-
Shell and Tube Heat Exchanger
Yusepa H. (50%), Fahrial T. (40%), Irwan S. (10%)
Pengertian
Shell and Tube Heat Exchanger adalah salah satu jenis alat
penukar panas (perpindahan
energi) yang banyak digunakan dalam perindustrian. Laju aliran
dan laju perpindahan panas
yang tinggi merupakan kelebihan dari alat ini.
Gambar 1. Skema Shell and Tube Heat Exchanger
Shell and Tube Heat Exchanger terdiri dari susunan pipa (tubes)
yang diletakkan didalam
shell (tabung/tempurung). Perpindahan panas terjadi ketika
fluida yang masuk melalui Shell inlet
menyentuh tube (pipa) yang berisi fluida yang berbeda. Baffles
berguna untuk mengalirkan
fluida dari shell inlet ke pipa agar fluida dapat tersebar
secara merata dan laju aliran lebih
kencang.
-
Komponen:
1. Shell: merupakan badan dari heat exchanger, tempat bundel
pipa dimasukkan. Dapat
terbuat dari pipa yang berdiameter besar atau pelat logam yang
dirol.
2. Tube (Pipa): merupakan tempat pemisah antara dua fluida yang
menjadi media
perpindahan panas dan sekaligus sebagai penghantar panas. Oleh
karena itu ketebalan
pipa harus diperhitungkan agar proses perpindahan panas
berlangsung efektif dan tidak
cepat korosi.
3. Baffles: berguna untuk membuat jenis aliran menjadi turbulen
sehingga mempercepat
proses perpindahan panas. Selain itu juga membuat waktu tinggal
fluida lebih lama
sehingga perpindahan panas terjadi lebih efektif
4. Channel Cover: tutup yang dapat dibuka saat pemeriksaan dapat
perawatan
5. Tubesheet: tempat menyanga tube agar terbentuk bundel.
Sebuat shell and tube heat exchanger dibagi menjadi 3 bagian,
yaitu: front-head, shell dan
the rear-head. Berdasarkan 3 bagian tersebut TEMA (Tubular
Exchanger Manufacturers
Association) mengilustrasikan kemungkinan bentuk exchanger
dibuat pada Gambar 2. Penamaan
jenis exchanger dapat dilakukan dengan memberikan kode. Misal
BFL : bonnet cover, two-pass
shell dengan longitudinal baffle dan fixed tubesheet
rear-head
-
Gambar 2. Pedoman TEMA dalam pembuatan Tubular Exchanger
-
Jenis-jenis Shell and Tube Heat Exchanger
Berdasarkan Bentuk Konstruksi
1. Fixed tubesheet
Jalur pipa (tube) pada Fixed tubesheet berbentuk lurus dan kedua
ujungnya ditahan
oleh tubesheet. Keuntungan menggunakan exchanger jenis ini
adalah low-cost karena
konstruksinya yang simple, dan mudah dibersihkan. Sedangkan
kekurangannya adalah
bagian luar pipa tidak bisa dibersihkan karena posisinya
terkunci dengan tubesheet yang
dilas dengan shell.
Gambar 3. Fixed tube heat exchanger
2. U-tube Heat Exchanger
U-tube exchanger merupakan jenis shell and tube heat exchanger
dimana jalur pipa
dari inlet tube menuju outlet tube berbentuk huruf U. U-tube
hanya menggunakan 1
tubesheet sehingga biaya konstruksinya lebih murah. Tetapi jika
dibandingkan dengan
fixed tubesheet, biaya konstruksinya tidak jauh berbeda karena
pada U-tube terdapat
biaya tambahan untuk membentuk tube (pipa) menjadi huruf U.
Kelebihan bentuk ini
adalah salah satu ujungnya bebas sehingga mudah untuk
membersihkan bagian luar pipa.
Tetapi bagian dalam pipa sangat sulit dibersihkan karena
bentuknya yang melengkung,
oleh karena itu U-tube exchanger tidak cocok digunakan untuk
fluida yang kotor.
-
Gambar 4. Skema U-tube Heat Exchanger (one-pass tube side)
3. Floating Head
Heat exchanger jenis ini merupakan exchanger yang paling
serbaguna dan yang
paling mahal. Terdiri dari 2 tubesheet, yang satu fixed terhadap
shell dan yang lainnya
float. Hal ini memungkinkan tubes untuk dibersihkan dengan lebih
mudah. Cocok
digunakan untuk fluida yang kotor seperti pada kilang
minyak.
Gambar 5. Floating head shell and tube heat exchanger
-
Aplikasi
Pada steam power plant, setelah uap panas yang bertekanan tinggi
memutar turbin
uap tersebut akan dikondensasikan menjadi cairan kembali. Proses
kondensasi ini
biasanya menggunakan sistem shell and tube heat exchanger.
Dimana fluida didalam
pipa adalah fluida yang berfungsi sebagai pendingin dan fluida
diluar pipa (di dalam
shell) adalah steam (Gambar 6).
Gambar 6. Kondensor pada steam power plant menggunakan prinsip
shell and
tube heat exchanger
-
LAMPIRAN
Foto kerja kelompok
