tube-fin heat exchanger (penukar kalor tabung bersirip)

Tube-fin heat exchanger banyak digunakan di seluruh industri dalam berbagai aplikasi. Jenis ini digunakan ketika satu aliran fluida berada pada tekanan yang lebih tinggi dan/atau memiliki koefisien perpindahan kalor yang lebih tinggi dibandingkan dengan aliran fluida lainnya. Misalnya dalam heat exchanger gas-cair, koefisien perpindahan kalor pada sisi cair umumnya sangat tinggi dibandingkan ke sisi gas. Sirip (fin) digunakan di sisi gas untuk meningkatkan luas permukaan. Dalam jenis tube-fin, tabung bulat dan persegi panjang yang paling umum digunakan (walaupun tabung elips juga digunakan), dan sirip digunakan baik di luar atau di dalam, atau di kedua sisi tabung, tergantung aplikasinya.

Kategori Tube-fin

Jenis-jenis Tube-fin heat exchanger: a) Normal b) Longitudinal c&d) flat or continuous external fin.

Sirip normal pada tabung individu disebut sebagai tabung bersirip individual.
Sirip memanjang (longitudinal) pada tabung individu, yang umumnya digunakan dalam kondensasi aplikasi dan untuk cairan kental dalam penukar panas pipa ganda.
Sirip eksternal datar atau kontinu (polos, bergelombang, atau terputus-putus) pada susunan tabung (baik tabung melingkar atau datar). Karena sirip yang terputus lebih rentan terhadap pengotoran, banyak pengguna lebih memilih sirip kontinu polos dalam situasi di mana pengotoran, terutama oleh materi berserat, adalah masalah serius.

Pertimbangan Perancangan Permukaan Tube-fin

Pertimbangan kualitatif khusus untuk permukaan sirip tabung meliputi:

Tube-fin exchanger biasanya memiliki kekompakan yang lebih rendah daripada unit plate-fin.
Tube-fin dapat dirancang untuk berbagai tekanan operasi fluida tabung, dengan cairan lain berada pada tekanan rendah.
Pengotoran yang wajar dapat ditoleransi pada sisi tabung jika tabung dapat dibersihkan.

Aplikasi Penggunaan

Tube-fin heat exchanger banyak digunakan sebagai kondensor dan evaporator dalam AC dan aplikasi pendinginan, untuk pendinginan air atau minyak pembakaran internal kendaraan atau stasioner mesin, dan sebagai penukar berpendingin udara dalam proses pembangkit energi. Susunan aliran umumnya adalah air, minyak, atau refrigeran mengalir masuk tabung, sementara udara mengalir melintasi permukaan tube-fin.

Bahan yang Dipakai

Bahan yang akan digunakan untuk tabung, header, dan tangki air tergantung pada persyaratan khusus dari aplikasi. Bahan yang paling umum untuk tabung dan sirip adalah tembaga, aluminium, dan baja. Untuk instalasi sirkuit terbuka, tabung terbuat dari tembaga, tembaga terdeoksidasi fosfor, aluminium, kuningan, dan paduan tembaga-nikel-besi, yaitu cupronickel, dan baja karbon untuk pemulihan panas heat aplikasi. Sirip sebagian besar dari aluminium dan tembaga; untuk aplikasi pemulihan panas mereka adalah terbuat dari baja karbon. Header dan pelat tabung terbuat dari baja karbon.

Tata Letak Tube-fin

Dua jenis pengaturan dasar tube-fin adalah inline dan staggered. Pengaturan ini ditunjukkan pada gambar. Satu-satunya perbedaan konstruksi antara keduanya adalah bahwa di pengaturan staggered setiap baris tabung digeser setengah melintang, dan dua pengaturan berbeda dalam dinamika aliran. Karena kekompakan dan perpindahan panas yang lebih tinggi, tata letak staggered sebagian besar digunakan. Namun, jika aliran udara sarat dengan debu, partikel abrasif, dan lain-lain, tata letak inline lebih disukai, tidak terlalu terpengaruh dan mudah dibersihkan.

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!