Dalam industri kimia, keberadaan alat yang dapat memindah panas suatu benda tentu sangat dibutuhkan. Nah, alat tersebut dikenal dengan sebuatan Heat Exchager (HE).
Mungkin Anda masih belum ada gambaran tentang alat tersebut, Untuk lebih memahaminya pada artikel kali ini akan dibahas secara mendalam apa itu Heat Exchanger dan jenisnya ada apa saja. Langsung saja simak informasinya di bawah ini.
Daftar Isi
Apa Itu Heat Exchanger?
Heat exchanger adalah sebuah alat yang didesain untuk proses pindah panas antar fluida yang mempunyai perbedaan suhu. Singkatnya, heat exchanger adalah alat penukar panas.
Fluida yang mengalami pindah panas dapat dua maupun lebih. Bisa fluida yang berwujud cair, gas atau pun uap. Pada prosesnya, perpindahan panas tersebut melewati bagian pemisah padat. Sehingga kedua fluida terhindar dari kontak secara langsung.
Contoh heat exchanger di industri misalnya penggunaan pada sistem pendingin. Biasanya digunakan untuk menghindari overheating khususnya pada peralatan maupun zat yang sifatnya mudah menguap.
Contoh lainnya adalah heat exchanger di kapal. Pada kapal, heat exchanger berperan sebagai sistem pendingin di mesin induk. Heat exchanger juga diaplikasikan pada air conditioner, hingga power plant.
Apa Fungsi Heat Exchanger?
Kebanyakan penggunaan heat exchanger adalah bidang industri. Baik industri gas, minyak, makanan atau minuman, obat, bahkan hingga metalurgi. Heat exchanger digunakan oleh industri untuk keefektifan dan efisiensi. Baik proses yang terjadi, biaya operasional (biaya produksi) serta energi dan sumber daya yang terlibat di dalamnya.
Fungsi heat exchanger pada industri adalah untuk sistem pemanas maupun pendingin. Heat exchanger fungsi utamanya di industri adalah membantu menjaga bahan kimia, berbagai zat (gas, cair dan lainnya) maupun mesin agar tetap berada pada suhu amannya.
Cara kerja heat exchanger pada industri adalah penangkapan serta pentransferan uap. Panas yang berlebih akan dilepaskan oleh heat exchanger menjadi produk samping dalam proses produksi yang berlangsung. Panas (uap) tersebut bisa digunakan di area lainnya.
Kemudian, pada industri susu misalnya, heat exchanger berfungsi sebagai alat pasteurisasi yang turut membunuh kuman atau mikroorganisme.
Jenis Jenis Heat Exchanger
Kemudian untuk macamnya, terdapat beberapa jenis heat exchanger yang kerap dimanfaatkan, khususnya di bidang industri. Jenis-jenis heat exchanger adalah sebagai berikut.
1. Plate
Plate adalah jenis heat exchanger yang berbahan cangkang dari logam, berbentuk lapisan lempengan (plate). Plate heat exchanger adalah jenis yang umumnya banyak digunakan pada industri.
Kelebihan plate heat exchanger adalah area pada permukaannya yang lebih luas. Sehingga memungkinkan proses perpindahan panas yang terjadi dapat lebih baik.
Hal tersebut didukung oleh ruang yang dimiliki setiap cangkangnya. Ruang tersebut menjadi lorong untuk fluida yang bergerak mengalir.
Keuntungan lainnya dari plate heat exchanger adalah daya tahan yang dimilikinya lebih kuat serta perawatan yang lebih mudah dibanding jenis lainnya. Karena itulah juga plate heat exchanger sangat cocok jika diaplikasikan pada pembangkit listrik.
2. Heat exchanger shell and tube
Heat exchanger shell and tube adalah jenis yang terdiri dari beberapa tabung pada sebuah cangkang silinder. Shell and tube heat exchanger adalah jenis yang diklaim paling serbaguna.
Terdapat sebuah tabung besar berisi fluida panas. Sedangkan di dalamnya berisi beberapa tabung kecil yang mengandung fluida dingin.
Karena, meskipun shell and tube heat exchanger ukurannya relatif kecil, tetapi cocok diaplikasikan untuk proses pemanasan maupun pendinginan fluida gas atau cair dalam jumlah yang banyak/besar.
Kelebihan lainnya dari heat exchanger jenis shell and tube adalah setiap bagiannya yang mudah dibongkar pasang. Sehingga proses perawatan, perbaikan atau pun pembersihan, mudah dilakukan.
3. Double tube
Double tube adalah jenis heat exchanger yang terdiri dari tabung kecil di dalam tabung yang ukurannya lebih besar. Artinya, terdapat tabung di dalam sebuah struktur tabung.
Seperti halnya jenis shell and tube, pada double tube ini, tabung besarnya berisi fluida panas, serta fluida dingin dalam tabung kecil. Hanya saja double tube mempunyai bentuk yang melikuk, serta lebih panjang dan besar daripada shell and tube.
Cara kerja double tube heat exchanger adalah salah satu fluida akan mengalir di tabung sisi dalamnya. Sedangkan fluida lainnya akan mengalir di tabung sisi luar atau hanya pada sekitaran fluida yang di dalam.
Kelebihan penggunaan double tube heat exchanger adalah harganya lebih murah dibandingkan jenis lain. Double tube heat exchanger bisa diletakkan pada space yang kecil. Karena itulah jenis double tube ini memiliki fleksibilitas yang lebih baik dalam penataan letak.
4. Condensers dan boilers
Condensers dan boilers adalah jenis heat exchanger yang terdiri atas kondensor, boiler serta evaporator untuk melakukan proses transfer panas. Kondensor adalah alat yang menyuplai cairan.
Kondensor akan mendinginkan gas maupun uap panas melalui titik kondensasi. Titik kondensasi adalah titik perubahan zat terjadi. Baik perubahan zat cair ke gas dan sebaliknya.
5. Spiral
Spiral adalah jenis heat exchanger yang terdiri dari sebuah saluran fluida panas dan satu saluran fluida dingin. Spiral heat exchanger bentuknya spiral dan biasa dipakai di industri kimia atau obat-obatan.
6. Air cooled heat exchanger
Air cooled atau fin fan heat exchanger adalah jenis yang memiliki bagian mekanik berupa kipas sebagai pendingin fluida dalam pipa.
Komponen – Komponen Heat Exchanger
Selanjutnya, komponen heat exchanger pada umumnya memiliki bagian yang sama. Di antara komponen heat exchanger adalah:
- Plate
Plate, pada plate heat exchanger adalah komponen yang menjadi tempatnya perpindahan panas.
- Bearing box dan frame foot
Bearing box, pada plate heat exchanger adalah komponen yang bentuknya lubang-lubang, yang menyangga lempengan pelat. Sedangkan frame foot fungsinya juga menyangga, tetapi posisinya di sisi bawah heat exchanger.
- Saluran pipa
Saluran pipa fungsinya adalah tempat yang menjadi akses fluida untuk keluar masuk.
- Tube
Tube adalah bagian yang berupa pipa/tabung kecil, berada di dalam shell serta memiliki fluida di dalamnya.
- Shell
Shell adalah komponen yang menjadi tempatnya tube bundle. Shell posisinya berada di tengah heat exchanger.
- Baffle
Baffle adalah komponen yang berupa sekat. Fungsinya adalah mengatur debit aliran melalui shell, agar didapatkan turbulensi yang tinggi. Selain itu, baffle juga berfungsi menahan getaran tube dan struktur tube bundle.
Prinsip Kerja Heat Exchanger
Cara kerja heat exchanger adalah ketika fluida dengan suhu yang berbeda bertemu, misalnya fluida panas dan dingin. Dilihat dari bagaimana prinsip kerja heat exchanger, maka kemudian terbagi menjadi 3 jenis.
1. Berdasarkan Proses Perpindahan Panas
Berdasarkan proses perpindahan panas yang terjadi, terbagi menjadi 2 macam yaitu direct contact dan indirect contact. Direct contact adalah proses pindah panas tanpa dinding pembatas dan laju transfer kalornya relatif tinggi.
Sedangkan indirect contact adalah proses pindah panas dengan dinding pembatasnya dan berpotensi terjadi penyumbatan oleh kotoran (fouling). Sehingga laju transfer kalornya lebih rendah.
2. Berdasarkan Jumlah Fluida
Berdasarkan jumlah fluida, heat exchanger terbagi menjadi 2 fluida, 3 fluida serta n-fluida (n = lebih dari 3).
3. Berdasarkan Aliran Fluida
Berdasarkan aliran fluida, heat exchanger ada single dan multi pass. Pada single pass, aliran fluida hanya sekali. Pada multi pass, aliran fluidanya dari 2 arah.
Perawatan Alat Penukar Panas
Perawatan heat exchanger merupakan aspek krusial untuk memastikan kinerja optimal dan umur panjangnya. Beberapa teknik perawatan meliputi bullet cleaning, acid cleaning, high-pressure water jetting, dan sandblasting.
Bullet cleaning menggunakan proyektil khusus untuk membersihkan endapan sulit dijangkau, sementara acid cleaning menggunakan larutan asam untuk mengatasi korosi dan mineral.
High-pressure water jetting efektif membersihkan saluran kecil, sedangkan sandblasting menghilangkan karat dan lapisan keras. Inspeksi rutin diperlukan untuk mendeteksi potensi kerusakan, dan penggantian komponen yang rusak menjadi langkah penting.
Monitoring suhu dan tekanan serta pelumasan bearing merupakan upaya pencegahan yang penting. Perawatan terencana ini menjaga kehandalan heat exchanger, meminimalkan downtime, dan memastikan efisiensi serta performa maksimal di berbagai aplikasi industri.