HEAT EXCHANGER (Alat Penukar Panas)
1. ALAT PENUKAR PANAS
Menurut
Sitompul (1993), peralatan penukar panas adalah suatu peralatan di mana
terjadi perpindahan panas dari suatu fluida yang temperaturnya lebih
tinggi kepada fluida lain yang temperaturnya lebih rendah. Klasifikasi
peralatan penukar panas didasarkan pada :
a. Proses perpindahan panas
b. Jumlah fluida yang mengalir
c. Kompak tidaknya luas permukaan
d. Mekanisme perpindahan panas
e. Konstruksi
f. Tipe pelat
g. Pengaturan aliran
2. KLASIFIKASI ALAT PENUKAR PANAS
1. Condenser
Condenser merupakan
alat penukar panas yang digunakan untuk mendinginkan fluida sampai
terjadi perubahan fase dari fase uap menjadi fase cair. Media pendingin
yang dipakai biasanya air sungai atau air laut dengan suhu udara luar
(Sitompul, 1993).
2. Chiller
Chiller merupakan
alat penukar panas yang digunakan untuk mendinginkan (menurunkan suhu)
cairan atau gas pada temperatur yang sangat rendah. Temperatur pendingin
di dalam chiller jauh lebih
rendah dibandingkan dengan pendinginan yang dilakukan oleh pendingin
air. Media pendingin yang digunakan antara lain freon (Sitompul, 1993).
3. Reboiler
Reboiler merupakan
alat penukar panas yang bertujuan untuk mendidihkan kembali serta
meenguapkan sebagian cairan yang diproses. Media pemanas yang digunakan
antara lain uap (steam) dan minyak (oil). Alat penukar panas ini digunakan pada peralatan distilasi (Sitompul, 1993).
4. Cooler
Cooler adalah
alat penukar panas yang digunakan untuk mendinginkan (menurunkan suhu)
cairan atau gas dengan menggunakan air sebagai media pendingin. Dengan
perkembangan teknologi saat ini, media pendingin cooler menggunakan udara dengan bantuan kipas (fan) (Sitompul, 1993).
5. Heat Exchanger
Heat Exchanger (HE)
adalah alat penukar panas yang bertujuan memanfaatkan panas suatu
aliran fluida untuk pemanasan aliran fluida yang lain. Dalam hal ini
terjadi 2 fungsi sekaligus yaitu :
· Memanaskan fluida yang dingin
· Mendinginkan fluida yang panas (Sitompul, 1993).
6. Heater
Heater
merupakan alat penukar kalor yang bertujuan memanaskan (menaikkan suhu)
suatu fluida proses dengan menggunakan media pemanas. Media pemanas
yang biasa digunakan antara lain uap atau fluida panas lain (Sitompul,
1993).
7. Thermosiphon dan Forced Circulation Reboiler
Thermosiphon reboiler merupakan reboiler dimana terjadi sirkulasi fluida yang akan dididihkan dan diuapkan dengan proses sirkulasi alamiah (natural circulation). Sedangkan Forced Circulation Reboiler adalah reboiler yang sirkulasi fluida terjadi akibar adanya pompa sirkulasi sehingga menghasilkan sirkulasi paksaan (forced circulation) (Sitompul, 1993).
8. Steam Generator
Alat
ini sering disebut sebagai ketel uap dimana terjadi pembentukan uap
dalam unit pembangkit. Panas hasil pembakaran bahan bakar dalam ketel
dipindahkan dengan cara konveksi, konduksi dan radiasi. Berdasarkan
sumber panasnya, steam generator dibagi 2 macam, yaitu :
· Steam generator tipe pipa air
Tipe
ini, fluida yang berada di dalam pipa adalah air ketel, sedangkan
pemanas (berupa nyala api dan gas asap) berada di luar pipa. Hasilnya
berupa uap dengan tekanan tinggi.
· Steam generator tipe pipa api
Tipe
ini, fluida yang berada di dalam pipa adalah nyala api, sedangkan air
yang akan diuapkan berada di luar pipa dalam bejana khususpemanas
(berupa nyala api
dan gas asap) berada di luar pipa (Sitompul, 1993).
9. WHB (Waste Heat Boiler)
WHB
adalah alat penukar panas sejenis dengan ketel uap tetapi memiliki
perbedaan pada sumber panas yang digunakan. Sumber panas pada ketel uap
yaitu hasil pembakaran bahan bakar sedangkan sumber panas pada WHB yaitu
memanfaatkan panas dari gas asap pembakaran atau cairan panas yang
diperoleh dari reaksi kimia (Sitompul, 1993).
10. Superheater
Alat penukar panas jenis ini digunakan untuk mengubah uap basah (saturated steam) pada steam generator (ketel uap) menjadi uap kering (superheated steam) (Sitompul, 1993).
11. Evaporator
Evaporator
adalah alat penukar panas yang digunakan untuk menguapkan cairan yang
ada pada larutan sehingga diperoleh larutan yang lebih pekat (mother liquor) (Sitompul, 1993).
12. Vaporizer
Alat penukar panas ini digunakan untuk menguapkan suatu cairan sehingga fasenya berubah dari cair menjadi gas (Sitompul, 1993).
13. Ekonomizer
Ekonomizer
(disebut juga pemanas air pengisi ketel uap) digunakan untuk menaikkan
suhu air sebelum air masuk ke dalam ketel uap. Tujuannya untuk
meringankan beban ketel (Sitompul, 1993).
3. ALAT PENUKAR PANAS TIPE SHELL AND TUBE
Menurut Sitompul (1993), alat penukar panas tipe shell and tube merupakan salah satu jenis alat penukar panas berdasarkan konstruksinya. Tipe shell and tube sering digunakan dalam industri karena memiliki kelebihan bila dibandingkan dengan tipe lainnya, antara lain :
· Konfigurasi yang dibuat dapat memberikan luas permukaan yang besar (> 200 ft2) dengan volume yang kecil.
· Mempunyai lay-out mekanik yang baik dan bentuknya cukup baik untuk operasi bertekanan.
· Menggunakan teknik fabrikasi yang sudah mapan.
· Dapat dibuat dari berbagai material.
· Mudah dibersihkan dan konstruksinya sederhana
4 . JUMLAH LINTASAN PADA ALAT PENUKAR PANAS SHELL AND TUBE
Menurut Walas (1990) dan Sitompul (1993), pada alat penukar panas tipe shell and tube terdapat 2 jenis lintasan yaitu :
· Shell pass (lintasan shell)
Merupakan lintasan yang dilakukan oleh fluida sejak masuk mulai saluran masuk (inlet nozzle) melewati bagian dalam shell dan mengelilingi tube, keluar dari saluran buang (outlet nozzle) sehingga lintasan ini disebut 1 lintasan shell atau 1 pass shell.
· Tube pass (lintasan tube)
Merupakan lintasan yang dilakukan oleh fluida masuk ke dalam penukar kalor melalui salah satu ujung (front head)
lalu mengalir ke dalam tube dan langsung ke luar dari ujung yang lain
sehingga disebut 1 pass tube. Apabila fluida tersebut membelok lagi
masuk ke dalam tube sehingga terjadi 2 kali lintasan dalam tube maka
disebut 2 pass tube. Di bawah ini contoh lintasan dalam alat penukar panas tipe shell and tube yaitu:
Gambar 1 Lintasan Pada Alat Penukar Panas Tipe shell and tube : (a) 1-2 pass; (b) 2-4 pass; (c) 3-6 pass; (d) 4-8 pass
5 . KELAYAKAN ALAT PENUKAR PANAS TIPE SHELL AND TUBE
Suatu
alat penukar panas yang telah dirancang perlu diuji kelayakannya untuk
mengetahui kinerja alat tersebut dalam melakukan proses perpindahan
panas. Menurut Kern (1965), untuk menentukan kelayakan suatu alat
penukar panas (heat axchanger) dapat dilakukan melalui 2 macam besaran yang perlu ditentukan yaitu :
· Faktor kekotoran (Rd)
Semakin
besar harga Rd hasil kalkulasi dari harga Rd yang dibutuhkan maka alat
penukar panas dapat dikatakan layak digunakan apabila telah dilakukan service
sehingga alat penukar panas perlu dibersihkan dan diservis. Apabila
harga Rd hasil kalkulasi lebih kecil dari harga Rd yang dibutuhkan maka
alat penukar panas dapat dikatakan tidak layak digunakan.
· Pressure drop (∆P)
Kelayakan alat penukar panas baik apabila memiliki harga ∆P untuk gas sebesar < 2 psia dan untuk cair sebesar < 10 psia.
Pemeriksaan Peralatan Penukar Panas
Pemeriksaan dilakukan sebagai berikut :
a.Melakukan pemeriksaan pada sekat aliran fluida yang terbuat dari tembaga, untuk pemeriksaan kebocoran.
b.Melakukan pengecekan pada saluran fluida panas dan fluida dingin, jika ada kotoran yang menyumbat harus dibersihkan terlebih dahulu, sehingga aliran fluida dapat lancar.
c.Kedua jalur plat ini juga harus diperiksa agar terjadi pertukaran panas antara kedua fluida tersebut agar fluida panas secara optimum akan mengalami penurunan temperatur sedangkan fluida dingin akan
mengalami kenaikan temperatur.
d.Pemeriksaan pendahuluan sangat penting dikarenakan perbedaan temperatur fluida pada saat masuk dan keluar alat untuk pengambilan data menghitung q (laju aliran panas) yang terjadi pada alat penukar kalor, sehingga pemeriksaan pendahuluan sangat penting.
Perawatan Peralatan Penukar Panas
Peralatan penukar panas sederhana terdiri dari :1.1 unit Heat Exchanger 1 unit
2.Thermometer Digital 1 buah
3.Stop Watch 1 buah
4.Selang air
Langkah-langkah perawatan sebagai berikut :
a.Buka penuh katup-katup
b.Kemudian tutup penuh katup-katup
c.Dicoba mengalirkan fluida dingin dengan menggunakan katup dan atur debitnya dengan mengatur katup
d.Dicoba mengalirkan fluida panas dengan menggunakan pompa dan atur debitnya dengan mengatur katup
e.Perawatan pada aliran searah, apabila bukaan katup semakin dipersempit maka kecepatan pada aliran fluida panas dan fluida dingin akan semakin lambat, sehingga kinerja peralatan dapat optimum.
Persiapan deskripsi bahan olahan sebelum pelaksanaan proses
Reaksi kimia merupakan suatu proses dimana bahan sebelum diproses disebut dengan reaktan dan hasilnya produk. Lambang dari reaksi kimia sebelum dan sesudah proses menggunakan tanda panah.
A + B -> P + Q
Pada
reaksi diatas, A dan B merupakan reaktan sedangkan P dan Q merupakan
produk. Dalam hal ini antara reaktan dan produk terjadi perubahan
identitas kimia yang dapat berupa perubahan struktur, unsur ataupun
molekul kimiaReaksi kimia adalah suatu reaksi antar senyawa kimia atau unsur kimia yang melibatkan perubahan struktur dari molekul, yang umumnya berkaitan dengan pembentukan dan pemutusan ikatan kimia. Berlangsungnya proses tersebut mempunyai dua kemungkinan yaitu memerlukan energi (disebut dengan reaksi endotermal) atau melepaskan energi (reaksi eksotermal).
Selain itu beberapa ciri fisik antara lain:
a.Terbentuknya endapan
b.Terbentuknya gas
c.Terjadinya perubahan warna
d.Terjadinya perubahan suhu atau temperatur
Semua reaksi kimia menyangkut perubahan energi yang diwujudkan dalam bentuk panas. Kebanyakan reaksi kimia disertai dengan pelepasan panas (reaksi eksotermis), meskipun adapula beberapa reaksi kimia yang menyerap panas (reaksi endotermis). Bahaya dari suatu reaksi kimia terutama adalah karena proses pelepasan energi (panas) yang demikian banyak dan dalam kecepatan yang sangat tinggi, sehingga tidak terkendalikan dan bersifat destruktif (merusak) terhadap lingkungan, termasuk operator/orang yang melakukannya.
Banyak kejadian dan kecelakaan di dalam laboratorium sebagai akibat reaksi kimia yang hebat atau eksplosif (bersifat ledakan). Namun kecelakaan tersebut pada hakikatnya disebabkan oleh kurangnya pengertian atau apresiasi terhadap faktor-faktor kimia-fisika yang mempengaruhi kecepatan reaksi kimia. Beberapa faktor yang dapat mempengaruhi kecepatan suatu reaksi kimia adalah konsentrasi pereaksi, kenaikan suhu reaksi, dan adanya katalis.
Sesuai dengan hukum aksi masa, kecepatan reaksi bergantung pada konsentrasi zat pereaksi. Oleh karena itu, untuk percobaan-percobaan yang belum dikenal bahayanya, tidak dilakukan dengan konsetrasi pekat, melainkan konsentrasi pereaksi kira-kira 10% saja. Kalau reaksi telah dikenal bahayanya, maka konsetrasi pereaksi cukup 2 – 5 % saja sudah memadahi. Suatu contoh, apabila amonia pekat direaksikan dengan dimetil sulfat, maka reaksi akan bersifat eksplosif, akan tetapi tidak demikian apabila digunak
an amonia encer.
Pengaruh suhu terhadap kecepatan reaksi kimia dapat diperkirakan dengan persamaan Arhenius, dimana kecepatan reaksi bertambah secara kesponensial dengan bertambahnya suhu. Secara kasar apabila suhu naik sebesar 10 oC, maka kecepatan reaksi akan naik menjadi dua kali. Atau apabila suhu reaksi mendadak naik 100 oC, ini berarti bahwa kecepatan reaksi mendadak naik berlipat 210 = 1024 kali. Di sinilah pentingnya untuk mengadakan kendali terhadap suhu reaksi, misalnya dengan pendinginan apabila reaksi bersifat eksotermis.
Suatu contoh asam meta-nitrobenzensulfonat pada suhu sekitar 150 oC akan meledak akibat reaksi penguraian eksotermis. Campuran kalium klorat, karbon, dan belerang menjadi eksplosif pada suhu tinggi atau jika kena tumbukan,pengadukan, atau gesekan (pemanasan pelarut). Dengan mengetahui pengarauh kedua faktor di atas maka secara umum dapatlah dilakukan pencegahan dan pengendalian terhadap reaksi-reaksi kimia yang mungkin bersifat eksplosif.
Komentar
Posting Komentar