teknik tube inserts and displaced flow devices pada heat exchanger

Memaksimalkan laju perpindahan kalor adalah salah satu usaha terpenting mengoptimalkan kinerja heat exchanger. Salah satu teknik yang biasa dilakukan adalah menambahkan perangkat tertentu untuk meningkatkan turbulensi aliran dan pembentukan lapisan batas aliran.

Teknik yang sering dipakai adalah penyisipan tabung (tube inserts). Teknik ini mengacu pada perangkat yang dimasukkan ke dalam tabung halus. Tube inserts relatif murah, relatif mudah untuk memasukkan dan mengeluarkan tabung untuk operasi pembersihan.

Perangkat sisipan dimasukkan ke dalam saluran aliran untuk meningkatkan fluida mengalir di dekat permukaan perpindahan kalor. Perangkat ini biasanya berbentuk streamline shape, cakram, statis mixer, dan mesh atau sikat, dan sisipan kumparan kawat (coil inserts). Model coil inserts adalah perangkat yang sering dijumpai.

Coil inserts menyediakan cara yang efisien dan murah untuk meningkatkan perpindahan kalor di dalam tabung heat exchanger. Namun, coil inserts memiliki kerugian jika ada kontak yang tidak sempurna antara koil dan tabung dinding. Untuk sisipan, parameter yang mempengaruhi peningkatan adalah ketinggian gangguan, gangguan spasi atau pitch, sudut heliks, dan bentuk disrupsi. Coil inserts meningkatkan heat transfer dalam aliran turbulen secara efisien. Kinerja aliran turbulen lebih baik daripada aliran laminar. Penyisipan tabung biasanya memiliki cincin tarik untuk pemasangan dan pelepasan untuk dibersihkan.

Contoh Coil Inserts Pada Industri

hiTRAN Thermal System

Perangkat hiTRAN memberikan peningkatan koefisien perpindahan panas relatif terhadap tabung biasa. Ketika fluida mengalir melalui tabung biasa, fluida yang paling dekat dengan dinding mengalami gaya gesek drag yang memiliki efek memperlambat fluida di dinding. Lapisan batas laminar dapat secara signifikan mengurangi koefisien perpindahan kalor sisi tabung dan kinerja heat exchanger. Memasukkan Elemen hiTRAN yang terdiri dari turbulator kawat unik ke dalam tabung akan mengganggu lapisan batas laminar, menciptakan geseran fluida tambahan dan pencampuran, sehingga meminimalkan efek gesekan. Perangkat hiTRAN sangat efektif meningkatkan efisiensi perpindahan kalor dalam tabung yang beroperasi pada bilangan Reynolds rendah (laminar ke transisi mengalir); meskipun peningkatan perpindahan kalor paling besar di daerah aliran laminar (sampai 20 kali), manfaat yang signifikan dapat diperoleh pada rezim aliran transisi (hingga 15 kali), dan rezim aliran turbulen (hingga 3 kali).

Material Penyusun

Elemen Matriks hiTRAN dapat dibuat dari berbagai bahan, termasuk sebagian besar grade dari stainless steel, baja karbon rendah, hastelloy, titanium, tantalum, monel, inconel, dan tembaga paduan untuk ketahanan korosi umum. Bahan yang paling umum digunakan adalah stainless steel Kelas 304 dan 316.

Dalam operasi mode pemanasan, aliran berputar memiliki efek konveksi sentrifugal yang menguntungkan, yang dapat meningkatkan koefisien perpindahan kalor, sedangkan dalam operasi mode pendinginan, aliran berputar memiliki konveksi sentrifugal yang merugikan yang bahkan dapat menurunkan koefisien perpindahan kalor konveksi.

Teknik penunjang heat transfer diatas sangat berkaitan 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. 

PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!

>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI

>> YOUTUBE PT TENSOR

>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA !

Kontributor: Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

Thulukkanam, Kuppan. 2013. Heat Exchanger Design Handbook Second Edition. New York: CRC Press.