Oleh: Lydia Putri.P (Mahasiswa Teknik Kimia)

Penukar panas atau dalam industri kimia populer dengan istilah bahasa Inggrisnya, heat exchanger (HE), adalah suatu alat yang memungkinkan perpindahan panas dan bisa berfungsi sebagai pemanas maupun sebagai pendingin. Biasanya, medium pemanas yang dipakai adalah air yang dipanaskan sebagai fluida panas dan air biasa sebagai air pendingin (cooling water).

Jenis-jenis Heat Exchanger :

      1. Double Pipe Heat Exchanger 

Alat penukar panas pipa rangkap terdiri dari dua pipa logam standart yang dikedua ujungnya dilas menjadi satu atau dihubungkan dengan kotak penyekat. Fluida yang satu mengalir di dalam pipa, sedangkan fluida kedua mengalir di dalam ruang anulus antara pipa luar dengan pipa dalam. Alat penukar panas jenis ini dapat digunakan pada laju alir fluida yang kecil dan tekanan operasi yang tinggi.

       2. Plate and Frame Heat Exchanger

Alat penukar panas pelat dan bingkai terdiri dari paket pelat-pelat tegak lurus, bergelombang, atau profil lain. Pemisah antara pelat tegak lurus dipasang penyekat lunak (biasanya terbuat dari karet). Pelat-pelat dan sekat disatukan oleh suatu perangkat penekan yang pada setiap sudut pelat (kebanyakan segi empat) terdapat lubang pengalir fluida. Melalui dua dari lubang ini, fluida dialirkan masuk dan keluar pada sisi yang lain, sedangkan fluida yang lain mengalir melalui lubang dan ruang pada sisi sebelahnya karena ada sekat.

      3. Shell and Tube Heat Exchanger

Terdiri atas suatu bundel pipa yang dihubungkan secara parallel dan ditempatkan dalam sebuah pipa mantel (cangkang ). Fluida yang satu mengalir di dalam bundel pipa, sedangkan fluida yang lain mengalir di luar pipa pada arah yang sama, berlawanan, atau bersilangan. Untuk meningkatkan effisiensi pertukaran panas, biasanya dipasang sekat (buffle). Ini bertujuan untuk membuat turbulensi aliran fluida dan menambah waktu tinggal (residence time), namun pemasangan sekat akan memperbesar pressure drop operasi dan menambah beban kerja pompa, sehingga laju alir fluida yang dipertukarkan panasnya harus diatur.

       4. Adiabatic Wheel Heat Exchanger

Jenis keempat penukar panas menggunakan intermediate cairan atau toko yang solid untuk menahan panas, yang kemudian pindah ke sisi lain dari penukar panas akan dirilis. Dua contoh ini adalah roda adiabatik, yang terdiri dari roda besar dengan benang halus berputar melalui cairan panas dan dingin, dan penukar panas cairan.

        5. Pillow Plate Heat Exchanger

Sebuah pelat penukar bantal umumnya digunakan dalam industri susu untuk susu pendingin dalam jumlah besar langsung ekspansi tank massal stainless steel. Pelat bantal memungkinkan untuk pendinginan di hampir daerah seluruh permukaan tangki, tanpa sela yang akan terjadi antara pipa dilas ke bagian luar tangki. Pelat bantal dibangun menggunakan lembaran tipis dari logam-spot dilas ke permukaan selembar tebal dari logam

        6. Dynamic Scraped Surface Heat Exchanger

Tipe lain dari penukar panas disebut "(dinamis) besot permukaan heat exchanger". Ini terutama digunakan untuk pemanasan atau pendinginan dengan tinggi viskositas produk, proses kristalisasi, penguapan tinggi dan fouling aplikasi. Kali berjalan panjang yang dicapai karena terus menerus menggores permukaan, sehingga menghindari pengotoran dan mencapai kecepatan transfer panas yang berkelanjutan selama proses tersebut.

        7. Phase-change Heat Exchanger.

Selain memanas atau pendinginan cairan hanya dalam satu fasa, penukar panas dapat digunakan baik untuk memanaskan cairan menguap (atau mendidih) atau digunakan sebagai kondensor untuk mendinginkan uap dan mengembun ke cairan.

 

Pembersihan pada HE:

1. Chemical / Physical Cleaning

    Metode pembersihan dengan mensirkulasikan agent melalui peralatan biasanya menggunakan HCl 5-10%.

2. Mechanical Cleaning

    a. Drilling atau Turbining: Pembersihan dilakukan dengan mendrill deposit yang menempel pada dinding tube.

    b. Hydrojeting: Pembersihan dilakukan dengan cara  menginjeksikan air ke dalam tube pada tekanan yang tinggi, untuk jenis deposit yang lunak.

    c. Pemilihan bahan kontruksi: Memilih bahan yang tahan terhadap korosi , reaksi kimia, (paduan tembaga dan nikel.

 

Komponen Dasar Penyusun HE (Shell and Tube):

1. Tube

a. Merupakan pipa kecil yang tersusun di dalam shell

b. Aliran di dalam tube sering dibuat melintas lebih dari 1 kali dengan tujuan untuk memeperbesar koefisisen perpindahan panas lapiasan film fluidadalam tube.

2. Tube Pitch

Lubang yang tidak dapat dibor dengan jarak yang sangat dekat, karena jarak tube yang terlalu dekat akan melemahkan struktur penyangga tube.

a. Clearance: Jarak terdekat antara 2 tube yang berdekatan

b. Tube Sheet: Suatu flat lingkaran yang fungsinya memegang ujung-ujung tube dan juga sebagai pembatas.

3. Baffle

Sekat-sekat yang digunakan untuk

a. Mengatur aliran lewat shell sehingga turbulensi yang tinggi akan diperoleh

b. Menahan struktur tube bundle

c. Menahan atau mencegah terjadinya getaran pada tube

4. Shell

Merupakan bagian tengah alat penukar panas, merupakan tempat untuk tube bundle.

5. Tube Side Channel dan Nozzle

Mengatur aliran fluida di tube.

6. Channel Cover

Tutup yang dapat dibuka saat pemeriksaan dan pembersihan BWG (Birmingham Wire Gage) yaitu menyatakan ukutan tebal. BWG kecil berarti tube semakin tebal dan sebaliknya.

 

Arah Alirannya Heat Exchanger:

1. Heat Exchanger Dengan Aliran Searah (Co-Current/Parallel Flow)

Pertukaran panas jenis ini, kedua fluida (dingin dan panas) masuk pada sisi Heat Exchanger yang sama, mengalir dengan arah yang sama, dan keluar pada sisi yang sama. Karakter Heat Exchanger jenis ini, temperatur fluida dingin yang keluar dari Heat Exchanger (Tco) tidak dapat melebihi temperatur fluida panas yang keluar (Tho), sehingga diperlukan media pendingin atau media pemanas yang banyak.

2. Pertukaran Panas Dengan Aliran Berlawanan Arah ( Counter Flow )

Penukar panas jenis ini, kedua fluida ( panas dan dingin ) masuk penukar panas dengan arah berlawanan, mengalir dengan arah berlawanan dan keluar pada sisi yang berlawanan. Temperatur fluida dingin yang keluar penukar panas (Tcb ) lebih tinggi dibandingkan temperatur fluida panas yang keluar penukar panas (Thb).

3. Cross flow

Dimana satu fluida mengalir tegak lurus dengan fluida yang lain. Biasa dipakai untuk aplikasi yang melibatkan dua fasa. Misalnya sistem kondensor uap (tube and shell heat exchanger), di mana uap memasuki shell, air pendingin mengalir di dalam tube dan menyerap panas dari uap sehingga uap menjadi cair.  

SUMBER: BERBAGAI SUMBER