pemilihan heat exchanger secara umum

Pemilihan/seleksi adalah proses di mana perancang memilih jenis heat exchanger untuk aplikasi tertentu. Ada sejumlah alternatif untuk memilih peralatan heat exchanger, tetapi hanya satu di antara mereka yang terbaik untuk serangkaian kondisi tertentu.

Contoh heat exchanger. Sumber: Buku Heat Exchanger Design Handbook 2ed (2013)

Kriteria pemilihan utama pada heat exchanger adalah jenis fluida yang akan ditangani, tekanan operasi
dan suhu, tugas panas, dan biaya. Fluida yang terlibat dalam perpindahan panas dapat dicirikan oleh suhu, tekanan, fase, sifat fisik, toksisitas, korosifitas, dan kecenderungan fouling. Kondisi operasi heat exchanger bervariasi pada rentang yang sangat luas, dan spektrum tuntutan yang luas dikenakan untuk desain dan kinerjanya.

Faktor-faktor Pertimbangan Pemilihan Heat Exchanger

Pemilihan bahan. Untuk penggunaan yang andal dan berkelanjutan, bahan konstruksi untuk bejana tekan dan penukar panas harus memiliki laju korosi yang terdefinisi dengan baik di lingkungan layanan. Selanjutnya, materi harus menunjukkan kekuatan untuk menahan suhu dan tekanan operasi. Contoh bahan yang memiliki ketahana korosi yang baik misalnya dari nonlogam seperti kaca, teflon, dan grafit hingga logam eksotis seperti titanium, zirkonium, tantalum, dan lain-lain.

Laju aliran fluida. Laju aliran menentukan area aliran: semakin tinggi laju aliran, semakin tinggi crossflow
area-nya. Area aliran yang lebih tinggi diperlukan untuk membatasi kecepatan aliran melalui saluran dan aliran
bagian dan kecepatan yang lebih tinggi dibatasi oleh penurunan tekanan dan erosi.

Teknik fabrikasi. Faktor ini adalah faktor utama dalam biaya awal dan sebagian besar mempengaruhi
integritas, masa pakai, dan kemudahan perawatan. Sebagai contoh, jenis shell and tube sebagian besar dibuat dengan pengelasan, jenis fin dan radiator mobil dengan mematri aluminium, radiator tembaga-kuningan dengan proses solder, dan lain-lain.

Efektifitas Termal. Untuk proses berkinerja tinggi yang membutuhkan efektivitas termal tinggi, gunakan
heat exchanger brazed-plate fin (misalnya, proses cryogenic) dan regenerator (misalnya, aplikasi turbin gas),
gunakan jenis fin-tube untuk efektivitas termal yang sedikit lebih rendah dalam aplikasi, dan gunakan
unit shell and tube untuk proses berefektivitas termal rendah.

Pressure drop. Heat exchanger harus dirancang sedemikian rupa sehingga pressure drop yang tidak perlu dapat dihindari semaksimal mungkin di area seperti tikungan masuk dan keluar, nozel, dan manifold. Pada saat yang sama, setiap pressure drop harus dimanfaatkan semaksimal untuk desain yang lebih ekonomis.

Aspek Pemeliharaan, Inspeksi, Pembersihan, dan Perbaikan. Pertimbangkan kesesuaian berbagai jenis heat exchanger dalam hal perawatan, inspeksi, pembersihan, dan perbaikan. Misalnya, industri farmasi, susu, dan makanan memerlukan akses cepat ke internal komponen untuk sering dibersihkan. Karena beberapa jenis heat exchanger memiliki variasi besar dalam desain, faktor ini harus diingat saat mendesain heat exchanger tertentu.

Biaya keseluruhan. Ada dua biaya utama yang perlu dipertimbangkan dalam merancang penukar panas: biaya produksi dan biaya operasional, termasuk biaya perawatan. Secara umum, semakin sedikit luas permukaan perpindahan panas dan semakin sedikit kompleksitas desain, semakin rendah biaya produksinya. Biaya operasi adalah biaya pemompaan seperti kipas, blower, dan pompa. Biaya perawatan termasuk biaya suku cadang yang membutuhkan pembaruan yang sering terkena korosi, dan biaya karena pencegahan dan pengendalian korosi/fouling. Oleh karena itu, desain heat exchanger membutuhkan keseimbangan yang tepat antara ukuran termal dan pressure drop.

Kecenderungan fouling. Fouling didefinisikan sebagai pembentukan endapan pada permukaan heat exchanger yang menghambat perpindahan panas dan meningkatkan hambatan terhadap aliran fluida, dan menghasilkan pressure drop yang lebih tinggi. Pertumbuhan dari endapan ini menyebabkan kinerja termohidraulik heat exchanger menurun seiring waktu. Endapan ini dapat mempengaruhi konsumsi energi proses industri, dan juga menentukan jumlah bahan tambahan diperlukan untuk menyediakan permukaan perpindahan panas ekstra untuk mengkompensasi efek endapan yang muncul.

Jenis dan fase fluida. Fase fluida dalam suatu unit merupakan pertimbangan penting dalam pemilihan jenis heat exchanger. Berbagai kombinasi fase fluida yang ditangani dalam heat exchanger adalah cair-cair,
cair-gas, dan gas-gas. Fluida fase cair umumnya yang paling sederhana untuk ditangani.

Heat exchanger harus memenuhi persyaratan proses normal yang ditentukan melalui spesifikasi dan kondisi proses untuk kombinasi kondisi bersih dan kotor, dan tidak berkarat dan berkarat. Heat exchanger harus mudah dirawat yang berarti merancang konfigurasi yang memungkinkan pembersihan sesuai kebutuhan dan penggantian tabung, gasket, dan komponen lainnya yang rusak oleh korosi, erosi, getaran, atau penuaan.

Proses-proses di atas sangat erat kaitanya dengan mekanika fluida. Salah satu metode yang paling umum untuk mendesain suatu sistem heat exchanger adalah menggunakan Computational Fluid Dynamics (CFD), yaitu metode menyelesaikan persamaan-persamaan mekanika fluida bahkan reaksi kimia menggunakan komputer, sehingga diperoleh hasil yang komprehensif dan detail. >> Klik di sini untuk mempelajari selengkapnya tentang CFD!

Bagi anda mechanical engineer yang ini meningkatkan skill di bidang heat exchanger atau mechanical engineering secara umum, Kami juga menyediakan solusi yaitu training dengan topik-topik seputar mechanical engineering dengan trainer yang sudah sangat berpengalaman di bidangnya untuk meningkatkan skill dan kompetensi anda sebagai seorang engineer profesional. Untuk list training mechanical engineering >>klik di sini!