STHE Shell and Tube Heat Exchanger

gambar shell tube heat exchanger

Tipe alat penukar kalor (Heat Exchanger) yang paling banyak digunakan di dunia industri adalah tipe shell dan tube karena dari konstruksinya yang simpel. Alat ini terdiri dari sebuah shell silindris di bagian luar dan sejumlah tube di bagian dalam. Tipe STHE sangat luas dipakai dalam industri seperti kilang minyak, pabrik kimia maupun petrokimia, industri gas alam, refrigerasi, maupun pembangkit listrik.

Shell and tube heat exchanger (STHE) adalah suatu alat yang memungkinkan perpindahan panas dan bisa berfungsi sebagai pemanas maupun pendingin. Biasanya medium pemanas dipakai uap lewat panas (super heated steam) dan air biasa sebagai pendingin. Penukar panas dirancang sebisa mungkin agar per pindahan panas antar fluida dapat berlangsung secara efisien. Pertukaran panas terjadi karena adanya kontak, antar fluida yang terdapat dalam dinding tube dan shell. 

Dalam suatu shell and tube heat exchanger, fluida yang satu mengalir dalam pipa-pipa kecil (tube) dan fluida yang lain mengalir melalui selongsong (shell). Perpindahan panas dapat terjadi di antara kedua fluida, dimana panas akan mengalir dari fluida bersuhu lebih tinggi ke fluida bersuhu lebih rendah. Umumnya, aliran fluida dalam shell and tube heat exchanger adalah paralel atau berlawanan. Untuk membuat aliran fluida dalam shell-and-tube heat exchanger menjadi cross flow biasanya ditambahkan penyekat atau baffle. Aliran cross flow yang didapat dengan menambahkan baffle akan membuat luas kontak fluida dalam shell dengan dinding tube makin besar, sehingga perpindahan panas di antara kedua fluida meningkat. Selain untuk mengarahkan aliran agar menjadi cross flow, baffle juga berguna untuk menjaga supaya tube tidak melengkung(berfungsi sebagai penyangga) dan mengurangi kemungkinan adanya vibrasi atau getaran oleh aliran fluida. Secara teoritis, baffle yang dipasang terlalu berdekatan akan meningkatkan perpindahan panas yang terjadi di antara kedua fuida, namun hambatan yang terjadi pada aliran yang melalui celah antar baffle menjadi besar sehingga penurunan tekanan menjadi besar. Sedang jika baffle dipasang terlalu berjauhan penurunan tekanan yang terjadi akan kecil, namun perpindahan panas yang terjadi kurang baik dan timbul bahaya kerusakan pipa-pipa karena melengkung atau vibrasi. Hal ini menunjukkan bahwa jarak antar baffle tidak boleh terlalu dekat ataupun terlalu jauh, ada jarak tertentu yang optimal untuk heat exchanger tertentu.

Berikut prototipe alat bantu penelitian/ training sthe menggunakan material akrilik :

shell and tube heat exchanger

Penggunaan tabung akrilik untuk pembuatan shell tube heat exchanger sebagai alat pembelajaran aliran fluida memiliki beberapa keuntungan, terutama dalam konteks pendidikan atau demonstrasi di lingkungan pembelajaran. Berikut adalah beberapa keuntungannya:

1. Transparansi: Akrilik adalah bahan transparan yang memungkinkan siswa atau peserta pelatihan untuk melihat dengan jelas aliran fluida di dalam tabung heat exchanger. Dengan melihat secara langsung bagaimana fluida bergerak dan berinteraksi di dalam heat exchanger, siswa dapat dengan mudah memahami konsep aliran fluida, termasuk pola aliran, kecepatan aliran, dan perilaku fluida saat mengalami perpindahan panas.
2. Visualisasi Proses: Transparansi akrilik memungkinkan siswa melihat langsung proses perpindahan panas dan aliran fluida. Ini membantu memvisualisasikan bagaimana panas ditransfer dari satu fluida ke fluida lainnya melalui dinding tabung, memahami efek perubahan suhu, dan melihat dampaknya pada aliran fluida.
3. Memperkuat Pemahaman Teori: Dengan menggunakan alat yang transparan, siswa dapat mengkaitkan teori aliran fluida dan perpindahan panas yang dipelajari dengan fenomena yang terjadi di dalam tabung. Ini memperkuat pemahaman mereka tentang konsep-konsep tersebut dan meningkatkan tingkat keterlibatan dalam pembelajaran.
4. Interaktif dan Menarik: Visualisasi aliran fluida dan perpindahan panas yang dapat diamati secara langsung oleh siswa dapat membuat pembelajaran menjadi lebih menarik dan interaktif. Hal ini dapat memicu minat dan rasa ingin tahu siswa untuk memahami lebih dalam tentang mekanisme aliran fluida dan perpindahan panas.

Meskipun tabung akrilik memiliki banyak keuntungan sebagai alat pembelajaran, perlu diingat bahwa pembuatan heat exchanger dengan tabung akrilik mungkin memiliki batasan dalam hal kemampuan tahan panas, kekuatan mekanis, dan ketahanan korosi. Oleh karena itu, penggunaan tabung akrilik lebih sesuai untuk demonstrasi atau pembelajaran konsep-konsep dasar aliran fluida dan perpindahan panas, dan tidak cocok untuk aplikasi industri atau lingkungan yang memerlukan performa tinggi.