BAB IV PROSES PENGENDALIAN PHE (PLATE HEAT EXCHANGER)

4.14.1.1

PHE (Plate Heater Exchanger)Pengertian PHE Plate Heat Exchanger merupakan suatu alat yang berfungsi sebagai

penukar panas yang menggunakan plat logam untuk mentransfer panas antara dua cairan. Keuntungan besar sebagai penukar panas konvensional yang baik, bahwa cairan yang memiliki luas permukaan yang jauh lebih besar karena cairan tersebar di piring. Kemampuan transfer panas yang baik dan meningkatkan kecepatan perubahan suhu. Konsep di balik penukar panas adalah penggunaan pipa atau pembuluh penahanan lain untuk panas atau dingin satu cairan dengan mentransfer panas antara itu dan cairan lain. Dalam kebanyakan kasus, penukar terdiri dari pipa melingkar berisi satu fluida yang melewati ruang berisi cairan lain. Dinding pipa biasanya terbuat dari logam, atau zat lain dengan konduktivitas panas yang tinggi, untuk memfasilitasi pertukaran, sedangkan casing luar dari ruang yang lebih besar terbuat dari plastik atau dilapisi dengan isolasi termal, untuk mencegah panas dari melarikan diri dari exchanger. Solusi steam heat exchanger memungkinkan panas yang lolos dari sumber panas utama, agar menjadi cairan sekunder tanpa melalui kontak secara langsung.34

'uap air' ada dua tipe utama adalah 'shell & tube' dan 'piring' penukar panas. Keuntungan dari Steam Heat Exchanger adalah Digunakan dalam aplikasi pemanasan tidak langsung. Cairan dapat dipanaskan dalam volume besar. Aman, efisien & steril. Pra-berkumpul atau un-dirakit sesuai dengan kebutuhan anda.

Gambar 4.1 PHE 4.1.2 Jenis-jenis PHE PHE yang banyak dijumpai di industri dapat dikelompokan menjadi dua jenis, yaitu: Glue type. Tipe glue ini memerlukan lem untuk memasang Gasket pada plat PHE, lem yang digunakan adalah lem yang mempunyai ketahanan terhadap panas yang baik.

35

Gambar 4.2 Glue Type Clip type. Disisi luar gasket tipe ini terdapat clip-clip, sehingga dalam pemasangannya cukup menancapkan clip-clip tersebut ke lubang yang terdapat dalam plat. Pemasangan gasket tipe ini lebih mudah dan ringkas jika dibandingkan dengan tipe glue.

Gambar 4.3 Clip Type

36

4.1.3

Bagian bagian PHE Plate Heat Exchanger dengan Condensate Level Control

Gambar 4.4 PHE pada Kendali Tingkat Kondensat Tabel 4.1 Penjelasan Fungsi Komponen PHE pada Kendali Tingkat Kondensat Part 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Component Isolation Valve Separator Stainer Hi-limit Control Valve Pressure Gauge Pressure Reducing Valve Pressure Gauge Safety Valve Isolation Valve Vacuum Breaker Air Vent Isolation Valve Function To isolate the installation from steam supply To protect the installation from wet steam To protect the control valve from detritus To protect the installation from overtemperature To monitor the steam supply pressure To reduce pressure to the system To monitor the reducing valve set pressure To protect the downsteam equitment from overpressure To monitor the set pressure of the reducing valve To assist condensate removal from the heater at stall conditions The vent air from the heat exchanger steam supply To isolate the air vent & vacuum breaker from the steam supply

37

Tabel 4.1 (Lanjutan) Part 13-18 inc. 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28-34 inc 35 Component Separator Steam Trap Set Hi-limit Cut Out Hi-limit Sensor Temperature Sensor Isolation Valve Electronic Controller Pneumatic Actuator E/P Positioner Balancing Valve Isolation Valve Heat Exchanger Steam Trap Set Plate Heat Exchanger Function

To close the hi-limit valve shut on overtemperature To sense the secondary water for overtemperature To sense the secondary water for temperature To isolate the secondary flow from the heat exchanger To signal the control valve to move position To drive the control valve To position the valve correctly at all loads To balance the flow in bypass with the heat exchanger To isolate the secondary return from the heat exchanger

To heat the secondary liquid

Tabel 4.2 Penjelasan Bahan Komponen PHE pada Kendali Tingkat Kondensat Part 5, 7 Component Pressure Gauge Positioner Cast SG Iron Steel Stainless Product Details Iron Steel 100 mm Diameter Pressure Gauge with U or Pressure Gauges Ring Syphon Pipes & Temperature Gauges SP200 Electropneumatic Positioner Positioners, Controllers & Sensors PN9000 Series Pneumatic Actuator Pneumatic Actuator KE71 KE7 Control Valves 1B SV615 SV73 Safety Valves SX25, SX75 Series Controller Positioners, Controllers Sensors Bronze

24

23 29 8 22

Pneumatic Actuator Control Valve Safety Valve Electronic Controller

&

38

Tabel 4.2 (Lanjutan) Part 2 Component Separator Bronze Cast Iron S2 SG Iron Steel S1 S5 Stainless Steel Product Details Separators & Insulation Jackets Bellows Sealed Stop Valves Fig 16 or Stainers 16L Filters &

1, 9

3, 16, 31 6

Bellows Sealed Stop Valve Stainer Fig 12

A3S

Fig 12

Fig 14

Pressure Reducing Valve Air Vent Vacuum Breaker Control Valve AV13 VB14

DP27

11 10 4

AV C32 VB21

18 19 20 14, 28 12, 13, 17, 21, 26, 27, 32 33 35

SB, KC31, KA51, KA31 KC51 or or KB31 KB51 High Limit HL10 High Limit Cut-out Cut-out Control Type 130 Control System System Temperatur EL2200 Temperature Sensor e Sensor Lift Check LCV1 LCV Valve 2 Ball Valve M10 M10 (Screwed or Flanged)

Pessure Reducing & Surplussing Valves Air Vents & Air Eliminators Vacuum Breakers Self-acting Controls or Control Valves

Self-acting Controls Control Valves Control Valves Check Valves Ball Valve

Plate Heat Exchanger Balancing Valve

Ball Valves BSA1T BSA2T BSA 3T BSA6T Bellows sealed stop Valves

39

4.1.4

Kinerja PHE Plate Heat Exchanger (PHE) berfungsi sistem pemanas atau pendingin

dari suatu sistem produksi. Meskipun terdapat beberapa sistem lain, tetapi dari pengalaman di lapangan dapat disimpulkan bahwa PHE mempunyai baik dan sulit untuk ditandingi sistem yang lain, salah satu contoh nyata, pada industry permen sistem PHE digunakan sebagai pemanas permen (hard candy) yang akan dicetak, dengan digunakannya sistem PHE, maka permen yang dihasilkan jauh lebih bening dibandingkan dengan sistem pemanas yang lain. Sesuai dengan usaha (Rubber Product), pembahasan singkat ini berfokus pada PHE Gasket (Seal PHE). Dari semua komponen yang ada pada sistem PHE, PHE Gasket merupakan komponen yang paling sering diganti, karena setiap pembongkaran PHE sebagian besar PHE Gasket sudah tidak dapat digunakan lagi karena mengalami deformasi bentuk (gepeng).

Gambar 4.5 Proses Heat Exchanger

40

Uap adalah media yang sangat efisien untuk proses pemanasan air dan cairan lain. PHE merupakan solusi yang semakin popular karena mereka dapat diandalkan, kompak dan sangat efisien. Spirax Sarco dapat memeberikan ancillaries, kontrol dan penghapusan kondensat untuk berbagai macam aplikasi proses pemanasan. Peralatan proses tertentu mungkin rentan terhadap kios dan genangan air. Jangkauan pompa perangkap APT otomatis telah dirancang khusus untuk memberikan penghapusan kondensat yang efektif dari berbagai peralatan proses, termasuk pembuluh proses, peralatan vakum, penukar panas dan baterai pemanas. Selain bagian komponen dari sistem Spirax Sarco juga menawarkan rangkaian lengkap sistem dikemas kompak untuk proses pertukaran panas, yang dikenal sebagain jangkauan Easiheat.

4.24.2.1

Metode Heat TransferHeat Transfer Uap sering dihasilkan untuk menyediakan transfer panas ke suatu proses.

Mode perpindahan panas (konduksi, konveksi, radiasi) di dalam atau antara media tersebut dijelaskan, bersama-sama dengan perhitungan dan masalah lain seperti hambatan perpindahan panas. Setiap kali gradien suhu ada, baik di dalam media atau antara media, transfer panas akan terjadi. Ini mungkin mengambil bentuk baik konveksi, konduksi atau radiasi.

41

Konduksi Ketika gradien suhu ada di salah satu medium fluida padat atau stasioner, transfer panas yang terjadi dikenal sebagai konduksi. Ketika tetangga molekul dalam cairan berbenturan, energi ditransfer dari lebih energik untuk molekul kurang energik. Karena suhu yang lebih tinggi berhubungan dengan energi molekul yang lebih tinggi, konduksi harus terjadi dalam arah penurunan suhu. Fenomena ini dapat dilihat pada kedua cairan dan gas. Namun, dalam cairan interaksi molekul lebih kuat dan lebih sering, karena molekul yang lebih dekat bersama-sama. Dalam padatan, konduksi disebabkan oleh aktivitas atom getaran kisi. Persamaan yang digunakan untuk mengekspresikan perpindahan panas dengan konduksi dikenal sebagai Hukum Fourier. Mana ada distribusi temperatur linier di bawah kondisi steady-state, untuk bidang dinding satu-dimensi itu dapat ditulis sebagai:

Dengan: Q k A T = Heat transferred per unit time (W) = Thermal conductivity of the material (W/m K or W/mC) = Heat transfer area of the surface (m)

(4.1)

= Temperature difference between the surface and the bulk fluid (K or C)

42

Contoh 4.1 Pertimbangkan bidang dinding terbuat dari besi padat dengan

konduktivitas termal dari 70 W / m C, dan ketebalan 25 mm. Ini memiliki luas permukaan 0,3 m 0,5 m, dengan suhu 150 C pada satu sisi dan 80 C pada yang lain. Tentukan laju perpindahan panas:

Konduktivitas termal adalah karakteristik dari bahan dinding dan tergantung pada suhu. Tabel 4.3 menunjukkan variasi konduktivitas termal dengan suhu untuk berbagai logam biasa. Tabel 4.3 Thermal Conductivity (W/mC)

Mengingat

mekanisme

perpindahan

panas

konduksi,

pada

umumnya konduktivitas termal yang solid akan jauh lebih besar daripada cairan, dan konduktivitas termal cairan akan lebih besar daripada gas. Udara memiliki konduktivitas termal yang sangat rendah dan ini adalah mengapa bahan isolasi sering memiliki banyak ruang udara.

43

Konveksi Transfer energi panas antara permukaan dan fluida bergerak pada temperatur yang berbeda dikenal sebagai konveksi. Hal ini sebenarnya kombinasi dari mekanisme difusi dan gerakan massal molekul. Dekat permukaan di mana kecepatan fluida rendah, difusi (atau gerak molekuler acak) mendominasi. Namun, bergerak menjauh dari permukaan, curah gerak memegang meningkatnya pengaruh. Perpindahan panas konvektif dapat mengambil bentuk baik konveksi paksa atau konveksi alami. Konveksi paksa terjadi ketika aliran fluida yang disebabkan oleh kekuatan eksternal, seperti pompa atau agitator. Sebaliknya, konveksi alami disebabkan oleh gaya apung, karena perbedaan kerapatan yang timbul dari variasi temperatur dalam cairan. Transfer energi panas yang disebabkan oleh perubahan fasa, seperti mendidih atau kondensasi, juga disebut sebagai proses perpindahan panas konvektif. Persamaan untuk konveksi dinyatakan oleh Persamaan 2.5.2 yang merupakan derivasi Hukum Newton Cooling: ......................................................................... (4.2) Dengan: Q A h = Heat transferred per unit time (W) = Heat transfer area of the surface (m) = Convective heat transfer coefficient of the process (W/m K or W/mC)

44

T

= Temperature difference between the surface and the bulk fluid (K or C)

Contoh 4.2 Pertimbangkan permukaan pesawat 0,4 m dengan 0,9 m pada suhu 20 C. Sebuah fluida mengalir di atas permukaan dengan suhu massal 50 C Panas konvektif koefisien perpindahan (h) adalah 1 600 W / m C Tentukan laju perpindahan panas:

Radiasi Perpindahan panas karena emisi energi dari permukaan dalam bentuk gelombang elektromagnetik yang dikenal sebagai radiasi termal. Dengan tidak adanya media campur, ada perpindahan panas bersih antara dua permukaan yang berbeda suhu. Bentuk perpindahan panas tidak bergantung pada medium materi, dan sebenarnya paling efisien dalam ruang hampa.

45