Alat penukar kalor (Heat exchanger)

Heat exchanger atau alat penukar kalor adalah alat yang dirancang untuk mentransfer kalor antara dua fluida atau lebih, misalnya cairan, uap atau gas dengan temperatur yang berbeda. Proses perpindahan kalor pada heat exchangerdapat berupa gas ke gas, cair ke cair atau cair ke gas yang terjadi melalui dinding pemisah. Dinding pemisah berguna untuk mencegah terjadinya campuran dan mencegah kontak langsung antara fluida satu dengan lainnya. Aplikasi heat exchanger biasanya ditemukan pada industri kimia, data center, pengkondisian udara, dan lain-lain.

Terdapat dua jenis mekanisme perpindahan kalor yang digunakan pada heat exchanger, yaitu heat exchanger satu fasa dan dua fasa. Pada heat exchanger satu fasa, fluida tidak mengalami perubahan fasa akibat adanya transfer kalor. Sedangkan, pada heat exchanger dua fasa, fluida mengalami perubahan fasa akibat adanya transfer kalor. Perubahan fasa dapat terjadi pada salah satu atau kedua fluida yang terlibat, yang mengakibatkan perubahan fasa dari cair ke gas atau dari gas ke cair. Heat exchanger dua fasa memiliki desain yang lebih kompleks dibanding dengan heat exchanger satu fasa.

Berdasarkan arah aliran, heat exchanger dibagi menjadi parallel flow (concurrent flow), counter flow, dan cross flow. Parallel flow, yaitu fluida yang bergerak paralel dalam arah yang sama satu sama lain dan memiliki efisiensi yang rendah. Counter flow, yaitu fluida bergerak dalam arah yang berlawanan dan memiliki efisiensi tinggi. Cross flow, yaitu fluida yang mengalir tegak lurus satu sama lain dan memiliki efisiensi diantara parallel flow dan counter flow.

Konfigurasi Aliran Heat Exchanger. Sumber : thomasnet.com

Berdasarkan konstruksinya, heat exchanger dibagi menjadi :

  1. Double Pipe Heat Exchanger

Double Pipe Heat Exchanger merupakan alat penukar kalor dengan desain dan konfigurasi yang sederhana. Terdiri dari dua pipa atau tabung silinder, salah satu pipa berukuran besar dan salah satu pipa berukuran lebih kecil. Pipa kecil dipasang di tengah pipa besar. Masing-masing pipa dialiri fluida dengan temperatur yang berbeda sehingga terjadi perpindahan kalor.

Perpindahan Kalor pada Double Pipe Heat Exchanger. 
Sumber : thomasnet.com

2. Shell and tube heat exchanger

Shell and Tube Heat Exchanger merupakan alat penukar kalor yang terdiri atas rangkaian bundel pipa (tube) yang disusun secara paralel dan ditempatkan pada sebuah bejana (shell). Dimana salah satu fluida mengalir dalam pipa, sedangkan fluida lainnya mengalir diluar pipa, yaitu ruang antara pipa dan dinding shell. Efisiensi perpindahan kalor dapat ditingkatkan dengan cara memasang sekat (buffle) di dalam shell dengan tujuan untuk menambah waktu kontak fluida (residence time) dan membuat turbulensi aliran. Namun, pemasangan buffle dapat menyebabkan pressure drop yang menyebabkan kerja pompa bertambah.

Shell and Tube Heat Exchanger. Sumber : researchgate.net

3. Plate heat exchanger

Plate Heat Exchanger merupakan alat penukar kalor yang terdiri dari susunan pelat-pelat tipis. Pelat-pelat tipis ditumpuk dan digabungkan bersama, antara gabungan pelat diberi celah, agar dapat menciptakan saluran untuk fluida mengalir. Dengan cara ini akan didapatkan luasan permukaan yang besar, sehingga dapat meningkatkan koefisien perpindahan kalor.

Plate Heat Exchanger. Sumber : thomasnet.com

Untuk mendesain heat exchanger secara optimal, tools yang biasa digunakan adalah menggunakan bantuan software CFD. Klik di sini untuk mempelajari selengkapnya tentang CFD.

Untuk mempelajari artikel lain seputar mekanika fluida, klik di sini.

Kontributor: Feri Wijanarko

By Caesar Wiratama

aeroengineering services merupakan jasa layanan dibawah CV. Markom dengan berbagai jenis solusi, mulai dari drafting CAD, pembuatan animasi, simulasi aliran dengan CFD dan simulasi struktur dengan FEA.

Author: Caesar Wiratama

caesar@aeroengineering.co.id +62 821-3868-4162

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *