Heat Transfer Equipment - Christian Samuel BS & Satriya Dwi Permana (052-029)

SATRIYA DWI PERMANA 03121003029CHRISTIAN SAMUEL BS 03121003052

Heat Transfer Equipment

Heat Transfer Equipment

Perpindahan Panas

Heat Exchanger

Rule of Thumb Heat Exchanger

Basic Design Procedure &

Theory

Shell & Tube Heat

Exchanger

Perpindahan PanasIlmu termodinamika yang berkaitan dengan

transisi kuantitatif dan penyusunan ulang energi sebagai panas dalam tubuh materi.

Transfer panas telah dicapai dari fluida panas ke dinding atau permukaan tube secara konveksi , melalui dinding tube atau plate secara konduksi dan kemudian oleh konveksi ke fluida dingin .

Konduksi Konveksi

Radiasi

Perpindahan Panas

Heat Exchanger

Shell & Tube Exchangers Double Pipe Exchangers Plate & Frame Exchangers

Spiral Heat Exchangers Fired Heater Condenser

Exchanger type

Fixed tubesheet (tubesheet tetap)

Keuntungan dari tipe fixed tubesheet adalah : Harganya murah karena konstruksinya sederhana sepanjang tidak

membutuhkan expansion joint (sambungan tambahan). Tube bisa dibersihkan secara mekanikal setelah melepas cover channel atau

bonet. Kebocoran dari sisi shell bisa diminimalisir karena tidak ada flange joint

(sambungan flange).

Fixed tubesheet (tubesheet tetap)Kerugian dari tipe fixed tubesheet adalah : Bundle tidak dapat dilepas dari shell jadi sisi luar tube tidak

dapat dibersihkan secara mekanis. Aplikasi hanya terbatas pada clean service (fluida yang bersih)

pada shell side. Apabila akan digunakan pada fouling service (kemungkinan

ada kotoran) pada shell side maka shell side dibersihkan dengan chemical cleaning.

Exchanger typeU-tube

Keuntungan dari U-tube heat exchanger adalah : Bundle dapat meregang atau menkerut jika ada perbedaan

tegangan (differential stress). Bagian luar dari tube bisa dibersihkan. Tube bundle juga bisa dilepas.Kerugian dari U-tube heat exchanger adalah : Bagian dalam dari U-tube tidak dapat dibersihkan secara

efektif, memerlukan drill shaft yang fleksibel untuk membersihkannya.

U-tube heat exchanger sebaiknya tidak digunakan untuk tube dengan fluida yang kotor.

Exchanger type

Floating Head

Exchanger type

Floating Head

Keuntungan dari floating head heat exchanger adalah : Tube bundle dapat dilepas dari shell tanpa melepasn shell

ataupun cover floating-head, sehingga mengurangi lama waktu maintenance.

Desain ini biasanya dipasangkan dengan kettle reboiler yang mempunyai media pemanas kotor, dimana tipe U-tube tidak dapat digunakan.

Exchanger type

Floating HeadKerugian dari floating head heat exchanger

adalah :Harganya paling mahal diantara tipe heat

exchanger lainnya karena ukuran shell-nya yang besar.

Rule of Thumb Heat ExchangerFluida bertekanan tinggi dialirkan di dalam tube

karena tube standar cukup kuat menahan tekanan yang tinggi.

Fluida berpotensi fouling dialirkan di dalam tube agar pembersihan lebih mudah dilakukan.

Fluida korosif dialirkan di dalam tube karena pengaliran di dalam shell membutuhkan bahan konstruksi yang mahal yang lebih banyak.

Fluida bertemperature tinggi dan diinginkan untuk memanfaatkan panasnya dialirkan di dalam tube karena dengan ini kehilangan panas dapat dihindarkan.

Rule of Thumb Heat ExchangerFluida dengan viscositas yang lebih rendah dialirkan di

dalam tube karena pengaliran fluida dengan viscositas tinggi di dalam penampang alir yang kecil membutuhkan energi yang lebih besar.

Fluida dengan viskositas tinggi ditempatkan di shell karena dapat digunakan baffle untuk menambah laju perpindahan.

Fluida dengan laju alir rendah dialirkan di dalam tube. Diameter tube yang kecil menyebabkan kecepatan linier fluida (velocity) masih cukup tinggi, sehingga menghambat fouling dan mempercepat perpindahan panas.

Fluida yang mempunyai volume besar dilewatkan melalui tube, karena adanya cukup ruangan.

1. Kecepatan maksimum pada shellside

Kecepatan harus dijaga tidak terlalu cepat, hal ini ditujukan untuk mencegah terjadinya erosi ketika terdapat moisture dan partikel dalam aliran.

Untuk mengurangi pressure drop yang tinggi dapat menggunakan kecepatan aliran di bawah maksimum pada kondisi operasi tertentu

Kecepatan pada nozzle boleh diizinkan sampai 1,2 dan 1,4 kali lipatnya

2. Kecepatan maksimum pada nozzle

Penurunan tekanan dalam heat exchanger harus selalu diperhatikan ,

terutama pada sistem yang menggunakan aliran

bertekanan rendah

3. Jangan digunakan untuk menurunkan temperatur yang terlalu tinggi

Ilustrasi : pada pencairan Hidrogen dan neon

Udara (umpan dimana mengandung hidrogen dan neon), tidak langsung didinginkan menggunakan nitrogen cair, akan tetapi didinginkan secara bertahap dahulu, yaitu didinginkan dengan air pada kondisi normal, lalu kemudian didinignkan menggunakan cairan nitrogen.

4. Penempatan fluida pada heat exchanger

• Fluida korosif ditempatkan pada bagian tubeside• Fluida yang memiliki tekanan dan temperatur tinggi diletakkan

dalam tubeside• Fluida yang memiliki kecepatan tinggi ditempatkan dalam tubeside• Fluida yang memiliki kekotoran, ditempatkan pada bagian tubeside• Aliran yang memiliki debit besar diletakkan pada bagian yang

berdiameter lebih besar, begitu sebaliknya

Penentuan fluida dalam shell atau tubeFluida bertekanan tinggi dialirkan di dalam

tube karena tube standar cukup kuat menahan tekanan yang tinggi.

Fluida berpotensi fouling dialirkan di dalam tube agar pembersihan lebih mudah dilakukan.

Fluida korosif dialirkan di dalam tube karena pengaliran di dalam shell membutuhkan bahan konstruksi yang mahal yang lebih banyak.

Penentuan fluida dalam shell atau tubeFluida bertemperatur tinggi dan diinginkan untuk

memanfaatkan panasnya dialirkan di dalam tube karena dengan ini kehilangan panas dapat dihindarkan.

Fluida dengan viscositas yang lebih rendah dialirkan di dalam tube karena pengaliran fluida dengan viscositas tinggi di dalam penampang alir yang kecil membutuhkan energi yang lebih besar.

Fluida dengan viskositas tinggi ditempatkan di shell karena dapat digunakan baffle untuk menambah laju perpindahan.

Fluida dengan laju alir rendah dialirkan di dalam tube. Diameter tube yang kecil menyebabkan kecepatan linier fluida (velocity) masih cukup tinggi, sehingga menghambat fouling dan mempercepat perpindahan panas.

Fluida yang mempunyai volume besar dilewatkan melalui tube, karena adanya cukup ruangan.

Basic Design Procedure and TheoryPersamaan umum untuk perpindahan panas yang melewati suatu permukaan adalah :

Q = U A Tm (1)Dimana, Q = panas yang ditransfer per satuan waktu , W

U = keseluruhan dari heat transfer coefficient, W/m2 0C

A = Area Perpindahan Panas, m2

Tm = rata-rata perbedaan suhu, suhu driving force, 0C.

Heat exchanger analysis: the effectiveness—NTU methodThe effectiveness—NTU method merupakan prosedur untuk mengevaluasi performa dari Heat exchanger dengan tidak menggunakan evaluasi dari perbedaan temperatur rata-rata (Tm).

Heat exchanger analysis mengunakan plot exchanger effectiveness VS NTU. The effectiveness—NTU method tersebut tidak akan sesuai dengan bukub tersebut tetatpi harus melalui banyak usah dalam mendesain He dan pengalaman dalam mendesain HE.

Seperti yang kita ketahui bahwa nilai dari overall coeficient hanya bisa didapat dengan trial and eror. Namun data yang terdapat buku Perry and Green (1984), TEMA (1988) dan Ludwig (1965) berdasarkan eksperiment.

Shell and Tube Exchangers

Hot fluid Cold fluid U (W/m2 0C)

Heat exchangersWaterOrganic solventsLight oilsHeavy oilsGases

CoolersOrganic SolventsLight oilsHeavy oilsGasesOrganic solventsWaterGases

WaterOrganic solventsLight oilsHeavy oilsGases

WaterWaterWaterWaterBrine BrineBrine

800-1500100-300100-40050-30010-50

250-750350-90060-30020-300

150-500600-1200

15-250

Overall Heat-Transfer Coefficient

Shell and Tube Exchangers

Hot fluid Cold fluid U (W/m2 0C)

HeatersSteamSteamSteamSteamSteamDowthermDowthermFlue gasesFlue

CondensersAqueous vapoursOrganic vapoursOrganics (some non-condensibles)Vacuum condensers

VaporisersSteamSteamSteam

WaterOrganic solventsLight oilsHeavy oilsGasesHeavy oilsGasesSteamHydrocarbon vapours

WaterWaterWaterWater

Aqueous solutionsLight organicsHeavy organics

1500-400500-1000300-90060-45030-30050-30020-20030-10030-100

1000-1500700-1000500-700200-500

1000-1500900-1200600-900

Air–cooled exchangers

Process fluid U (W/m2 0C)

WaterLight organicsHeavy organicsGases, 5-10 bar 10-30 barCondensing hydrocarbons

300-450300-70050-15050-100

100-300300-600

Immersed coils

Coil Pool

Natural circulationSteamSteamSteamAqueous solutionsLight oils

AgitatedSteamSteamSteamAqueous solutionsLight oils

Dilute aqueous solutionsLight oilsHeavy oilsWaterWater

Dilute aqueous solutionsLight oilsHeavy oilsWaterWater

500-1000200-30070-150

200-500100-150

800-1500300-500200-400400-700200-300

Jacketed vessels

Jacket Vessel

SteamSteamWaterWater

500-700250-500200-500200-300

OVERALL HEAT-TRANSFER COEFICIENTOverall coefient adalah hubungan timbal-balik terhadap seluruh koefisien yang ada pada Heat exchanger. Persamaannya sebagai berikut:

Dimana :

Uo = the overall coefficient based on the outside area of the tube, W/m2 0C,

ho = outside fluid film coefficient, W/m2 0C,

hi = inside fluid film coefficient, W/m2 0C,

hod = outside dirt coefficient (fouling factor), W/m2 0C,

hid = inside dirt coefficient, W/m2 0C,

kw = thermal conductivity of the tube wall material, W/m2 0C,

di = tube inside diameter, m,

do = tube outside diameter, m.

(2)

FOULING FACTORS (DIRT FACTOR)Fouling merupakan faktor yang tidak dapat dihindari dalam mendesain HE apabila diabaikan dapat berakibat fatal pendesainan HE.

Fouling dapat mengakibatkan penumpukan material yang menempel pada HE sehingga konduktivisas termal rendah akan menurunkan overall coeficient (U).

Ada 6 kategori dalam fouling thermal yang dikemukakan oleh Somerscales (1980)

1. Precipitation Fouling (substansi terlarut)2. Particulate Fouling ( padatan tersuspensi)3. Chemical Reaction Fouling (deposit karena reaksi kimia)4. Corrosion Fouling ( transfer panas permukaan)5. Biological Fouling (organisme biologi )6. Freezing Fouling (pemadatan pada cairan)

Kita dapat menentukan nilai overall coeficient deri melihat grafik dibawah ini:

FOULING FACTORS (DIRT FACTOR)Berdasarkan data fouling factor yang didapatkan dari hasil eksperiment TEMA standards (1978) dan Ludwig (1965). Dapat kita lihat nilai faktor fouling pada gambar dibawah ini:

MEAN TEMPERATURE DIFFERENCE (TEMPERATURE DRIVING FORCE)


Persamaan logarithmic temperature untuk aliran counter-current:

Dimana:

Tlm = log mean temperature difference

T1 = temperatur fluida masuk shell

T2 = temperatur fluida keluar shell

t1 = temperatur fluida masuk tube

t2 = temperatur fluida keluar tube

)(ln

)(

12

21

1221

tTtT

tTtTTlm

(4)


Menentukan perbedaan temperatur sebenarnya dengan menggunakan persamaan desain (1) dengan bantuan faktor koreksi untuk aliran counter-current.

Dimana:

Tm = true temperature difference

Ft = faktor koreksi temperatur

Sedangkan Ft sendiri memiliki persamaan:

lmtm TFT (5)

]11[2

]11[2ln1

1/1ln1

2

2

2

RRS

RRSR

RSSRFt (6)

)/()(

)/()(

1112

1221

tTttS

ttTTR

Tube–side heat–transfer coefficient (Single Phase)

cba wCNu )/(PrRe Turbulent flow

Dimana Nu = Nusselt number =

Re = Reynolds number =

Pr = Prandtl number =

Dan hi = koefisien dalam , W/m2 0C

de = equivalent (or hydraulic) diameter, m

Untuk nilai reynold number adalah 0.8. nilai Prandtl number bisa 0.3 untuk cooling sampai 0.4 for heating. Faktor viskositas yang normal 0.14 untuk aliran tube, dikemukakan oleh Sieder and tate (1936).

Dimana C = 0.021 untuk gases,

0.023 untuk non-viscous liquids,

0.027 untuk viscous liquids.

f

ei

k

dh

etet dGdu

f

p

k

C

(7)

Tube–side heat–transfer coefficient (Single Phase)

Laminar flow

Dimana L adalah panang tube, metres

Ika Nusselt number pada persamaan (8) kurang dari 3.5, maka harus dianggap 3.5. In laminar flow panjang tube memiliki dampak terhadap Heat transfer dimana rasio antara panjang dan diameter kurang dari 500.

14.033.033.0 )/()/(Pr)(Re86.1 we LdNu (8)

Heat–transfer factor, jh

Penggunaan faktor jh untuk mengetahui data aliran laminar dan aliran turbulen yang dapat diwakili dengan grafik yang sama.

(9) 14.067.0 /Pr wh Stj

TUBE–SIDE HEAT–TRANSFER COEFFICIENT (SINGLE PHASE)Koefisien untuk air

Persamaan ini berdasarkan data dari Eagle dan Ferguson (1930):

Dimana:

hi = koefisien dalam untuk air W/m2 0C

t = temperatur air, 0C

ut = kecepatan air, m/s

di = diameter dalam tube, mm

2.08.0 /)02.035.1(4200 iti duth

TUBE–SIDE HEAT–TRANSFER COEFFICIENT (SINGLE PHASE)Tube-side pressure drop

Persamaan dasar untuk isothermal flow pada pipa (temperatur konstan):

Diamana jf adalah dimensi dari faktor friksi dan L’ adalah panang pipa efektifkarena aliran Heat exchanger bukan isothermal dan merupakan aliran normal maka perubahan viskositasnya dipertimbangkan:

m = 0.25 untuk aliran laminar Re < 2100,

= 0.14 untuk aliranturbulen Re >2100.

Nilai dari jf untuk heat exchanger tubes dapat diperoleh dari grafik selanutnya.

2)/'(8

2t

if

udLjP

mw

tif

udLjP /

2)'(8

2


Persamaan logarithmic temperature untuk aliran counter-current:

Dimana:

Tlm = log mean temperature difference

T1 = temperatur fluida masuk shell

T2 = temperatur fluida keluar shell

t1 = temperatur fluida masuk tube

t2 = temperatur fluida keluar tube

)(ln

)(

12

21

1221

tTtT

tTtTTlm

(4)


Menentukan perbedaan temperatur sebenarnya dengan menggunakan persamaan desain (1) dengan bantuan faktor koreksi untuk aliran counter-current.

Dimana:

Tm = true temperature difference

Ft = faktor koreksi temperatur

Sedangkan Ft sendiri memiliki persamaan:

lmtm TFT (5)

]11[2

]11[2ln1

1/1ln1

2

2

2

RRS

RRSR

RSSRFt (6)

)/()(

)/()(

1112

1221

tTttS

ttTTR

DESIGN METHODSDalam mendesain Hedapat menggunakan 2 metode yakni:

1. Metode Kern (1950)

dimana metode ini bagus untuk mendesain tube pada HE dikarenakan pada tube merupakan cross-flow

2. Metode Bell (1960,1963)

dimana metode ini bagus untuk mendesain Shell HE.

Kern Method

Bell Method

Heat-transfer coefficient

Shell-side heat transfer coeficient dapat ditulis:

Dimana:

hoc = heat transfer coefficient calculated for cross-flow over an ideal tube bank, no leakage or bypassing,

Fn = correction factor to allow for the effect of the number of vertical tube rows,

Fw = window effect correction factor

Fb = bypass stream correction factor

FL = leakage correction factor

Desain HE jelek apabila nilai koreksi total dari 0-0.6, desain HE baik apabila lebih besar dari 0.6 dan nilai koreksi terbesar 0.9.

Lbwnocs FFFFhh

untuk cross-flow tube banks

hoc, ideal cross-flow coefficient

14.0/PrRe 31

whf

ooc jk

dh

Fn, tube row correction factor

Ncv is number of constrictions crossed = number of tube rows between the baffle tips.

1. Re > 2000, turbulent; take Fn from fig. above

2. Re > 100 to 2000, transition region, take Fn = 1.0

3. Re < 100; laminar region, Fn (N’c)-0.18

dimana N’c adalah jumlah baris melewati secara seri dari ujung ke ujung shell, dan

tergantung pada jumlah baffle.

Window Correction Factor (Fw)

3

1

/21exp cvss

bb NN

A

AF

Fb, by pass correction factor

By-pass correction factor

= 1.5untuk aliran laminar , Re < 100,

a= 1.35 untuk aliran tansisi dan turbulen Re > 100

Ab = clearance area between bundle & shell

As = maximum area untukcross-flow

Ns = number of sealing strips encountered by the bypass stream in the cross-flow zone

Ncv = number of constrictions, tube rows, encountered in the cross-flow section.

Coefficient for FL, heat transfer

Langkah-langkah yang diperlukan dalam mendesain Heat exchanger:1. Menetapkan data awal heat exchanger: laju Heat-transfer, laju aliran fluida,

dan temperature.2. Mengumpulkan data fisik fulida: densitas, viskositas, dan kondutivitas termal.3. Menentukan tipe HE yang akan digunakan.4. Megunakan nilai trial untuk menentukan overall coeficient, U.5. Menghitung nilai perbedaan temperatur, rata-rata Tm.

6. Menghitung luas permukaan yang diperlukan dengan menggunakan persamaan (1).

7. Menentukan rancangan HE.8. Menghitung individual coeficient.9. Menghitung overall coeficient dan membandingkan dengan nilai trial. Jika

perbedaan sangat auh dari nilai estimasi, ulangi perhitungan nilai estimasi dan kembali ke langkah 6.

10. Menghitung Pressure drop He, jika hasilnya tidak memuaskan maka ulang dari langkah 7 atau 4 atau 3 dengan cara berurutan.

11. Nilai optimum dari Desain HE: ulangi langkah 4 sampai 10 sesuai kebutuhan. Apabila HE murah maka akan memuaskan, ini berhubungan dengan luas area yang kecil dari HE.

Shell and Tube Design Flowsheet

Determining R,S

Determining Temperature Difference

Determining Physical Properties

Determining Heat Transfer Overall Coefficient

Determining Uo

Determining Tube Side Coefficient

Determining Bundle Diameter

Shell Diameter and Baffle Spacing

Colborn Coefficient (jH)

Overall Coefficient

Tube Side Friction Factor

Shell Friction Factor

Check Pressure Drop

SHELL AND TUBE HEAT EXCHANGER

Konsep

Definisi Komponen Utama Standar dan Kode pada Heat Exchanger Tube Shell Layout Tube-sheet Tipe Shell (Passes) Baffle Tube-sheet (Plate) Nozzle pada Shell dan Header Flow-induced tube vibrations

Definisi

Shell & Tube Heat Exchanger terdiri dari beberapa tube yang dibungkus oleh silinder shell dengan posisi tube yang sejajar dengan shell.

Fluida satu akan mengalir pada tube dan fluida lainnya mengalir di shell.

Shell & Tube Heat Exchanger dapat memberikan luas area perpindahan panas yang besar dan efisiensi perpindahan panas yang besar.

Dapat digunakan pada kondisi tekanan tinggi dan suhu tinggi

Definisi

Keuntungan:a) Memiliki konfigurasi permukaan

perpindahan panas persatuan volume yang lebih besar.

b) Mempunyai susunan mekanik yang baik dengan bentuk yang cukup baik untuk operasi bertekanan.

c) Tersedia dalam berbagai bahan konstruksid) Prosedur pengopersian lebih mudahe) Metode perancangan yang lebih baik

telah tersediaf) Pembersihan dapat dilakukan dengan

mudah

Definisi

Shell and tube heat exchanger dengan konstruksi “fixed tube sheet” artinya pelat pemegang pipa-pipa pada kedua ujung pipa, keduanya memiliki konstruksi yang tetap (tidak dapat bergeser secara aksial dalam arah sumbu tabung relative antara satu sisi dengan sisi lainnya).

Shell and tube heat exchanger dengan konstruksi “floating tube sheet” artinya salah satu pelat pemegang pipa-pipa pada kedua ujung pipa dapat bergerak relatif terhadap satunya karena tidak terjepit oleh flens (mengambang).

Definisi

Shell and tube heat exchanger dengan konstruksi pipa U (U tube type).

Shell and tube heat exchanger dengan konstruksi dua pipa (double pipe type). Pada jenis ini setiap tabung berisi berkas pipa masing-masing.

Komponen Utama

Nomenclature1. Shell 15. Floating-head support2. Shell cover 16. Weir3. Floating-head cover 17. Split ring4. Floating-tube plate 18. Tube5. Clamp ring 19. Tube bundle6. Fixed-tube sheet (tube plate) 20. Pass partition7. Channel (end-box or header) 21. Floating-head gland (packed gland)8. Channel cover 22. Floating-head gland ring9. Branch (nozzle) 23. Vent connection10. Tie rod and spacer 24. Drain connection11. Cross baffle or tube-support plate 25. Test connection12. Impingement baffle 26. Expansion bellows13. Longitudinal baffle 27. Lifting ring14. Support bracket

Internal floating head without clamp ring

Tube

Tube merupakan pemisah dan sebagai pengantar panas yang berbeda suhunya diantara dua zat yang berada di dalam suatu alat. Pemilihan tube ini harus sesuai dengan suhu, tekanan, dan sifat korosi fluida yang mengalir.

Tube ada dua macam, yaitu tube polos (bare tube) dan tube bersirip (finned tube)

Standar dan Kode pada Heat Exchanger

American Petroleum

Institute (API)ANSI/API Standard 660 (8th

Ed) tahun 2007

TEMA (Tubular Exchanger

Manufactures Association)

Dimensi

Standar diameter tube berkisar diantara 5/8 inch (16 mm) sampai 2 inch (50 mm).

Desain Heat Exchanger dengan tabung berdiameter kecil (5 /8- ke - 1 di OD ) lebih ekonomis daripada desain dengan tabung yang lebih besar, karena tabung kecil menyediakan unit yang lebih kompak.

Diameter tabung dari 5/8 sampai dengan 1 dalam O.D. adalah tabung yang terkecil sehingga dipertimbangkan untuk proses pada Heat Exchanger , tetapi ada beberapa aplikasi di mana tabung kecil mungkin lebih baik.

Dimensi

Tabung dengan diameter yang lebih besar digunakan ketika terjadi Heavy fouling yang didapatkan, dan bagian dalam tabung akan dibersihkan secara mekanis.

Karena tabung dengan diameter dari 5/8 - 1 dalam O.D. Kisaran atau jangkauan biasanya digunakan untuk penukar panas shell dan tube, tabung dalam ukuran ini lebih mudah tersedia dalam berbagai bahan konstruksi.

Standar diameter dan ketebalan dinding untuk tabung baja.

Pengaturan Tube

Square (900) Rotated Square (450)

Triangular (300) Rotated Triangular (60o)

Disini kita akan menentukan number tube dan bundle diameter dengan menggunakan persamaan triangular dan square patterns sebagai berikut:

Dimana:

Nt = Number of tubes,

Db = bundle diameter, mm,

do = diameter luar tube, mm

1

1

/11

1

)/(

,)/(n

tob

nobt

KNdD

dDKN

(3a)

(3b)

Tube Sheet Layout

Tube

Tube-side passesChannel merupakan tempat keluar masuknya fluida pada tube, sedangkan pass partition merupakan pembatas antara fluida yang masuk dan keluar tube.

Tube-side passes

Tube

Shell

The British standard BS3274 untuk shell pada HE dari 6 in (15 0 mm) sampai 42 in(1067 mm) diameter; dan untuk TEMA standards ,Untuk HE mulai dari 60 in,(1520 mm). Sampai dengan 24 in (610 mm) merupakan shell yang standard untuk konstruksi normal, pipa mendekati tolerasi diatas 24 in (610 mm) dan merupakan gulungan plate.Shell : Biasanya berbentuk silinder yang berisi tube bundle sekaligus sebagai wadah mengalirnya zat.

Minimum shell thickness, mm

Tipe-tipe Shell

Tipe Shell (Passes)

Single PassMultiple Passes :a) Two Passb) Four Passc) Six Passd) Eight Pass

Tube-side Multipass arrangements

A. Two Pass

2

1

Pass rib

B. Four Pass

4

1

3

2

1

4

1

3 2

4

1

3

2

C. Six Pass

6

1

4 5

3 2

6

1

5

2

4

3

6

1

5

4 3

2

D. Eight Pass

8

1

5 6

4 3

7

2

8

1

5

6

4

3

7

2

8

1

5 6

4 3

7

2

Baffle

Sekat digunakan untuk membelokkan atau membagi aliran dari fluida dalam alat penukar panas. Untuk menentukan sekat diperlukan pertimbangan teknis dan operasional.

Macam-macam baffle

Horizontal cut baffleBaik untuk semua fase gas atau fase liquid dalam shell. Baik ada dissolves gas dalam liquid yang dapat dilepaskan dalam heat exchanger maka perlu diberi ‘notches’ dalam baffle.

Vertical cut baffleBaik untuk liquid yang membawa suspended matter atau yang heavy fouling fluida.

Disc and doughtnut baffleFluida harus bersih, bila tidak akan terbentuk sediment dibelokkan doughtnut. Kurang baik, sebab bila ada dissolved gas yang terlepas, bisa dilepaskan melalui top dari doughtnut, bila ada kondensat liquid tidak dapat di drain tanpa large ports pada doughtnut.

Baffle dengan annular orificeBaffel ini jarang digunakan kerena terdiri dari full circular plate dengan lubang-lubang untuk semua tube.

Longitudinal baffleDigunakan pada shell side untuk membagi aliran shell side menjadi dua atau beberapa bagian untuk memberikan kecepatan yang lebih tinggi untuk perpindahan panas yang lebih baik.

Buffle cuts for single segmental Baffles

Buffle cuts for double segmental Baffles

Buffle cuts for triple segmental Buffles

Jenis-jenis Baffle

Shell

Segmental Baffle detail

Shell

Strip Baffle

Disk and Doughnut Baffle

Shell

Shell

Doughnut

Disk

Oriffice Buffle

OrificeBaffle

Detail

OD of Tube

Baffle

Drilling

1

2

1

2

w

1

w

2

Single Segmental

1

2

1

2

w

1

w

w

2

Double Segmental

32

1 1

w

1

w

3

w

w

w

2

Triple Segmental

22

int

w

w

int

w

1

w

2

No-Tube-in window (NTIW)

Tube-sheet (Plate)

Berfungsi sebagai tempat duduk tube bundle pada shell.

Flow-induced tube vibrations Getaran yang disebabkan oleh cairan

fluida selama bundle tabung, utamanya disebabkan oleh vortex shedding dan hentakan turbulent.

Terima Kasih

Heat Transfer Equipment - Christian Samuel BS & Satriya Dwi Permana (052-029)

Documents

Transcript of Heat Transfer Equipment - Christian Samuel BS & Satriya Dwi Permana (052-029)