Apa itu Penukar Panas?

Istilah “penukar panas” digunakan untuk menggambarkan suatu alat yang memfasilitasi perpindahan panas dari satu fluida ke fluida lain tanpa mencampurkan keduanya. Ini terdiri dari dua saluran atau jalur yang berbeda, satu untuk fluida panas dan satu lagi untuk fluida dingin, yang tetap terpisah saat terjadi pertukaran panas. Fungsi utama penukar panas adalah untuk meningkatkan efisiensi energi dengan memanfaatkan limbah panas, menghemat sumber daya, dan mengurangi biaya operasional.

Jenis Penukar Panas yang Umum
Penukar panas shell dan tube:Ini adalah jenis penukar panas yang paling umum digunakan dalam sistem HVAC komersial. Mereka terdiri dari serangkaian tabung yang tertutup cangkang. Fluida panas mengalir melalui tabung sementara fluida dingin mensirkulasikan tabung di dalam cangkang, memungkinkan pertukaran panas yang efisien.

Penukar panas pelat:Penukar panas pelat menggunakan tumpukan pelat logam dengan area terangkat dan tertekan bergantian. Fluida panas dan dingin mengalir melalui saluran terpisah yang diciptakan oleh celah di antara pelat, memaksimalkan perpindahan panas karena luas permukaan yang besar.

Penukar panas udara-ke-udara:Juga dikenal sebagai unit pemulihan panas, penukar panas ini mentransfer panas antara ekstrak dan aliran udara suplai. Mereka menghilangkan panas dari udara pengap dan memindahkannya ke udara segar, sehingga mengurangi konsumsi energi dengan melakukan pra-pengkondisian pada udara yang masuk.

Apa Kegunaan Industri Penukar Panas Shell dan Tabung?
Penggunaan industri penukar panas shell and tube, yang digunakan dalam bidang kimia, makanan, minyak dan gas serta bidang lainnya, tersebar luas. Mereka umumnya digunakan di berbagai industri untuk mentransfer panas antara dua cairan tanpa kontak langsung. Beberapa aplikasi industri utama penukar panas shell and tube meliputi:

Proses pemanasan dan pendinginan di pabrik kimia
Tugas kondensasi dan evaporasi di kilang
Sistem pemulihan panas di fasilitas pembangkit listrik
Sistem HVAC di bangunan komersial dan perumahan
Sistem pendingin di pabrik pengolahan makanan
Manajemen termal di fasilitas produksi minyak dan gas
Secara keseluruhan, penukar panas shell and tube memainkan peran penting dalam mengoptimalkan efisiensi termal dan menjaga kontrol suhu di berbagai proses industri.

Berapa Banyak Jenis Penukar Panas Shell dan Tube?
Pada dasarnya, ada tiga jenis utama penukar panas shell and tube yang umum digunakan:

1. Penukar Lembar Tabung Tetap (Header Belakang Tipe L, M, dan N)
Dalam desain ini, lembaran tabung dilas ke cangkang, menghasilkan konstruksi yang sederhana dan ekonomis. Meskipun lubang tabung dapat dibersihkan secara mekanis atau kimia, permukaan luar tabung umumnya tidak dapat diakses kecuali untuk pembersihan kimia. Bellow ekspansi mungkin diperlukan untuk mengakomodasi perbedaan suhu yang besar antara material shell dan tube, namun hal ini dapat menjadi sumber kelemahan dan kegagalan.

2. Penukar U-Tube
Dalam penukar U-Tube, tipe header depan dapat bervariasi, dan header belakang biasanya merupakan Tipe-M. Tabung-U memungkinkan ekspansi termal tanpa batas, dan bundel tabung dapat dilepas untuk dibersihkan. Namun, pembersihan internal tabung dengan cara mekanis sulit dilakukan, sehingga jenis ini hanya cocok untuk aplikasi di mana cairan sisi tabung bersih.

3. Floating Head Exchanger (Header Belakang Tipe P, S, T, dan W)
Pada exchanger jenis ini, tubesheet pada ujung header belakang tidak dilas pada shell tetapi dibiarkan bergerak atau mengapung. Tubesheet di ujung header depan berdiameter lebih besar daripada shell dan disegel serupa dengan desain tubesheet tetap.

Ekspansi termal dapat diakomodasi, dan bundel tabung dapat dilepas untuk dibersihkan. Kepala Belakang Tipe S adalah pilihan paling populer untuk header belakang. Penukar kepala terapung cocok untuk suhu dan tekanan tinggi namun umumnya lebih mahal dibandingkan dengan penukar tubesheet tetap.

Sebagai pemasok pipa profesional, Hnssd.com dapat menyediakan Penukar Panas Khusus. Jika Anda memerlukan informasi lebih lanjut mengenai produk kami, kami mohon Anda menghubungi kami:sales@hnssd.com

Komponen penukar panas shell and tube dapat dipecah menjadi beberapa bagian berikut:

1. cangkang
Shell adalah bagian terluar penukar panas yang memegang bundel tabung. Biasanya berupa wadah silinder yang dibuat dari baja atau bahan lain yang sesuai

2. Tabung atau Bundel Tabung
Kumpulan tabung paralel yang membentang sepanjang cangkang membentuk bundel tabung. Tergantung pada penggunaan spesifiknya, tabung dapat dibuat dari bahan yang berbeda, seperti baja tahan karat, tembaga, atau titanium. Diameter dan ketebalan tabung juga merupakan parameter desain yang penting.

3. Lembaran Tabung
Lembaran tabung adalah lembaran kokoh yang berfungsi sebagai pembatas antara bundel tabung dan cangkang. Mereka biasanya dibuat menggunakan baja dan menyatu dengan cangkang untuk memastikan penutupan yang kokoh dan bebas bocor. Tabung dimasukkan melalui lubang pada lembaran tabung dan diperluas atau dilas pada posisinya.

4. Membingungkan
Baffle adalah pelat atau batang yang ditempatkan di dalam cangkang untuk mengatur pergerakan fluida di sekitar ikatan tabung. Orientasinya bisa memanjang atau melintang dan dimaksudkan untuk meningkatkan efektivitas perpindahan panas.

5. Nozel Masuk dan Keluar
Nozel inlet dan outlet berfungsi sebagai tempat masuk dan keluarnya fluida pada heat exchanger. Sambungan ini biasanya ditempatkan pada ujung yang berlawanan dari cangkang dan dilekatkan pada tabung dan cangkang menggunakan flensa atau jenis alat kelengkapan lainnya.

6. Sambungan Ekspansi
Sambungan ekspansi adalah konektor fleksibel yang mengakomodasi ekspansi dan kontraksi termal bundel tabung. Biasanya terletak di saluran masuk dan keluar penukar panas, sambungan ini dibuat menggunakan bellow logam atau bahan fleksibel lainnya.

7. Struktur Pendukung
Struktur pendukung menahan penukar panas pada posisinya, memastikan fondasi yang stabil. Struktur pendukung dapat bersifat sementara atau permanen dan dapat dibuat dari baja atau bahan lainnya.

Terminologi geometri shell dan tube

Tata letak dan pitch diameter tabung
Diameter tabung dapat berkisar dari 12,7 mm (0,5 inci) hingga 50,8 mm (2 inci), namun 19,05 mm (0,75 inci) dan 25,4 mm (1 inci) adalah ukuran yang paling umum. Tabung-tabung tersebut diletakkan dalam pola segitiga atau persegi di dalam lembaran tabung.

Tata letak persegi diperlukan jika diperlukan untuk mencapai permukaan tabung untuk pembersihan mekanis. Susunan segitiga memungkinkan lebih banyak tabung di ruang tertentu. Jarak tabung adalah jarak pusat-ke-pusat terpendek antar tabung. Jarak tabung diberikan oleh rasio jarak tabung/diameter tabung, yang biasanya 1,25 atau 1,33. Karena tata letak persegi digunakan untuk tujuan pembersihan, jarak minimum 6,35 mm (0,25 in) diperbolehkan antar tabung.

Jenis penyekat
Penyekat dipasang pada sisi cangkang untuk memberikan laju perpindahan panas yang lebih tinggi akibat peningkatan turbulensi dan untuk menopang tabung sehingga mengurangi kemungkinan kerusakan akibat getaran. Ada sejumlah jenis penyekat yang berbeda, yang mendukung tabung dan meningkatkan aliran melintasi tabung.

Segmental Tunggal (ini yang paling umum),

Segmental Ganda (ini digunakan untuk mendapatkan kecepatan sisi cangkang dan penurunan tekanan yang lebih rendah),

Disk dan Donat.

Jarak pusat-ke-pusat antara baffle disebut baffle-pitch dan ini dapat diatur untuk memvariasikan kecepatan aliran silang. Dalam praktiknya, jarak penyekat biasanya tidak lebih besar dari jarak yang sama dengan diameter dalam cangkang atau lebih dekat dari jarak yang sama dengan seperlima diameter atau 50,8 mm (2 in) mana saja yang lebih besar. Untuk memungkinkan fluida mengalir maju dan mundur melintasi tabung, bagian penyekat dipotong. Ketinggian bagian ini disebut sebagai baffle-cut dan diukur sebagai persentase diameter cangkang, misalnya 25 persen baffle-cut. Ukuran baffle-cut (atau baffle window) perlu dipertimbangkan bersama dengan baffle pitch. Merupakan hal yang normal untuk mengukur baffle-cut dan baffle pitch untuk menyamakan kecepatan masing-masing melalui jendela dan aliran silang.

Desain mekanis penukar panas shell dan tube memberikan informasi tentang item seperti ketebalan shell, ketebalan flensa, dll. Ini dihitung menggunakan kode desain bejana tekan seperti kode Boiler dan Pressure Vessel dari ASME (American Society of Mechanical Engineers) dan British Master Pressure Vessel Standard, BS 5500. ASME adalah kode yang paling umum digunakan untuk penukar panas dan terdiri dari 11 bagian. Bagian VIII (Bejana Tekanan Terbatas) dari kode ini adalah yang paling dapat diterapkan pada penukar panas tetapi Bagian II—Material dan Bagian V—Pengujian Tak Merusak juga relevan.

ASME dan BS5500 digunakan secara luas dan diterima di seluruh dunia namun beberapa negara bersikeras bahwa kode nasional mereka sendiri yang digunakan. Untuk mencoba dan menyederhanakan hal ini, Organisasi Standar Internasional kini berupaya mengembangkan kode etik baru yang diakui secara internasional, namun kemungkinan akan memerlukan waktu sebelum kode ini dapat diterima.