STUDI BAFFLE LEAKAGE FLOW PADA PENUKAR PANAS SHELL-TUBE (*) Sukmanto Dibyo (**)
ABSTRAK STUDI BAFFLE LEAKAGE FLOW PADA PENUKAR PANAS SHELL-TUBE : Pada umumnya penukar panas yang digunakan dalam industri adalah jenis shell-tube dilengkapi dengan penyekat segmental baffle. Pola aliran pada sisi shellnya dapat dibagi menjadi aliran utama (menyilang bundel tube), aliran bypass terhadap bundel tube dan aliran leakage melalui celah-celah pada baffle. Distribusi aliran ini dihitung dengan Stream Analysis Method (SAM), dengan demikian fraksi-fraksi aliran utama, bypass dan leakage baffle dapat diketahui. Sementara itu yang diperhitungkan adalah aliran utama di mana dapat digunakan untuk menentukan koefisien perpindahan panas di sisi shell (h shell) dan kehilangan tekanan (∆Pshell) secara lebih akurat. Hasil perhitungan dengan SAM menunjukkan angka h shell yang lebih sesuai dengan data lapangan/data spesifikasi, ∆Pshell lebih rendah dibanding ∆Pshell oleh metoda KERN.
ABSTRACT STUDY OF BAFFLE LEAKAGE FLOW IN THE SHELL-TUBE HEAT EXCHANGER: Generally, a heat exchanger used in industry is a shell-tube type provided by segmental baffles. Flow pattern flowing through the shell-side could be divided to main flow across to the tube bundles, by-pass flow around outside tube bundle and leakage flow through the clearances in the baffle. Flow distributions are calculated using the Stream Analyses Method (SAM). By this method flow fraction of both by-pass and leakage may be known. Meanwhile the considered main flow is applied to determine accurately the heat transfer coefficient and pressure drop of shell side. By using the SAM shows that h shell values are nearly to field data/specification sheet, ∆P shell (SAM) are lower than ∆P shell obtained from KERN Method.
(*)
(**)
Disampaikan Pada Presentasi Ilmiah Hasil Studi S-2 dan S-3 Dalam Rangka Peringatan Ulang Tahun Batan XXXIX. Jakarta 9-10 Desember 1997. Pusat Reaktor Serba Guna
PENDAHULUAN Latar Belakang Suatu proses di dalam industri, kebutuhan memindahkan energi panas dari satu aliran ke
aliran lain merupakan hal yang khas dilakukan, untuk itu penukar panas memegang peranan penting. Setiap penukar panas didesain agar dapat mempertukarkan energi secara optimum dan ekonomis, luas permukaan minimum dan kondisi operasi yang efektif dengan konstruksi yang pasti, oleh karena itu dalam desainnya perlu ketepatan untuk menentukan ukuran akhir dan spesifikasi. Penukar panas shell-tube merupakan jenis yang paling banyak digunakan dalam industri. Jenis ini biasanya dilengkapi dengan baffle sehingga diperoleh aliran sisi shell dengan turbulensi yang tinggi. Pengelompokan penukar panas shell-tube berdasarkan TEMA (Tubular Exchanger Manufacturer Association) dibedakan menjad tipe E, F, G, J, X dan K. Adapun komponen sisi shell di mana penukar panas ini menggunakan segmental baffle untuk membelokkan arah aliran membentuk sinosiodal dari inlet ke outlet. Segmental baffle membagi sisi shell menjadi beberapa kompartemen. Aliran di setiap kompartemen ini sangatlah komplek. Aliran utama yang dikehendaki adalah aliran yang menyilang bundel tube, disamping itu ada aliran bypass terhadap bundel tube kemudian aliran yang menerobos celah leakage pada baffle. Jadi pola aliran di dalam sisi shell tidak sesederhana pada sisi tube karena struktur penampang aliran bervariasi. TINKER mengilustrasikan pola aliran sisi shell menjadi bentuk yang lebih jelas. Dalam perkembangannya BELL memanfaatkan pola aliran ini berupa faktor koreksi, setelah itu kemudian PALEN menguraikan ke dalam alur-alur yang dapat dihitung fraksi laju alirnya dan dikenal sebagai Stream Analysis Method (SAM). Tujuan Menyoal dari latar belakang permasalahan di atas maka tujuan studi ini adalah sebagai berikut : (1) Menentukan nilai koefisien perpindahan panas dan kehilangan tekanan sisi shell dengan menggunakan pemodelan pola aliran di sisi shell menurut pendekatan SAM. Penukar panas yang ditinjau adalah jenis shell-tube segmental baffle di lingkungan industri (2) Melihat dampak koefisien perpindahan panas dan kehilangan tekanan sisi shell dengan mensimulasikan ukuran-ukuran celah dan spesifikasi baffle.
2
(3) Membandingkan hasil koefisien perpindahan panas dan kehilangan tekanan dari SAM dengan hasil dari korelasi KERN maupun data lapangan/data alat. TINJAUAN PUSTAKA Penukar Panas Shell-Tube Secara umum Penukar panas mempunyai lintasan fluida sebagai shell-pass dan tube-pass. Fluida I mengalir di sisi shell sedangkan fluida II melalui sisi tube. Untuk jenis penukar panas shell-tube dengan floating tube head dapat dibersihkan secara mekanis pada kedua sisinya, dengan cara mengambil bundel tube berikut baffle-nya dari dalam shell. Letak tube bisa ditata dalam berbagai susunan, namun di dalam prakteknya susunan segitiga (triangular layout) dan segi empat (square layout) paling sering digunakan. Fenomena aliran melintasi baffle ditampilkan pada gambar 1. Garis yang membelok ditandai sebagai aliran utama (main stream), gambar 1 ini juga menunjukkan bahwa sebagian aliran tersebut mengalami flow leaks melalui celah baffle-shell (B-S) yang terletak antara baffle dengan dinding dalam shell dan celah baffle-tube (B-T) yaitu antara tube dengan lobang-lobang yang dilalui tube-tube pada baffle(6). Plat lempeng baffle dibor dengan ukuran diameter lobang yang sedikit lebih besar daripada diameter luar tube sedangkan diameter baffle sedikit lebih kecil daripada diameter dalam dinding shell (gambar 2) (12,14) .
shell E
baffle
leakage leakage
A
F
C
tube B
Aliran utama
Gambar 1. Aliran di sisi-Shell
3
Baffle Cut
(B-T) (B-S)
Gambar 2. Penampang Suatu Baffle Celah Leakage pada Baffle Leakage didefinisikan sebagai aliran yang melewati celah (B-S) dan celah (B-T), sebagaimana ditunjukkan pada gambar 3. Celah ini lebih kecil daripada ketebalan baffle. Penentuan koefisien perpindahan panas dan kehilangan tekanan di sisi shell dengan memperhitungkan adanya celah (B-T) maupun (B-S) tidak dapat diselesaikan dengan Metoda KERN. Desain
suatu
alat
penukar panas jenis shell-tube
dengan
metoda
BELL,
memperhitungkan faktor koreksi leakage yang dimasukkan dalam korelasi perpindahan panas dan kehilangan tekanan
(13)
. Desain bisa diperbaiki ketelitiannya apabila diketahui informasi
tambahan mengenai ukuran celah yang menimbulkan leakage tersebut. Celah yang menyebabkan leakage besar dapat menyebabkan pengaruh yang besar pula terhadap kinerja penukar panas
(4)
. Pada umumnya lobang-lobang pada baffle yang dilalui tube dianggap
mempunyai diameter yang sama dengan diameter bor yang dipakai untuk melubangi baffle tersebut. Tabel 1 menunjukkan ukuran celah antara (B-T) dan (B-S) yang dianjurkan oleh standar TEMA. Aliran bypass antara bundel tube dengan dinding dalam shell dapat terjadi pada penukar panas shell-tube dengan segmental-baffle. Aliran bypass dapat memiliki fraksi yang cukup besar, oleh karena itu upaya untuk memperkecil aliran ini dan supaya menaikkan efektivitas perpindahan panasnya, biasanya digunakan dummy tube ataupun penghalang aliran (sealing strips) (12).
4
Tabel 1. Ukuran Celah (B-S) Standar TEMA Shell (ID), inci
Shell (ID)-dia.Baffle, inci
8 - 13 14 - 17 18 - 23 24 - 39 40 - 54 55 - lebih
0,100 0,125 0,150 0,175 0,225 0,300
Tabel 2. Ukuran Celah (B-T) Standar TEMA L tube (unsupported), (inc)
dia. tube
36 > L atau 1/4 < Dt 36 < L dan 1/4 > Dt
Dia.Lobang (B-T) (inc) Dt + 1/32 Dt + 1/64
baffle
tube
shell
Gambar 3. Aliran Leakage Pada Baffle
WITHLEY (1961) melakukan perbandingan kehilangan tekanan sisi shell antara data lapangan dengan metoda BELL dan dibandingkan pula terhadap metoda DONOHUE, KERN, dan BUTHOD (yang tidak menggunakan pengaruh leakage). Hasilnya menunjukkan bahwa metoda BELL lebih sesuai dengan data lapangan dibandingkan metoda-metoda lain tersebut(15). Sebagai langkah awal studi pengaruh leakage pada baffle yang dilakukan BELL, ditelusuri lebih dahulu situasi tanpa leakage, selanjutnya dipelajari adanya leakage. Hasil perbandingan menunjukkan bahwa pengaruh leakage cukup bermakna di dalam aliran sisi shell. BELL menguraikan dampak
5
tersebut terhadap perpindahan panas dan kehilangan tekanannya. Adapun mekanisme perubahan perubahan karakteristik sisi shell dijelaskan sebagai berikut : •
Lintasan pendek aliran leakage pada baffle merupakan lintasan aliran yang dapat mengurangi jumlah aliran normal (aliran menyilang).
•
Aliran leakage yang melewati celah (B-S) tidak efektif untuk perpindahan panas, tetapi aliran leakage antara tube dengan
baffle akan mengalir sejajar
dengan
permukaan
perpindahan panas yang cukup mempengaruhi perpindahan panas. Hubungan antara luas area celah yang dilalui aliran leakage dengan karakteristik perpindahan panas ditunjukkan oleh BELL, yakni bahwa luas celah yang besar akan menurunkan koefisien perpindahan panasnya. Percobaan dilakukan pada rentang : 1000
diantaranya : zona aliran
menyilang, zona aliran longitudinal dan zona mati. Masing-masing zona aliran tersebut mempunyai korelasi koefisien perpindahan panas yang berlainan pula (7) . Perpindahan Panas Parameter yang berpengaruh di dalam desain penukar panas yang perlu diperhatikan mencakup
(3)
:
•
Parameter termal (koefisien perpindahan panas, suhu fluida dan faktor fouling)
•
Parameter hidrolik (laju alir, faktor friksi, kehilangan tekanan)
•
Geometri penukar panas (tata/susunan tube, dimensi tube, shell, baffle)
•
Sifat termofisis fluida (densitas, viskositas, konduktivitas termal dan panas spesifik).
6
Koefisien perpindahan panas dan sifat fisis fluida disepanjang penukar panas dapat dikatakan tetap, apabila fluidanya satu fasa, tidak kental dan juga tidak terjadi perubahan fasa. Dasar secara umum persamaan perpindahan panas penukar panas ialah (8,11) : Q = Uo . A . ∆T LMTD ………............................................................……....................... (1) Luas permukaan perpindahan panas A diperlukan untuk memindahkan beban laju panas Q. ∆T
LMTD
ialah perbedaan suhu rata-rata logaritmik bulk antara aliran sisi shell dan sisi tube.
Besaran Uo adalah Koefisien perpindahan panas global yang dapat diperoleh dari koefisien fouling dan koefisien individu h-tube maupun h-shell sebagai berikut : 1 Uo=
……….…………………....(2) (hs
-1
+(ht.Ai/Ao)
-1
+ (Xw/Kw)(Ao/Aav) + Rd.tot
Ketelitian untuk menentukan h-shell tentunya lebih rendah bila dibandingkan dengan h-tube, hal ini karena sulitnya mengevaluasi pola aliran yang komplek di sisi shell. Metoda yang telah dikenal untuk menghitung h dan ∆P di sisi shell umumnya belum begitu akurat, kira-kira 60% dari harga yang dihitung ditoleransikan untuk leakage dan bypass (9), jadi perhitungan h-shell dan ∆P-shell sebagai dasar desain penukar panas ini memiliki toleransi yang cukup besar. Kehilangan Tekanan Penggunaan korelasi kehilangan tekanan sisi shell sudah banyak dipublikasikan di beberapa literatur untuk penukar panas jenis shell-tube.
Korelasi
KERN
sebagai
misal, banyak
digunakan secara luas di mancanegara. Kehilangan tekanan merupakan salah satu penentu dalam desain penukar panas. Kehilangan tekanan di dalam penukar panas (baik di sisi tube maupun sisi shell) disebabkan oleh beberapa bentuk hilangnya energi karena friksi dan perubahan luas penampang aliran, keadaan ini dituliskan dalam persamaan umum berikut (4) : L
ρ V2
+ Σ Ki ) …………………………………...........……...............(3) D 2 gc Penentuan kehilangan tekanan di dalam sisi shell dapat menggunakan berbagai korelasi-korelasi (∆P)
= (4 f
yang ada, sebagai contoh korelasi yang dinyatakan oleh KERN, DONOHUE dan BELL.
7
Perhitungan Dengan Stream Analysis Method TINKER (1947) mengemukakan pola aliran dengan membagi alur-alur individu di dalam sisi shell yang terdiri dari alur-alur sebagaimana terjadi di gambar 1 : • • • • •
Alur A : alur dengan aliran leakage yang terjadi melalui orifis anular yang terbentuk oleh tube dan lubang baffle, TINKER menganggap separoh dari aliran leakage ini bergabung dengan aliran B yang menyilang bundel . Alur B : alur dengan aliran menyilang (cross flow) melalui bundel tube Alur E : alur dengan aliran leakage antara baffle dan dinding dalam shell, aliran ini merupakan bypass sejati. Alur F : alur dengan aliran bypass melalui partisi tube-pass (tube-pass partition) sisi shell. Alur C : alur dengan aliran bypass yang melewati gap antara bundel tube dan dinding shell.
Pola aliran ini oleh PALEN - TABOREK (1969) dikembangkan sebagai SAM berupa diagram node. Mekanisme fisis distribusi aliran (gambar 1) disederhanakan menjadi diagram jaringan pipa seperti pada gambar 4. Aliran menyilang bundel tube (B), aliran bypass (C) dan aliran bypass melalui partisi (F) mengalir secara paralel di setiap baffle space dan bertemu pada pintu baffle. Aliran leakage A dan E ditunjukkan mengalir paralel dari titik node antar baffle space. Obyek dari metoda analisis ini untuk menentukan jumlah relatif aliran individu
dengan
menyelesaikan persamaan laju alir setiap alur dalam besaran luas penampang alir dan koefisien tahanan aliran. shell 2
C
A
3
4
∆Px
baffle B 1
F
E
∆Pw
Gambar 4. Diagram Jaringan SAM Laju alir individu j diperoleh dari persamaan kehilangan tekanan sebagai berikut : ∆Pj Wj 2 ∆Pj = C Kj ( ) Wj = Sj ( ) 0,5 ….…….....…………….…….. .(4) Sj C Kj Fraksi aliran individu dinyatakan dengan membagi laju alir j dan aliran total sebagai berikut :
8
Wj FFj =
………………………………………….……………..…………..…(5)
Wtot Pada gambar 4, ∆P dari titik 1 ke titik 2 : ∆PC = ∆PB = ∆PX = ∆PF dan ∆P dari titik 3 ke titik 4 : ∆PA = ∆PE = ∆PB + ∆PW, Z = ∆PW / ∆PX, sehingga persamaan FFj menjadi : Pada alur j : B, C, F : Sj (1/Kj) 0,5 FFj =
……...….....(6)
(Sa (1+z)/Ka)0,5 +(Sb (1+z)/Kb)0,5+(Sc (1+z)/Kc)0,5+(Se (1+z)/Ke)0,5+(Sf (1+z)/Kf)0,5
Pada alur j = A dan E : Sj (1+z/Kj) 0,5 FFj =
….….….......(7)
(Sa (1+z)/Ka)0,5 +(Sb (1+z)/Kb)0,5+(Sc (1+z)/Kc)0,5+(Se (1+z)/Ke)0,5+(Sf (1+z)/Kf)0,5
Proses penyelesaian persamaan dilakukan melalui langkah sebagai berikut : 1. Menentukan nilai awal Kj (flow resistance coefficient-j) dan Z. Menghitung Fraksi alir FFj. 2. Menghitung laju alir individu j dan bilangan Rej 3. Menghitung Kj, ∆Pj dan Z. 4. membandingkan nilai Kj dan Z yang baru dengan nilai sebelumnya. 5. Mengulang langkah pertama hingga diperoleh konvergensi. Diagram proses penyelesaian di atas dilakukan dengan program komputer dan ditunjukkan di Gambar 5. Berdasarkan perpindahan panas yang efektif, fraksi alir yang menyilang bundel tube digunakan untuk menentukan koefisien perpindahan panas (crossflow basis) sisi shell h-shell = J ( k/d ) Resc Pr 1/3
(1)
:
( φ) .....………………………………………..........……...(8)
Di mana a, j = konstanta ; NB = jumlah baffle. Kehilangan tekanan sisi shell merupakan jumlah ∆Px dan ∆PW di sepanjang penukar panas : ∆Psisi shell = (NB+1) ∆PX + NB ∆PW .......……….…….……………………….......…...(9)
9
MULAI
MASUKAN
SIFAT FLUIDA
ITR = 1, TOL=10 -5
HITUNG FRAKSI FFj ITR=ITR+1 Z=NZ Kj=NKj
Wj= FFj*WTOT HITUNG ∆Px, ∆Pw, NZ
SELESAI
Ya 2(NKj-Kj) ABS
> tol NKj+Kj
tdk
h shell
2(NKj-Kj) ABS
PRINT ∆P, FFj, Wj
> tol NZ+Z
Gambar 5. Diagram Alir Program PROSEDUR PELAKSANAAN Penurunan persamaan SAM yang diuraikan di atas dipakai untuk menghitung kehilangan tekanan sisi shell. Harga koefisien perpindahan panas juga dievaluasi dan dibandingkan antara perhitungan yang meninjau adanya leakage, perhitungan oleh KERN (yang tidak meninjau leakage) dan data lapangan/spesification sheet seperti pada diagram gambar 6 berikut : Ukuran Celah, Bundel Tube, Baffle dan Data Standar TEMA
SAM Metoda KERN
Uo, hs, ∆ Ps Pembahasan
Data Alat
Gambar 6. Diagram Tata Kerja
10
Data yang digunakan dalam penentuan
koefisien perpindahan panas Uo dan
kehilangan
tekanan sisi shell (∆Ps) adalah data geometri sisi tube dan sisi shell, data standar TEMA dan kondisi operasi yang meliputi laju alir, komposisi fluida dan suhu pada kedua terminal sisi shell maupun sisi tube. Data geometri yang lengkap diperlukan dalam perhitungan dengan SAM dan kondisi operasi dipergunakan untuk menentukan sifat-sifat fisis fluida. Obyek penelitian menggunakan penukar panas dari sistem pendinginan fluida 1 fasa. Daftar jenis penukar panas, yang dipergunakan dalam penelitian ini disajikan pada Tabel 3. Penukar panas yang diteliti jenis shell-tube yang pada sisi shell-nya dilengkapi dengan single segmental baffles. HASIL DAN PEMBAHASAN Perbandingan Nilai Uo Dan ∆Ps Persamaan perbandingan secara umum hshell antara KERN dengan hshell SAM dan juga perbandingan ∆Ps dituliskan sebagai berikut :
- Perbandingan h shell : hs,KERN hs,SAM
0,36/De Re 0,55 ………………………… ….........(10) a1 (1,33dt/Pt)a Res(a2+1) (1/Dt) FFb
- Perbandingan ∆Ps :
∆Ps,KERN ∆Ps,SAM
fs Gs2 Ds 5,22.1010 De sg (∆PB +NB. ∆P )(NB+1)
………………………… (11)
Persamaan (10) dan (11) terdiri dari parameter masukan dan parameter FFB sebagai keluaran dari SAM, adapun a adalah konstanta persamaan ideal tube bank yang nilainya tergantung pada bilangan REYNOLDS dan tube layout. Nilai FFB (flow fraction across tube bundle) ditentukan oleh luas aliran dan ∆P setiap penukar panas, oleh karena itu perbandingan di atas tidak bisa dihitung secara langsung. Dalam menentukan Uo, perhitungan perbandingan menggunakan nilai h tube, koefisien fouling dan data masukan (geometri dan kondisi operasi) yang sama sesuai persamaan (2), perbedaan hanya terletak pada h shell saja. Pengambilan data lapangan menghasilkan nilai Uo dari persamaan 1, ketidaksamaan neraca energi antara sisi shell dan sisi tube dapat menimbulkan pula perbedaan nilai Uo, hal ini disebabkan oleh diantaranya heat loss maupun penggunaan data
11
yang kurang representatif/ kurang memuaskan. H shell, rasio untuk Uo dan ∆P disajikan di Tabel 4, 5. Pada penukar panas E-101 tampak hasil Uo.nyata yang lebih dekat dengan nilai Uo hasil SAM dibandingkan dengan nilai Uo hasil Metoda KERN. Rasio Uo hasil SAM sebesar 0,98 terhadap Uo.nyata, hal ini menunjukkan bahwa Uo hasil SAM terjadi penyimpangan kecil dengan kondisi Uo nyata. Simulasi Ukuran celah dalam perhitungan SAM ini memakai standar TEMA, meskipun demikian simulasi untuk berbagai ukuran celah, baffle-cut dan tebal baffle juga dilakukan untuk memperoleh Uo, saat salah satu parameter disimulasikan maka parameter lain menggunakan harga sesuai standar TEMA. Simulasi ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh hasil perhitungan oleh perubahan ukuran celah yang disebabkan karena abrasi maupun fouling. Penukar panas yang dipilih adalah HER dan E-101. Hasil simulasi disajikan pada Tabel 6, 7. Hasil simulasi pada HER menunjukkan bahwa parameter baffle-cut =20% sampai 30% tidak banyak mempengaruhi Uo sekitar 0,38%, begitu pula halnya dengan pengaruh tebal baffle. Ukuran pelat komersial antara 3/8 inci - 25/32 inci digunakan sebagai tebal baffle, dalam melakukan simulasi perubahan Uo yang terjadi hanya 0,32%. Simulasi ukuran celah B-S menunjukkan hasil bahwa semakin lebar celah B-S semakin rendah Uo, hal ini akibat dari kenaikan jumlah aliran
bypass melalui alur E. Simulasi celah B-T penukar panas E-101,
kenaikan ukuran celah ini tidak banyak berpengaruh terhadap Uo. Pada simulasi ukuran celah B-T penukar panas HER, menunjukkan penurunan Uo terjadi pada ukuran celah B-T = 0,1 lebih sempit dan 2 kali lebih lebar dari ukuran Standar TEMA. KESIMPULAN Studi distribusi aliran dan leakage baffle di sisi shell dengan SAM dapat dijelaskan beberapa hal sebagai berikut: •
Pengaruh parameter ukuran celah, tebal baffle dan baffle cut terhadap perpindahan panas dan kehilangan tekanan di sisi shell dapat dipelajari dengan menggunakan SAM. Hasil perhitungan menunjukkan bahwa ukuran tebal baffle dan baffle-cut tidak banyak berpengaruh terhadap nilai Uo.
12
•
Hasil perhitungan menunjukkan bahwa dibanding Uo Metoda KERN, maka Uo dari SAM lebih kecil penyimpangan untuk Uo.nyata. Karena itu dalam desain penukar panas, penentuan hshell dianjurkan untuk menggunakan SAM . **
DAFTAR PUSTAKA 1. BELL KJ, Heat Exchanger Design Hand Book (HEDH), Bab 3,4,5, Hemisphere Publishing Corporation, Washington DC, 1983. 2. BERNER ELIGOT, Flow Around Baffles, Transaction of the ASME Journal of Heat Transfer, V.106, P.743-749, Nov.1984. 3. CHO SM, Uncertainty Analyses of Exchanger Thermal Hydraulic Design, Transactions of ASME Journal of Heat Transfer, P.33, 1982. 4. COULSON-RICHARDSON, Chem.Engineering, Vol.6 Chap 6, P.511, Pergamon Press, Oxford, 1979. 5. DEVORE A, Try This Simplified Method For Rating Baffled Exchangers, Petroleum Refiner, P.221, May 1961. 6. DONOHUE DA, Heat Transfer and Pressure Drop in Heat Exchangers, Industrial and engineering Chemistry, V.41, P.2449-2500, November 1949. 7. GUPTA-KATZ, Flow Patters for predicting Shellside Heat Transfer Coefficient for baffled shell tube exchanger, Industrial and Engineering Chem, V.49, N.6, P.998, June 57. 8. KERN, Process Heat Transfer, Intern. Student Edt, Mc.Graw Hill Book Co, NY, 1965. 9. PALEN-TABOREK, Solution of Shell-side Flow Pressure Drop and Heat Transfer by Stream Analysis Method, Chemical Engineering Progress Symp. Series, V.65, N.92, 69. 10. PALEN JW, Heat Exchanger Source Book, Hemisphere Publishing Corp, P.15-48, NY, 86. 11. PERRY HR, Chemical Engineer's Handbook, Ed.6, Sect.3&10, Mc.Graw Hill Book Co, NY, 1984. 12. ROHSENOW-HARDNET, Handbook of Heat Transfer, Mc.Graw Hill Book Co, Chap.18, 73. 13. RUBIN FL, Heat Transfer Topic often Overlooked, Chemical Engineering, P.74, August 92. 14. TAYLOR-CURRIE, Sealing Strips in Tubular Heat Exchangers, Transactions of ASME Journal of Heat Tranfer, V.109, P.569, August 1987.
13
15. WHITLEY DL, Calculating Heat Exchanger Shellside Pressure Drop, Chemical Eng. Progress, V.57, N.9, P.59, Sept. 1961. Tabel 4. Hasil h shell, Uo dan Rasio Uo. KODE ALAT E-101 HER 1151-C 132-C 114-C 1110-C 121-C 136-C 123-C
htube
hshell SAM
hshell KERN
Uo SAM
Uo KERN
Rasio Uo (SAM)
Rasio Uo KERN
3572,2 656,7 1172,6 260,2 159,0 447,9 94,1 333,8 100,8
830,4 417,7 883,0 129,2 46,0 22,7 118,1 174,7 106,0
576,9 462,8 601,3 109,8 35,6 12,9 89,7 177,9 59,5
324,8 185,2 208,3 63,2 33,2 20,0 42,9 112,0 46,3
284,0 202,8 180,8 66,6 27,4 11,8 39,5 96,0 34,2
0,98 1,82 0,74 1,71 0,50 0,96 0,72 1,21 0,55
0,87 2,0 0,57 1,67 0,51 0,58 0,65 1,26 0,34
Tabel 5. Hasil ∆Pshell Dan Perbandingan ∆Pshell. KODE ALAT E-101 HER 1151-C 132-C 114-C 1110-C 121-C 136-C 123-C
∆Pshell
∆Pshell
SAM
KERN
Perbandingan ∆Pshell
0,15 0,17 0,74 0,52 0,30 0,66 10,3 4,1 2,55
0,30 0,61 1,62 2,69 1,15 2,26 52,2 22,8 8,0
2,00 3,58 2,19 5,17 3,83 3,42 5,06 5,56 3,13
Tabel 6. Nilai Uo Dalam Simulasi Celah B-T Dengan SAM Untuk E-101. Rasio B-T/TEMA
0,8
0,9
1,0
1,1
1,2
Uo
319,0
319,5
320,9
321,1
321,3
Data TEMA: Celah B-T= 1/32 inc , B-S = 21,3 mm , tebal Baffle = 10 mm, B.Cut = 0,35
Tabel 7. Nilai Uo Dalam Simulasi Celah & Spesifikasi Baffle Dengan SAM Untuk HE-R. Tebal Baffle (inc)
3/8
15/32
19/32
11/16
25/32
Uo
185,4
185,3
185,1
185,0
184,8
14
Baffle Cut (%)
20
22,5
25
27,5
30
Uo
184,7
184,9
185,1
185,3
185,4
Rasio B-S/TEMA
0,8
0,9
1,0
1,1
1,2
Uo
185,8
185,5
185,1
184,7
184,3
Rasio BT/TEMA
0,8
0,9
1,0
1,1
1,2
Uo
185,1
185,2
185,1
184,9
184,6
Uo = BTU/jam lb.F ***
15
