter luar tube pada bend yang mempunyai 3 sampai 4 kali diameter luar tube. Artinya ini biasanya akan diperlukan untuk penghilangan beberapa tube pada pusat bundle , tergantung pada layout. Sebuah modifikasi yang menarik dari U-bend exchanger adalah U-bend double –tube-sheet exchanger. Ia mempekerjakan sebuah double stationary tube sheet dan digunakan ketika kebocoran satu aliran fluida menjadi yang lain pada tube roll yang dapat menyebabkan kerusakan korosi yang serius. Dengan menggunakan 2 tube

sheet dengan sebuah air gap di antaranya. Salah satu fluida yang bocor melalui samping tube sheet akan hilang ke atmosfer. Pada cara ini tak ada aliran yang dapat mengkontaminasi yang lain sebagai hasil kebocoran kecuali ketika tube itu sendiri korosi. Meskipun kegagalan tube dapat dicegah dengan penerapan pressure shock test menjadi tube dengan periodik. Kumpulan tube dapat dipindahkan dari shell heat exchanger. Tube side header (stationary head) dan shell dengan cover shell terintegrasi di-las ke shell. U_tube memiliki beberape kelebihan, antara lain :  Menghasilkan clearance minimum antara OTL dengan bagian dalam shell untuk beberapa konstruksi removable-tube-bundle.  Jumlah lubang tube pada shell lebih sedikit dibandingkan fixed tube sheet exchanger karena batasan pada bengkokan tube radiusnya sangat pendek.  Kelebihan lainnya adalah pengurangan jumlah sambungan (joint). Sehingga dapat mengurangi biaya awal dan biaya perawatan. Jet hidrolic dengan air yang melewati sprin nozzle pada tekanan tinggi digunakan untuk membersihkan bagian dalam dan luar tube. Jet hidrolic dapat juga digunakan untuk membersihkan bagian dalam U_tube. Tank Suction Heater Digambarkan pada gambar 11-4, memiliki U_tube. Desain ini sering digunakan dengan tangki penyimpanan luar untuk heavy fuels oil, tar dan fluida sejenis dengan viskositas yang mesti direndahkan agar mudah dipompa. Biasanya media pemanas tube-side adalah steam. Salah satu ujung shell heater terbuka dan liquid yang dipanaskan melewati bagian luar dari tube. Biaya pemompaan dapat dikurangi tanpa pemanasan dari tangki. Ketel tipe boiler, evaporator, dll biasanya merupakan tipe U_tube Exchanger dengan enlarge section shell untuk pemisahan vapor-liquid.

U_tube bundle menggantikan floatinf head bundle pada gambar 11-2e. U_tube exchanger dengan tube tembaga, header cast iron dan bagian lain karbon steel digunakan untuk servis air dan steam pada bangunan kantor, sekolah, rumah sakit, hotel ,dll. Kepingan tube non-besi atau 90:10 tube tembaga-nikel adalah material pengganti yang paling sering digunakan. 3. Packed-Lantern-Ring Exchanger (fig.11-2f) Konstruksi ini merupakan konstruksi yang paling murah untuk exchanger tipe straight tube dan removable bundle. Fluida shell dan tube side diisi oleh cincin pemisah dan diinstall pada kepingan floating tube, lantern ring digunakan dengan lubang weep. Lebar dari kepingan floating tube haruslah besar agar cukup untuk memuat packing, lantern ring, dan ekspansi diferensial. Clearance antara Outer Tube Limit (OTL) dan bagian dalam shell lebih besar jika dibandingkan dengan 2 tipe sebelumnya, yaitu Fixed tube sheet dan U_tube exchanger. Penggunaan skirt kepingan floating tube akan meningkatkan clearance ini. Tanpa skirt, clearance harus dibuat sesuai distorsi lubang tube selama tube berputar di dekat ujung luar kepingan tube. Packed lantern ring secara umum dibatasi untuk desain temperature < 375 F dan digunakan untuk air, udara, minyak, dll. Desain tekanan tidak melebihi 300 lb/sq.in untuk pipe shell exchanger dan dibatasi hanya 150 lb/sq.in untuk diameter shell 24-42 in. 4. Floating Head Exchanger Modifikasi lain dari floating head 1-2 exchanger adalah Packed Floating Head Exchanger. Exchanger ini diteruskan pada floating tube sheet yang dibatasi oleh packing gland. Meskipun pemasukaannya memuaskan untuk shell di atas 36 in ID,

packing gland yang lebih besar tidak direkomendasikan untuk tekanna yang lebih tinggi atau pelayanan yang menyebabkan vibrasi. 4.1. Outside Packed Floating Head Exchanger (fig 11-2c) Fluida shell side diisi oleh packing berbentuk cincin, dimana dimampatkan antara stuffing box oleh packing pengikut ring. Konstruksi removable bundle mengakomodasi ekspansi diferensial antara shell dan tube dan digunakan untuk shell side servis di atas 600 lb/sq.in pada 600 F, tidak ada batasan bagi jumlah tube side atau diatas tube side desain tekanan dan temperature. Outside packed floating head exchanger ini merupakan tipe dari removable bundle yang paling sering digunakan pada chemical plant. Skirt dari kepingan floating tube kontak dengan cincin packing. Sebuah split shear ring disisipkan pada floating tubesheet skirt. Flotinf head cover biasanya adalah disk sirkular. Dengan jumlah ganjil dari tube side pass, sebuah nozzle aksial bisa di install pada floatinf head cover. Jika diinginkan sisi nozzle, disk sirkular diganti oleh dished head atau channel barrel (sama seperti gambar 11-2f) dipasang antara floating head cover dan floatinf tube sheet skirt. Clearance antara diameter shell dan OTL adalah 7/8 in untuk diameter pipa shell yang kecil dan 1 ¾ in untuk diameter pipa shell yang besar ,serta 2 1/16 in untuk diameter plates shell moderat. 4.2. Internal Floating Head Exchanger (fig.11-2a) Heat exchanger tipe ini secara khusus digunakan pada unit petroleum refinery. Tube bundle bersifat removable dan floating tube sheet pindah (mengapung) untuk mengakomodasi ekspansi diferensial antara shell dan tube. Outer Tube Limit (OTL) memiliki limit mendekati diameter bagian dalam gasket pada floating tube sheet. Clearance antara shell dan OTL adalah 1 1/8 in untuk shell pipe dan 1 7/16 in untuk diameter plate shell moderat.

Sebuah split backing ring dan bolting biasanya memegang floating head cover pada floatinf tube sheet dan diletakkan di seberang ujung shell dan dengan diameter shell cover yang lebih besar. Shell cover, split backing ring dan floating head cover harus dipindahkan sebelum tube bundle dapat dipindahkan melewati shell exchanger. Dengan jumlah tube side pass yang genap, floating head cover kembali menutupi fluid tube side. 4.3. Pull Through Floating Head Exchanger (fig.11-2e) Konstruksi heat exchanger tipe ini sama dengan internal floting head split backing ring exchanger, kecuali bahwa floatinf head coverdo bolt secara langsung ke floating tube sheet. Tube bubdle dapat ditarik kembali dari shell cover ataupun floating head cover. Hal ini mengurangi waktu yang diperlukan uintuk perawatan inspeksi dan perbaikan. Clearance besar antara tube dan shell mesti disiapkan untuk gasket dan bolting di floating head cover. Clearance ini sekitar 2-2 ½ kali lebih besar dibandingkan desain split ring.

V. TIPE-TIPE LAIN a. Bayonet Tube Exchanger Tipe exchanger ini berguna ketika terdapat perbedaan temperature yang mencolok antara fluida shell side dan fluida tube side, dimana semua factor ekspansi diferensial bebas berpindah satu sama lain. Biaya operasinya tinggi, dengan hanya tube bundle luar saja yang mentransfer panas ke fluida shell side. Outer tube dilengkapi dengan baffle konvensional atau support plate. b. Spiral Tube Exchanger

Terdiri dari sekumpulan coil spiral yang dihubungkan dengan manifold. Alirannya counter current, eliminasi ekspansi diferensialnya sulit serta kecepatannya konstan. Ukuran tube :  Diameter luar ¼ in untuk 2,56 sq.ft exchanger  Diameter luar 3/8 in untuk luas permukaan exchanger 4,4 sq.ft  Diameter luar ½ in untuk ukuran yang lebih besar.  Diameter luar 5/8 dan ¾ in untuk ukuran terbesar. c. Falling Film Exchanger Falling film shell and tube heat exchanger dibangun dan dirancang oleh Sack. Fluida masuk pada bagian puncak tube secara vertical. Distributor atau pipa celah mengalirkan liquid dalam aliran film pada permukaan bagian dalam tube dan jatuh ke dasar tube. Film tersebut dapat dipanaskan, didinginkan, dievaporasi, dengan menggunakan media transfer atau perpindahan panas yang berada di luar tube. Tube distributor dibangun untuk aplikasi luas. Desain fixed tube sheet, dengan atau tanpa sambungan ekspansi (expansion joint) dan outside packed head digunakan pada tipe ini. Kelebihan pokok yang dimiliki :  Rate perpindahan yang tinggi ;  Tidak ada pressure drop internal ;  Waktu kontak yang pendek (sangat penting untuk material yang sensitive terhadap panas)  Mudah dalam pembersihan tube ;  Pencegahan dari kelemahan suatu bagian ke bagian lainnya. Penggunaaan falling film exchanger :  Liquid cooler dan condenser

Air kotor dapat digunakan sebagai media pendingin. Bagian puncak cooler terbuka sehingga tube berhubungan lansung dengan atmosfer. Dengan mudah dibersihkan tanpa menghentikan aktivitas kerja cooler dengan cara memindahklan distributor dan mengelap tube.  Evaporator Digunakan untuk bahan kimia yang sensitive terhadap panas, misalnya ammonium nitrat, urea, dll, yang memerlukan waktu kontak yang singkat. Kadangkala udara dimasukkan ke dalam tube untuk menurunkan tekanan parsial liquid yang mmiliki titik didih yang tinggi. Evaporator ini dibuat untuk udara bertekanan atau kondisi vakum dan dengan pemindahan vapor puncak atau bottom.  Absorber Memiliki system aliran 2 fase. Media pengabsorbsi diletakkan di aliran film selama aliran jatuh ke bawah pada tube dan didinginkan oleh media pendingin di bagian

luar tube. Film akan mengabsorbsi gas yang masuk ke tube.

Operasi ini dapat berupa co current maupun counter current.  Freezer Dengan cara mendinginkan falling film hingga titik bekunya. Exchanger tipe ini akan mengkonversi bahan kimia menjadi fase solid. Aplikasi yang paling umum adalah produksi es yang dibentuk dan para diklorobenzen. Pembekuan selektif digunakan untuk mengisolasi isomer. Dengan melelehkan material solid dan membekukan kembali dengan beberapa stage, akan diperoleh produk dengan tingkat kemurnian yang tinggi. d. Teflon Heat Exchanger Teflon tube shell and tube heat exchanger dirancang dengan tube tang terbuat dari resin teflon fluoro karbon. Dengan diameter luar tube 0,1 in dan diameter dalam 0,08 in atau diameter luar tube 0,25 in dan diameter dalam tube

0,2 in. Tube terbesar digunakan dimana batas pressure drop atau partikel mengurangi efektivitas 0,1 in. Heat exchanger ini secara umum beroperasi pada pressure drop yang lebih tinggi daripada tipe heat exchanger yang lain dan terbaik untuk digunakan pada fluida jernih. Heat exchanger ini adalah tipe single pass, didesain untuk aliran counter current dengan tube bundle yang removable.  Maksimum tekanan operasi untuk 0,1 in tube adalah 135 lb/sq.in  Maksimum temperature operasi adalah 350 F.

VI. ELEMENT TUBULAR Banyak industri yang menggunakan angka yang luas dari double pipe hairpins. Penggunaan ini bergantung keliling area dan juga angka yang mungkin terjadi. Dimana luas permukaan HE diperlukan, yang sangat baik didapat dari peralatan shell and tube. Shell and tube diperluas dari sebuah tube menjadi banyak tube. Tube biasanya dikemas dalam tube sheet seperti perrules menggunakan logam lembut pengemasan cincin. VI.1. HE Tubes HE tubes sama seperti kondenser tube. Diameter luar HE atau condenser tubes dinyatakan dalam inchi. HE tubes tersedia dalam berbagai variasi logam seperti : steel, tembaga, admiralty, logam muntz, brass, 70 – 30 tembaga – nikel, campuran aluminium, aluminium, stainless steels. Mereka biasanya tersedia dengan ketebalan dinding yang berbeda yang didefinisikan oleh Birmingham Wire Gage (BMG) atau ukuran tube. VI.2. Tube Pitch Lubang tube tidak dapat dibor karena sangat kecil antara struktur logam tube yang berdekatan. Jarak pendek antar dua lubang tube yang

berdekatan dijelaskan dan ini bukan standar yang baik. Tube pitch P T adalah perpusatan terpendek jarak antara tube yang berdekatan. Pitch umum ¾ in, OD 1 in. Untuk triangular ¾ in, OD 15/16 in. VI.3. Shells Shells dibuat dari pipa steel dengan diameter diatas 12 in (IPS). Diatas 12 dan dibawah 24 in, biasanya adalah diameter luar dan angka diameter pipa sama. Standar kekerasan dinding untuk shells dengan diameter dalam dari 12 – 24 in, 3/8 in, ini untuk operasi tekanan diatas 300 psi. Shell diatas 24 in, diameter dalam dibuat dengan rolling steel plate.

VII. KONSTRUKSI TUBE SIDE DAN SHELL SIDE VII.1. Konstruksi Tube Side 

Tube side header / Stationary head Tube side header terdiri dari satu atau lebih nozzle.



Bonnet (fig.11-1B) Melekat pada shell. Bonnet ini dapat dipindahkan untuk menguji ujung tube. Pada fixed tube sheet exchanger (gbr 11—2b) bonnet ada pada kedua ujung shell.



Channel (fig.11-1A) Memiliki tutup channel yang removable. Ujung tube dapat diuji dengan memindahkan tutup channel tanpa menganggu hubungan perpipaan ke nozzle channel. Channel bisa dipasang ke shell seperti gambar 11-2a dan c. Channel tipe C pada gambar 11-1 dilas ke tube sheet.



Special-high Pressure Closure (fig.11-1D) Tutup channel removable diletakkan di tempat tekanan hidrostatik. Sementara shear ring digunakan untuk mengabsorbsi gaya tepi. Untuk tekanan di atas 900 lb/sq.in desain ini lebih ekonomis dibandingkan konstruksi pasak.



Tube

Standar tubing heat exchanger adalah diameter luar 1/4, 3/8, ½, 5/8, ¾, 1, 1 ¼, dan 1 ½ in. ketebalan dinding diukur dalam satuan Birmingham wire gage (BWG). Karakteristik tubing terdapat pada tabel 11.2. yang paling banyak digunakan pada pabrik kimia dan refinery petroleum adalah tube dengan diameter luar ¾ in dan 1 in. Panjang tube standar adalah 8, 10, 12, 16,dan 20 ft. yang paling umum digunakan adalah panjang 16 ft. Manufacturing toleransi untuk steel, stainless steel dan alloy dari nikel. Tube-tube jenis ini diproduksi pada ketebalan dinding rata-rata. Tube karbon steel memiliki ketebalan dinding minimum 0-22 % di atas ketebalan dinding nominal. Dinding tube rata-rata memiliki variasi ± 10 %, tube karbon steel hasil las memiliki toleransi 0-18 % dinding minimum, ± 8 % untuk dinding rata-rata. Tube yang terbuat dari aluminium, tembaga dan alloy-alloy mereka bisa digambar dengan mudah dan biasanya dibuat untuk spesifikasi dinding minimum. 

Finned tube yang terintegral, sesuai untuk berbagai variaisi alloy dan ukuran, digunakan pada shell dan tube heat exchanger. Permukaan luarnya mendekati 2 ½ kali dari permukaan luar tube polos dengan diameter luar yang sama. Ujung dari diameter tube nominal disediakan, sedangkan panjang fin adalah kurang dari diameter ini. Tube dapat disisipkan kedalam tube bundle konvensional dan digulung atau di las ke tube sheet seperti juga digunakan untuk tube polos. Digambarkan oleh gambar 11.5



Longitudinal fin Umumnya digunakan pada double pipe heat exchanger. U_tube dan tube bundle removable juga dibuat dari tubing ini. Rasio eksternal terhadap permukaan internal adalah 10 atau 15 : 1.



Transverse fin Digunakan pada gas bertekanan rendah. Aplikasi utama adalah pada air cooled heat exchanger, tetapi shell and tube exchanger juga mengunakannya.



Rolled tube joint



Welded tube joint

VII.2. Konstruksi Shell Side 

Ukuran shell Shell exchanger biasanya terbuat dari standard-wall steel pipe dengan ukuran dan diameter > 12 in, dari 3/8 in wall pipe in size dari 14-24 in dan dari steel plate rolled pada ukuran yang lebih besar. Clearance antara Outer Tube Limit (OTL) dan shell didiskusikan pada tiap konstruksi yang berbeda. Data ukuran tube untuk Heat exchanger dapat dilihat pada tabel 11.3. Kriteria desain digunakan untuk menentukan ukuran tube adalah sebagai berikut : 

Tube dieliminir sehingga luas jalan masuk untuk nozzle sama dengan 0,2 x diameter shell.



Layout tube adalah simetris untuk horizontal dan vertical.



Jarak antara diameter luar tube ke garis tengah dari partition pass adalah 5 /16 in untuk diameter dalam shell < 22 in dan 3/8 in untuk shell yang lebih besar.

VIII. PERHITUNGAN SHELL AND TUBE EXCHANGER VIII.1. Perhitungan pada Baffled Shell and Tube Exchanger Berdasarkan riset yang dilakukan oleh Cooperative Research Program on Shell and Tube Heat Exchanger : 1. Jumlah total tube pada exchanger, Nt Jika tidak diketahui langsung , maka lihat di table 11.3

2. Jumlah baris tube berseberangan di satu aliran, Nc :

Nc 

Ds1 2( Lc / Ds ) Pp

3. Fraksi tube total di alir lintang Fc :

Fc 

1 

 Ds  2lc  1 Ds  2lc  1 Ds  2lc    2 cos   2 Dotl sin  cos Dotl  Dotl   

Fc diplot pada gambar 10.16 4. Jumlah baris crossflow efektif di tiap jendela, Ncw : Ncw 

0,8lc Pp

5. Area crossflow di atau dekat garis tengah untuk satu crossflow, Sm : a. Untuk rotasi atau persegi layout : Dotl  Do '  Sm  ls  Ds  Dotl  P  Do Pn 



 ......in

2



b. Untuk triangular : Dotl  Do '    Sm  ls  Ds  Dotl  P  Do  ......in 2 ' P  

6. Fraksi crossflow area sesuai dengan aliran by-pass, Fbp : Fbp 

 Ds  Dotl  ls Sm

7. Tube to baffle leakage area for one baffle, Stb : Stb  0,0245 DoNt 1  Fc .....in 2

8. Shell-to-baffle leakage area for one baffle, Ssb :

Ssb 

Dssb  2lc    2   cos 1 1   .....in  2  Ds  

Nilai cos 1 1  2lc / Ds  adalah dalam radians, antara 0 dan  / 2 9. Area for flow through window, Sw : Sw  Swg  Swt

Dimana : Swg 

2 Ds 2  lc   lc  lc    cos 1 1  2   1  2  1  1  2   4  Ds   Ds  Ds      

Swg diplot di gambar 10.18 Swt 

Nt 1  Fc Do 2 .....in 2 8

10. Diameter ekivalen dari window Dw (hanya jika alirannya laminar, (N Re)s ≤ 100 ) Dw 

4 Sw

  / 2  Nt 1  Fc  Do  Dsb

......in

Dengan  sebagai sudut baffle out lc   o  2 cos 1 1  2 ......rad Ds  

11. Jumlah baffle, Nb : Nb 

12 L 1 ls

Dimana : Do

: diameter luar tube

(in)

Ds

: diameter dalam sel

(in)

Dotl

: diameter shell outer tube limit

(in)

Lc

: baffle cut

(in)

L

: panjang tube

(ft)

Pp

: pitch parallel to flow

(in)

Pn

: normal

P’

: tube pitch

(in)

VIII.2. Perhitungan Koefisien Transfer Panas Shell-Side 1. Bilangan Reynold Shell side, (NRE)s :

 N RE  s



12 Do.W b.Sm

Dimana : W

: weight flow rate, lb-mass/hr

b

: viskositas pada temperature bulk, lb-mass/ft.hr

2. Koefisien heat transfer shell side untuk ideal tube bank, hk : hk  ik .c

144 w  k  Sm  c

  

2/3

 b     w 

0 ,14

Hk dalam satuan Btu/hr.ft2.oF Dimana : (Btu/lbm.oF)

c

: spesifik heat

k

: konduktivitas termal (Btu/hr.ft.oF)

b

: viskositas

ik

: factor ideal tube bank, diplot dari gambar 10.19

(lbm/ft.hr)

Koefisien perpindahan panas luar tube bundle ditunjuk sebagai koefisien shellside. Ketika tube bundle mempekerjakan baffle langsung dengan fluida shell side yang melewati tube dari puncak ke bawah atau dari satu bagian ke bagian lainnya, koefisien perpindahan panas lebih tinggi daripada untuk aliran yang tidak diganggu selama operasi tube. Koefisien perpindahan yang lebih besar dihasilkan dari peningkatan turbulansi. Pada puncak triangular sama ditemukan turbulansi yang lebih besar karena fluida mengalir antara tube yang berdekatan pada kecepatan tinggi langsung mengenai baris yang berturut-turut. Ini akan mengindikasikan bahwa, ketika pressure drop dan kemampuan membersihkan adalah konsekuensi shell-side film yang tinggi. Dengan kasus aktual ini dan di bawah kondisi aliran yang dapat

disamakan dan ukuran koefisien tube untuk puncak triangular dengan berat 25 % lebih besar daripada pitch persegi. Beberapa faktor yang tidak dipertimbangkan dalam chapter pendahuluan mempengaruhi perpindahan panas rata-rata pada shell side. Panjang sebuah bundle dibagi oleh 6 baffle. Semua aliran fluida menyebrangi bundle 7 kali. Jika 10 baffle diinstal pada panjang baffle yang sama, maka total bundle disilangkan 11 kali, tempat penutup menyebabkan turbulansi lebih besar. Pada penambahan untuk efek koefisien baffle spacing the shell-side juga dipengaruhi oleh tipe puncak, ukuran tube, kebersihan dan karakteristik aliran fluida. Oleh karena itu, ada yang tidak benar, daerah aliran dimana kecepatan massa shell side dapat dihitung, sejak daerah aliran di variasi menyilangi diameter bundle dengan tingkat kebersihan tube yang berbeda pada masing-masing baris longitudinal tube. Perolehan korelasi untuk fluida yang mengalir dalam tube jelas tidak dapat diaplikasikan untuk fluida yang mengalir pada tube bundle dengan baffle segmental dan ini diperoleh dari experiment. Bagaimanapun, dalam pembuatan sebuah metode korelasi bentuk faktor perpindahan 1 / 3 0 ,14 panas : j  (hD / k )(c / k ) (  /  w ) vs DG /  diperoleh, dalam persetujuan

dengan sugesti Mc Adams, tetapi menggunakan nilai khayalan untuk diameter ekuivalen De dan kecepatan massa Gs. Untuk harga Re dari 2000 – 1.000.000, data dihadirkan dengan persamaan : DG ho Dc  0,36 c s k  

  

0 , 55

1/ 3

 c     k 

      w 

0 ,14

Dimana ho , Dc , dan Gs ditentukan. Perhitungan dengan metode Colburn dan Short dan data test Brein dach dan O`Connell pada no. komersial HE. Ini akan diobservasi bahwa tidak ada penghentian pada bilangan Reynold 2100 seperti yang terjadi pada fluida dalam tube. Perbedaan diameter equivalent yang digunakan dalam korelasi data shell dan tube menghilangkan perbandingan antara fluida yang mengalir dalam tube dan yang menyeberangi tube pada basis bilangan Reynold sendiri. Semua data menunjukkan aliran turbulen.

VIII.3. Perhitungan Pressure Drop Shell Side 1. Faktor fk Diperoleh dari kurva faktor friksi ideal tube bank pada gambar 10.25a dan 10.25b. 2. Presssure drop untuk ideal cross flow : Pbk  0,69.10  6

fk .w 2 Nc  w     .Sm 2  b 

0 ,14

Pbk = lbforce/in2

3. Pressure drop untuk window section yang ideal : a. Jika (NRE)s ≥ 100

Pbk  1,73.10 7

w 2  2  0,6 Ncw  lbforce / in 2 Sm.Sw.

b. Jika (NRE)s < 100

Pbk  0,75.106

b.w  Ncw ls  w2 6   0 , 345 . 10  lbforce / in 2 2  Sm.Sw.  P ' Do Dw  Sm.Sw.

Pressure drop yang melalui shell pada sebuah exchanger sebanding dengan waktu fluida yang melewati bundle diantara baffles. Modifikasi pers (3.44) telah didapat dengan menggunakan produk dari jarak yang melewati bundle, mengambil diameter bagian dalam dari shell Dx (ft) dan waktu untuk melewati bundle, N + 1, dimana N adalah jumlah baffle, L = panjang tube (ft). Jumlah crosses, N + 1 = panjang tube (in) / jarak baffle (in) = 12 x L/B ……..(7.43) Jika panjang tube 16’0” dan jarak baffle 18 in maka akan terdapat 11 crosses atau 10 baffle. Diameter ekuivalen yang digunakan untuk menghitung pressure drop sama

untuk heat transfer, dimana gesekan tambahan shell diabaikan. Pers. Isothermal untuk pressure drop dari fluida yang dipanaskan atau didinginkan dan termasuk entrance dan exit losses adalah : 2

Ps  Ket :

2

fGs Ds ( N  1) fGs Ds ( N  1)  2 gDes 5,22 x1010 De ss

psf .................... ..(7.44)

s = specific gravity ΔPs = pressure drop (lb/ft2) atau (lb/in2)

VIII.4. Perhitungan Pressure Drop Tube Side Sieder dan Tate telah menghubungkan factor friksi untuk fluida yang dipanaskan atau didinginkan dalam tube. Mereka memplotnya dalam banyak dimensional dan digunakan dalam persamaan : 2

Pt  Dimana :n

fGt Ln 5,22 x1010 De st

psf

= bil. tube yang dilewati

L = panjang tube Ln = total panjang dalam ft Deviasi tidak diberi, tetapi kurva disetujui oleh Tubular Exchanger Manufacturers Association. Dalam aliran dari satu bagian ke bagian berikutnya pada saluran dan floating head arah perubahan fluida dengan tiba-tiba 180o, daerah aliran diperoleh dalam saluran dan floating head cover harus kurang dari kombinasi daerah aliran tube dalam single pass. Perubahan arah dimasukkan pada tambahan pressure drop ΔP t, dan dihitung untuk kecepatan 4 head per pass. Kecepatan head V2 / 2g’ diplot terhadap kecepatan massa untuk fluida dengan spesifik gravity 1 dan return losses untuk beberapa fluida akan menjadi : P 

Dimana : V = kecepatan, fps

4n V 2 s 2g'

psi

s = spesifik gravity g’ = percepatan gravitasi, ft/sec2 Total pressure drop tube side ΔPT akan menjadi : PT  Pt  P

psi

VIII.5. Kecepatan Massa Shell Side Kecepatan linier dan kecepatan massa fluida berubah secara terus-menerus menyeberangi bundle, sejak lebar shell dan no tube bervariasi dari 0 pada puncak dan bawah sampai maximum pada pusat shell. Lebar daerah aliran dalam korelasi diambil pada hipotesis baris tube yang memiliki daerah aliran maximum dan cocok untuk pusat shell, panjang daerah aliran diambil sama untuk tempat baffle B. Puncak tube dijumlahkan dari diameter tube dan pembersihan C`. Jika diameter dalam shell dibagi oleh puncak tube, ia memberikan sebuah khayalan, tetapi tidak diperlukan integral. Sebenarnya dalam kebanyakan layout, tidak ada baris tube yang melalui pusat malahan 2 baris maximum sama pada salah satu bagian pada tube yang lebih sedikit pada perhitungan pusat. Penyimpangan ini diabaikan.Untuk masing-masing tube atau fraksi ada anggapan C’ X 1 m2 dari daerah crossflow perinci dari baffle. Shell side atau bundle crossflow area as diberikan oleh: as 

IDxC ' B ...... ft 2 PT x144

Dan kecepatan massa adalah : Gs 

w .......lb /( hr )( ft 2 ) as

VIII.6. Diameter Ekuivalen Shell-Side Dari definisi, radius hidraulik sama untuk daerah equivalent lingkaran menjadi daerah yang saluran alirannya tidak melingkar dengan konsekuensi pada alat di sudut kanan untuk aliran langsung. Radius hidrolik digunakan untuk mengkorelasi koefisien shell-side untuk bundle yang mempunyai baffle yang tidak benar radius

hidroliknya. Aliran langsung dalam shell adalah bagian yang panjang dan bagian sudut kanan untuk panjang yang memotong tube dari bundle. Daerah aliran pada sudut kanan untuk panjang yang memotong adalah variable dari baris tube ke baris tube. Radius hidrolik didasarkan pada daerah aliran yang melewati baris yang tidak dapat dibedakan antara square dan puncak triangular. Untuk memperoleh korelasi sederhana kombinasikan ukuran dan kedekatan tube dan tipe puncak mereka, persetujuan yang baik diperoleh jika radius hidrolik dihitung sepanjang panjang tube yang menyilang. Diameter equivalent untuk shell diambil sebagai 4x Radius hidrolik yang diperoleh untuk pola/contoh layout pada shell tube. Dirumuskan : Dc 

4 x daerah bebas ....... f perimeter basah

dc 

4 x ( PT  d o / 4) .......in d 0

Atau : 2

2

Dimana PT adalah puncak tube dalam inchi dan d 0 diameter luar tube dalam inchi. Perimeter basah dari element yang cocok untuk ½ tube :

4 x(1 / 2 PT x0,86 PT  1 / 2d o / 4) ......in 1 / 2d o 2

dc 

Ini akan memperlihatkan bahwa metode evaluasi radius hidrolik dan diameter akuivalen ini tidak membedakan antara persentase relative aliran sudut yang benar ke aliran aksial. Ini mungkin menggunakan shell yang sama, untuk mempunyai kecepatan massa yang sama, diameter equivalent

dan bilangan Reynold

menggunakan kuantitas fluida yang besar dan puncak baffle yang luas atau kuantitas fluida yang kecil dan puncak baffle yang kecil, meskipun proporsi aliran sudut yang benar dan aliran aksial berbeda. Rupanya, dimana range puncak baffle dibatasi antara diameter dalam dan 1-5 diameter dalam shell, signifikan dari kesalahan yang tidak terlalu besar untuk korelasi yang diizinkan.

VIII.7. Perbedaan Temperatur (Δt) pada 1-2 Exchanger Tipe plot temperature Vs panjang untuk sebuah exchanger yang mempunyai 1 jalan shell dan 2 jalan ditunjukkan untuk susunan nozzle yang terindikasi relatif untuk fliuda shell, 1 jalan tube pada counterflow dan yang lain pada aliran paralel. 1-2 exchanger adalah kombinasi dari aliran proses secara counter flow dan parallel flow. LMTD untuk counter flow atau parallel flow sendiri tidak bisa menyebabkan perbedaan temperature untuk penyusun parallel flow-counter flow. Malahan ini dibutuhkan untuk mengembangkan sebuh persamaan baru untuk perhitungan perbedaan temperature efektif Δt untuk mengantikan counter flow LMTD. Metode yang dikembangkan disini adalah modifikasi turunan dari underwood dan dihadirkan dibentuk terakhir oleh Nagle dan Bowman, Mueller dan Nagle.Temperatur fluida shell dapat dihadirkan dalam dua variasi, yang dihasilkan dari inlet menuju outlet, melewati tube bundle beberapa kali dalam perkembangannya : 1. Terlalu turbulen menyebabkan fluida shell bercampur sempurna pada panjang x dari inlet nozzle. 2. Sedikit turbulen menyebabkan adanya temperatur atmosfer selektif disekitar tube dari masing- masing tube yang dilewati sendiri-sendiri. Baflle dan turbuler alami dari aliran component yang melewati bundle menunjukkan eliminasi (2) sehingga (1) diambil sebagai asumsi pertama untuk turunan dari perbedaan temperatur dalam 1-2 exchanger. Asumsinya adalah : 1. Temperatur fluida shell adalah temperature rata-rata isotermal pada beberapa cross section. 2.

Ada sejumlah permukaan panas yang sama di masing-masing pass.

3.

Koefisien overall di heat transfer adalah konstan.

4.

Laju aliran masing-masing fluida adalah konstan.

5.

Panas spesifik masing-masing fluida adalah konstan.

6.

Tidak ada perubahan fase dari evaporasi atau kondensasi dibagian exchanger.

7.

Heat loses diabaikan.

Heat Balance Overall, dimana Δt adalah perbedaan temperatur adalah : Q  UA t  WC(T1  T2 )  wc (t 2  t1 )......................(7.6)

 T  T2   t t  t   1    2 1  ...................(7.7)  UA / WC  true  UA / wc true

T = temperature fluida shell pada beberapa cross section dari shell L = X diantara L = 0 dan L = L. t I dan tII mewakili temperature tube passes I dan II dan pada cross section yang sama sebagai T. a” adalah permukaan luar per kaki dari panjangnya. Dalam permukaan incremental dA = a” dL, temperature shell berubah menjadi – dT pada area dA. dA dA (T  t I )  U (T  t II )...................(7.8) 2 2 t I  t II  WC dT  U dA (T )......................................(7.9) 2 dT   UdA  ..........................................(7.10) WC I T  (t  t II ) / 2  WC dT  U

Tetapi pada persamaan ini, T, tI, dan tII, tergantung variabel. Heat balance dari L = X menuju fluida panas inlet adalah : WC (T  T2 )  wc (t II  t I )................... ...(7.11)

Dan Heat Balance per pass : dA (T  t I )............................(7.12) 2 dA  U (T  t II )........................(7.13) 2

wcdt I  U wcdt II

Bagi pers (7.13) dengan pers (7.12) : dt II T  t II   .......................................(7.14) dt I T tI

Eliminasi tII dan dtII dari pers (7.11) dan pers (7.13) :

t II 

WC (T2  T )  t I ...............................(7.15) wc

Diferensiasi pers (7.15) dengan fluida panas inlet T1 konstan : dt II  

WC dT  dt I ................................(7.16) wc

Substitusi ke pers (7.14) dan disusun kembali :

WC dT T  t I  (WC / wc)(T2  T )  1 .....(7.17) wc dt I T tI Sejumlah variabel di pers (7.15) telah dikurangi dari 3 (T, t I, tII) menjadi 2 (T dan tI). Ini dibutuhkan untuk mengeliminasi T atau tI. Penyederhanaan dengan menggunakan parameter dari double pipe exchanger menghasilkan : R

T1  T2 wc  t 2  t1 WC

dan S 

t 2  t1 T1  t1

Disusun kembali, pers (7.8) : WC

dT U U  (T  t I )  (T  t II )  0.......... ......( 7.18) dA 2 2

Disederhanakan dan substitusi WC = wc / R : dT URT UR I   (t  t II )  0...........................(7.19) dA wc 2 wc

Diferensiasi terhadap A : d 2T UR dT U 2 R  dt I dt II     0...............(7.20)    dA2 wc dA 2 wc  dA dA 

Substitusi pers (7.12) dan (7.13) : d 2T UR dT U 2R   (t II  t I )  0...................(7.21) 2 2 dA wc dA (2 wc )

Ketika perubahan panas sensible, ada perbandingan langsung antar persentase dari peningkatan temperature (penurunan) dan Q. T  T2 t I  t II  ..................................................(7.22) T1 T 2 t1  t 2

Atau : t II  t I 

T  T2 ..............................................(7.23) R

d 2T UR d 2T U 2T U 2 dT    .............(7.24) dA2 wc dA 2 ( 2 wc ) 2 ( 2 wc ) 2

Diferensiasi lagi yang mengacu kepada A : d 2T UR d 2T U 2 dT    0......................(7.25) dA2 wc dA2 ( 2 wc) 2 dA

Penyelesaian dari pers. ini akan ditemukan / didapatkan dalam beberapa pers. Diferensial standar. Persamaannya adalah : T  K1  K 2 e  (UA / 2 wc )( R 

R 2 1)

 K 3e (UA / 2 wc )( R 

R 2 1)

......(7.26)

Ketika T = T2, A akan meningkat dari 0 sampai A dan penyelesaian dari pers (7.24) K 1 = T2 sehingga pers. (7.26) menjadi :  K 2 e  (UA / 2 wc )( R 

R 2 1)

 K 2 e  (UA / 2 wc )( R 

R 2 1)

.......... ...(7.27)

Logaritma kedua sisi dan disederhanakan : UA  wc

1 R2 1

ln(

K2 )..........................................(7.28) K3

Diferensiasi pers. (7.26) : dT U  K2 (R  dA 2 wc

R 2  1)e (UA / 2 wc )( R 

R 2 1 )

 K2

U (R  2 wc

R 2  1)e (UA/ 2 wc )( R 

Substitusi nilai dT/dA dari pers. (7.19) dan ketika A = 0, tI = t1, tII = t2 dan T = T1, tI + tII = t1 + t2. R (t1  t 2 )  2 RT1   K 2 ( R 

R 2  1)  K 3 ( R 

R 2  1)..................(7.30)

Dari pers. (7.26) pada A = 0 dan T = T1 dan K1 = T2 : T1  T2  K 2  K 3 ................................(7.31)

Kalikan kedua sisi dari pers. (7.31) dengan ( R  R 2  1) : (R 

R 2  1)(T1  T2 )  K 2 ( R 

R 2  1)  K 2 ( R 

R 2  1)..............(7.32)

R 2 1 )

......(7.29)

Tambahkan pers. (7.31) dan (7.32) dan selesaikan untuk K3 : K3 

R (t1  t 2 )  (T1  T2 )( R  R 2  1)  2 RT1 ...................................(7.33) 2 R2  1

Kembalikan ke pers. (7.31) :  K 2  K 3  (T1  T2 ) 

(R 

R 2  1)(T1  T2 )  2 R 2  1(T1 T 2)  2 RT1  R (t1  t 2 ) .................(7. 2 R2  1

Ketika R = (T1 – T2) / (t2 – t1) : K (R   2  K3 (R 

R 2  1)(t1  t 2 )  (T1  t1 )  (T1  t 2 ) R 2  1)(t1  t 2 )  (T1  t1 )  (T1  t 2 )

............................(7.35)

Bagi dengan T1 – t1 dan substitusi S = (t2 – t1) / (T1 – t1) dan 1 – S = (T1 – t2) / (T1 – t1) : 

K2 2  S (R 1   K3 2  S (R  1 

R 2  1) R 2  1)

.......................................................(7.36)

Substitusi dalam pers. (7.28) :  UA      wc  true

1 R2 1

ln

2  S (R  1 

R 2  1)

2  S (R  1 

R 2  1)

.................................(7.37)

Pers. (7.37) adalah hubungan untuk perbedaan temperature untuk 1-2 paralel flowcounter flow. Bagaimana perbandingannya dengan LMTD untuk counter flow pada temperature prises yang sama ? Untuk Counter flow :

Q  wc (t 2  t1 )  UA

(T1  t 2 )  (T2  t1 ) ........................................(7.38) ln(T1  t 2 ) /(T2  t1 )

t 2  t1 ln(1  S ) /(1  RS )  UA    ................(7.39)   (T1  t 2 )  (T2  t1 ) R 1  wc  counter flow ln(T1  t 2 ) /(T2  t1 ) Rasio dari perbedaan temperature untuk LMTD adalah :

t 2  t1 (UA / wc ) true

(UA / wc) counter flow t 2  t1  .......... .......... .......... ..(7.40) (UA / wc) counter flow (UA / wc) true

Fraksional rasio dari perbedaan temperature untuk LMTD FT :

R 2  1 ln(1  S ) /(1  RS )

FT 

( R  1) ln

2  S (R  1 

R 2  1)

2  S (R  1 

R 2  1)

.......... .......... .......... .......... .......... ......( 7.41)

Pers. Fourier untuk 1-2 exchanger dapat ditulis : Q  UAt  UAFT (LMTD )................... .......... .................... .......... .......... ....( 7.42)

Ketika sebuah exchanger mempunyai 1 shell pass dan 4, 6, 8 atau lebih tube passes seperti 1-4, 1-6 atau 1-8 exchanger, pers. (7.10) menjadi : Untuk 1-4 exchanger : 

UdA dT  I II WC T  (t  t  t III  t IV ) / 4

Untuk 1-6 exchanger : 

UdA dT  ...... I II III WC T  (t  t  t  t IV  t V  t VI ) / 6

Ini dapat menunjukkan bahwa nilai FT untuk 1-2 dan 1-8 exchanger kurang dari 2 % bagian dan umumnya cenderung berkurang. Akan tetapi, ini biasanya untuk meggambarkan beberapa exchanger yang punya 1 shell pass dan 2 atau lebih sejumlah tube passes dalam parallel flow-counter flow sebagai 1-2 exchanger dan untuk menggunakan nilai dari FT didapat dari pers. (7.41). Alasan FT akan berkurang dari 1,0 umumnya karena kenyataan bahwa tube passes dalam parallel dengan fluida shell tidak mengkontribusi perbedaan temperature secara efektif dalam counter flow dengan ini. Prakteknya untuk menggunakan 1-2 exchanger sewaktu-waktu faktor koreksi FT dihitung untuk menjadi kurang dari 0,75. Ketika 1-2 exchanger adalah kombinasi dari counter flow dan parallel flow, maka diharapkan outlet dari satu aliran proses tidak dapat mendekati inlet. Pada kenyataannya, umumnya dalan peralatan parallel flow-counter flow, T2 – t2 disebut Approach (pendekatan), dan jika t 2 > T2 maka t2 – T2 disebuit temperature cross. VIII.8. The Analysis of Performance in an Existing 1-2 Exchanger

Ada 3 point penting dalam menentukan kecocokan exchanger yang ada untuk servis baru, yaitu : 1.

Berapa koefisien pembersihan Uc yang dijalankan oleh 2 fluida sebagai hasil aliran mereka dan koefisien film individu hio dan ho ?

2.

Dari heat balance Q = wc (T 1 – T2) = wc (t2 – t1), diketahui permukaan A dan perbedaan temperatur untuk nilai T proses design atau koefisien kotor , diperoleh UD. UC harus melebihi UD secukupnya lalu factor dirty , yang mana pengukuran kelebihan permukaan akan diizinkan operasi exchanger untuk periode servis yang pantas.

3.

Pressure drop yang dibolehkan untuk 2 aliran mungkin tidak dilebihkan.

XI. BAFFLE AND BUNDLE TUBE Bundle tube adalah bagian yang paling penting dari tubular heat exchanger. Secara umum, bagian HE ini merupakan komponen yang paling mahal dan yang paling mudah terkorosi. Tube sheet, baffle atau plate pendukung, tie rod dan biasanya spacer melengkapi bundle ini. Baffle membuat hasil koefisien perpindahan panas tinggi ketika liquid dalam keadaan turbulen. Penyebab ini bergantung ketika turbulen dimana kuantitas liquid kecil mengalir di shell. Jarak pusat baffle disebut baffle pitch atau baffle spacing. Kecepatan massa tidak bergantung pada diameter shell. Baffle spacing biasanya tidak lebih besar daripada jarak yang sama dengna diameter dalam shell atau jarak yang sama 1 -5 diameter dalam shell.

Minimum baffle spacing, umumnya 1/5 dari diameter shell dan tidak kurang dari 2 in. Baffle disediakan untuk tujuan perpindahan panas. Saat shell side bafflenya tidak sesuai lagi untuk tujuan transfer panas, misal pada condenser atau reboiler, maka perlu ditambhakan pendukung tube. Jenis-jenis baffle : a. Segmental Baffle Segmental atau cross flow baffle adalah standar baffle. Baffle jenis ini lebih umum digunakan. Segmental baffle melubangi plate dengan tinggi 75 % dari diameter dalam shell. Baffle cut dinyatakan sebagai rasio antara panjang segmen / bagian pembuka dengan diameter dalam shell. Cross flow baffle dengan cut horizontal ditunjukkan oleh gambar 11.2 a, b, c dan f. perencanaan ini tidak sesuai untuk kondenser horizontal, karena kondensat bisa jadi ditrap antara baffle atau untuk fluida kotor dimana kotorannya mau dikeluarkan. Vertikal cut baffle digunakan untuk side-to-side flow di HE horizontal dengan fluida kondensasi atau fluida kotor. Pada umumya tube dibuat / dirancang triangular equilateral. Tube dibuat persegi biasanya digunakan untuk tujuan pembersihan mekanik pada removable bundle exchanger. Maximum baffle cut adalah dibatasi hingga 50 % sehingga setiap pasangan baffle dapat / akan mendukung tiap tube. Bundle tube

umumnya dilengkapi dengan baffle cut.

Maximum shell-side heat transfer rate pada konveksi paksa oleh cross flow fluida pada sudut kanan tube. b. Orifice Baffle Orifice baffle yang menutupi seluruh cross section daripada shell adalah disediakan dengan oversize tube hole dan flow (lubang dan aliran tube). Desain ini dibatasi untuk membersihkan fluida dan tidak dipakai secara umum. c. Disk and Doughnut Baffle Disk and Doughnut Baffle adalah baffle yang jarang digunakan. Baffle disk berbentuk sirkular dan dengan diameter sama dengan atau lebih besar sedikit

daripada doughnut. Fluida shell side mengalir melewati baffle doughnut dan kemudian bergerak secara radikal ke bundel tube dan sekitar baffle disk. d. Window Cut Baffle Window Cut Baffle umumya dibuat terdiri dari 3 dalam 1 kelompok. Desain ini dimaksudkan untuk mengurangi pressure drop shell side. e. Tie Rods and Spacer Tie rod digunakan untuk melekatkan baffle pada tempatnya dengan spacer, yang mana adalah potongan pipa atau tube yang dilekatkan pada rod untuk diletakkan pada baffle. Kadangkalanya baffle dilas ke tie rod dan spacer dibuang. Tie rod dan spacer ini berguna untuk melekatkan bundle bersama-sama untuk mengurangi by passing tube. Pada unit fixed-tube-sheet yang sangat besar, dimana konsentisitas shell menurun, kadang kala baffle dilass ke shell untuk mengurangi by passing antara baffle dan shell. Bahan baffle adalah logam standar. Kadang-kadang digunakan baffle plastik untuk mengurangi korosi atau pada vibrasi, dimana logam bisa memotong tube. f. Impingement Baffle Bundle (tumpukan) tube umumnya dilindungi untuk melawan tumbukan dengan memasukkan fluida pada shell inlet nozzle ketika shell side fluida dikondensasi atau mengandung bahan-bahan abrasive (keras) atau yang masuk dengan kecepatan tinggi. Area jalan masuk minimum di sekitar nozzle umumnya sama dengan area inlet nozzle. Bundle penuh tanpa beberapa perlengkapan untuk shell inlet nozzle area dapat meningkatkan kecepatan fluida inlet sekitar 300 % dengan resiko kehilangan tekanan. Impingement baffle (baffle tubrukan) berbentuk datar atau bengkok, solid atau berlubang. Impingement baffle atau rencana distribusi aliran disarankan axial tube–side nozzles, ketika kecepatan masuknya tinggi. g. Tube Bundle by Passing

Laju perpindahan panas shell side akan max ketika by passing tube bundle bernilai minimum. Clearance (pembersihan) antar baffle dan shell akan mengakibatkan kebocoran fluida shell side. By passing akan menambah permukaan yang diperlukan untuk memanaskan atau mendinginkan fluida viscous. Dibawah kondisi ideal tube dirancang pada pitch kontinyu dari sisi ke sisi shell, tetapi rancangan ini tidak digunakan di industri.

XII. KOROSI PADA HEAT EXCHANGER  Material konstruksi Material konstruksi yang paling umum untuk heat exchanger adalah karbon steel. Stainless steel digunakan sebagai material konstruksi HE untuk pabrik kimia, tapi jarang digunakan untuk petroleum refinery. Beberapa exchanger dibuat dari material logam yang tidak sama, lihat table 11.4. Alloy-alloy yang digunakan pada pabrik petrokimia dan kimia adalah stainlees steel tipe 300, nikel, monel, alloy tembaga, aluminium, inconel, stainless steel tipe 400, dll. Pada petroleum refinery digunakan alloy tembaga pada tempat pertama dan low-alloy steel di tempat kedua. Tube side pada HE yang digunakan untuk servis air terbuat dari berbagai variasi material seperti karbon steel, alloy tembaga, cast iron, lead lined, dll.  Bimetallic Tubes Untuk

menghindari

terjadinya

korosi,

maka

tidak

diperbolehkan

menggunakan alloy tunggal pada tube, disarankan menggunakan bimetal (duplex). Bimetal bisa dibuat dari hampir semua kombinasi logam. Material yang sesuai aplikasi ASTM adalah material yang lebih keras berada di bagian luar sedangkan material yang lebih halus berada di bagian dalam tube. Untuk menghindari akibat dari galvanic, material tube bagian luar dapat distripped dari

ujung tube dan digantikan dengan ferrule (tongkat) dari material tube bagian dalam.  Clab Tube Sheet Biasanya tube sheet dan bagian HE yang lain terbuat dari logam solid clad atau bimetallic tube sheet digunakan untuk mengurangi biaya dan serta karena tidak ada logam tunggal yang dapat mengatasi kondisi korosif. Material alloy (stainless steel, monel) biasanya digunakan sebagai material backing dari karbon steel. Clad material disiapkan dengan cara teknik bonding, contohnya : 

Involve rolling, heat treatment, dll.



Weld overlay process



Brozing technique.

 Konstruksi Non-metallic Shell and tube exchanger dengan glass tube menyediakan luas permukaan 13,5 atau 60 ft2 dengan ¾ in dengan tebal dinding 0,030 in dengan panjang tube 118 ¼ in. Shell dapat dari pipa baja atau glass.  Grafit Tahan Air Peralatan grafit tahan air heat exchanger dibuat dalam bentuk yang bervariasi, termasuk outside-packed-head-shell and tube exchanger. Mereka dibuat dengan tube grafit tahan air dan tube-side headers dan metallic shells.

XIII. PENYUSUNAN SHELL SIDE  One pass shell (fig 11.1 E) adalah penyusunan yang paling umum digunakan. Kondenser untuk vapor komponen tunggal seringkali nozzle-nya diletakkan di tengah shell untuk kondisi vacuum dan steam servis. Baffle solid longitudinal akan membentuk two pass shell (fig 11.1 F). Bisa jadi diisolasi untuk memperbaiki efisiensi termal. Two pass shell bisa memperbaiki efisiensi termal

sehingga mengurangi biaya lebih baik dibandingkan two shell dalam keadaan seri.  Split Flow (fig 11.1 G) Baffle longitudinal bisa jadi solid atau perporated.  Double Split Flow (fig 11.1 H)  Divided Flow Design (fig 11.1 J) Secara mekanik hampir sama dengan one pass shell, tetapi ada penambahan satu nozzle. Digunakan untuk pressure drop yang rendah.  Kettle-Type Reboiler (fig 11.1 K) Saat vaporisasi atau penguapan terjadi di shell side, terjadi pemisahan vapor dan liquid diatas bundle tube dan kapasitas gelombang di luar, dekat tutup shell.

BAB 3 PENUTUP 3.1. Kesimpulan -

Size and type Shell and Tube Heat Exchanger ditentukan oleh ukuran, diameter, panjang dan tipe.

-

Pertimbangan design umum Heat Exchanger meliputi pemilihan bagian aliran, kode konstruksi dan pengujian.

-

Tipe-tipe pokok Shell and Tube Heat Exchanger antara lain Fixed-Tube-Sheet Heat Exchanger, U-Tube Heat Exchanger, Packed-Latern-Ring-Excahnger,

Out side Packed Floating Heat Exchanger, Internal Floating Heat Exchanger dan Pull-Through-Floating Heat Exchanger. -

Kriteria design yang digunakan untuk menentukan ukuran tube: # Tube dieliminir sehingga luas jalan masuk untuk nozzel = 0,2. diameter

sheel. # Lay out tube simetris untuk horizontal dan vertical. # Jarak antara diameter luar tube ke diameter dari partition pass = 5/6 in, untuk diameter dalam Sheel < 22 in dan 3/8 in untuk Sheel yang lebih besar. -

Jenis-jenis baffle adalah segmental baffle, orifice buffle, disk and doughnut baffle, window out baffle, tie rods and spacer, impingement baffle and tube bundle by passing.

3.2. Saran -

Tipe Heat Exchanger yang digunakan sebaiknya disesuaikan dengan proses yang akan dilakukan dan fluida yang digunakan.

-

Untuk menghindari terjadinya korosi, maka jangan menggunakan alloy tunggal pada tube, tapi gunakanlah bimetal.

-

Untuk menghindari akibat dari galvanic, material tube bagian luar dapat distripped dari ujung tube dan digantikan dengan ferrule/tongkat dari material tube bagian dalam.

DAFTAR PUSTAKA Kern, D.Q. 1984. PROCESS HEAT TRANSFER. New York : Mc. Graw Hill. Perry, RH and Chiton.1984. CHEMICAL ENGINEERING HAND BOOK. Mc Graw Hill Kogakusha Ltd. Tokyo. Warren L. Mc. Cabe, Julian C. Smith and Peter Harriot. 1993. OPERASI TEKNIK KIMIA. Jakarta : Erlangga. Welty, J.R. 1984. FUNDAMENTAL OF MOMENTUM, HEAT AND MASS TRANSFER. New York : John Wiley and Sons Inc. Peters, Max. PLANT DESIGN AND ECONOMICS FOR CHEMICAL ENGINEERS FOURTH EDITION. New York : Mc. Graw Hill Book Company.