Shell and Tube Heat Exchanger's Sketch

Saran menggambar: gunakanlah 3 jenis pulpen; pulpen tebal, pulpen tipis, dan pulpen warna.

Salah satu dari kompetensi yang harus dimiliki oleh engineer adalah kemampuan untuk membuat sketsa alat. Sketsa, beda dengan engineering drawing. Tidak perlu merisaukan skala ukuran, sudut elevasi, ataupun kelengkungan. Sketsa, beda dengan visual art. Tidak perlu merisaukan estetika dan kesan yang akan didapat oleh penonton lain.

Ketika orang lain mengerti apa yang kita maksud dari sketsa yang kita gambar, itu sudah cukup.

Sama seperti tulisan tangan, ketika bisa dibaca, itu sudah cukup. Tidak usah khawatir skala huruf memenuhi aturan tipografi atau tidak. Tidak perlu ditulis pakai tinta emas ataupun ditambahi aksen bintang atau hati agar tulisan terlihat lebih artistik.

Nah, pada kesempatan kali ini saya akan membahas teknik membuat sketsa shell and tube heat exchanger. Ada banyak jenis shell and tube HE, mulai dari 1-1, 1-2, hingga 4-4.

Apa sih bedanya HE 1-1 dengan HE n-m lain? Perbedaannya terletak di luas permukaan transfer panas. Semakin besar nomornya, maka semakin besa pula luas transfer panasnya.

Lalu kapan saya memilih HE n-m? Well, itu cukup panjang alogaritma pemilihannya. Coba diingat-ingat lagi pelajaran Perpindahan Panas atau Perancangan Alat Proses. Di sini saya fokus pada sketchnya saja. Mihihi.

 

Mari kita kenali, bagian-bagian penting dari HE terlebih dahulu.

Tube: Tempat mengalirnya fluida kotor, flowrate tinggi, suhu tinggi, pressure tinggi, dan viskositas tinggi. Segala yang fluida berbahaya deh pokoknya. Kenapa demikian? Karena tube harganya lebih murah dari shell. Lebih mudah untuk diperbaiki atau diganti. Aliran tube saya beri panah merah.

Shell: Vice versa. Aliran shell saya beri panah biru.

Sekat: Berada di head HE, untuk memisah aliran tube. Ada juga sekat di shell, untuk memisah aliran di shell.

Baffle: Untuk memperbesar turbulensi sehingga perpindahan panas terjadi lebih baik. Baffle berada di shell. Lah lalu, kenapa di gambar seakan-akan bafflenya menembus tube? Like I said, it’s just a sketch :). Harusnya garis baffle tidak ada di tube, atau kalau bafflenya berada di belakang irisan tube, harusnya digambar dengan garis putus-putus, seperti aturan baku engineering drawing.

Next, apa beda HE 1-1 dengan HE n-m lain? Mari lihat persamaannya terlebih dahulu. Sama-sama ada shell, tube, baffle, head, dan ornamen lainnya. Namun perbedaannya terletak di sekat yang mempengaruhi belokan (hair pin). Kalau lurus saja, angkanya 1. Jalurnya dua (sekali belok), angkanya 2, dan seterusnya. Nilai ini berlaku baik di shell maupun di tube.

Untuk urutan penomoran, ingat dari jenis HEnya: Shell and Tube. Jadi misal: HE 2-4 adalah HE dengan jalur aliran Shell nomor 2 dan Tube nomor 4.

Sudah, begitu saja. Mari kita variasikan HEnya.

FAQ: Jumlah tube yang harus saya gambar berapa? Terserah. Sepantasnya saja. Di HE 1-1 ini, saya menggambar 5 tubes, padahal sebenarnya jumlah tube bisa ratusan bahkan ribuan. Perlu diketahui, ini hanya sketch irisan samping. Di "belakangnya" irisan ini masih banyak susunan tubenya.

Nah, karena ada sekat, fluida di tube berbelok. Di head yang kanan, itu realnya tubenya dibelokkan seperti U turn.

Loh, bafflenya mana? Spacenya sempit, jadi agak malas untuk menggambarnya. Pembeda HE n-m adalah belokannya kok, bukan bafflenya. Tapi sudah paham kan bafflenya diletakkan di mana? Kalau masih bingung, ini saya kasih satu contoh HE 2-4.

HE dengan 4 shell agak rumit pembuatan sketchnya, supaya tidak rancu, kali ini sekatnya saya beri warna merah.

By the way, semua aliran yang saya gambar merupakan aliran counter current. Kalau ingin co-current tinggal diganti saja salah satu panahnya agar beriringan masuknya. Hanya sebagai reminder, di industri toh lebih sering di pakai aliran counter current daripada co-current.

Co-current dipakai apabila fluida ingin didinginkan secara cepat agar mencegah reaksi lanjut yang tidak diinginkan. Namun terjadi material shock karena fluida panas banget bertemu dengan fluida dingin banget, terjadi thermal expansion besar, jadi harus dipilih material khusus.

Counter current, vice versa. Proses pendinginan lama namun suhu jadi lebih merata.