Perpindahan Kalor
May 25, 2021Karena perbedaan jenis penerapan untuk pertukaran panas, diperlukan pula jenis-jenis perangkat keras dan konfigurasi yang berbeda dari penukar panas. Hal ini ini menghasilkan berbagai desain penukar panas yang lain dan tak terbatas.
Penukar panas pipa ganda (penukar panas paling sederhana)
Terdiri dari dua pipa konsentris dengan diameter berbeda. Dalam aplikasi, satu fluida melewati pipa berdiameter lebih kecil sementara yang lain mengalir melalui ruang annular di antara kedua pipa. Aliran cairan dapat disususn menjadi:
Aliran paralel
Kedua cairan (fluida panas dan fluida dingin) memasuki penukar panas pada sisi yang sama dan bergerak ke arah yang sama untuk meninggalkan sisi lainnya seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Aliran balik
Pada jenis susunan ini, fluida dingin dan panas memasuki penukar panas di ujung yang berlawanan dan mengalir dalam arah yang berlawanan seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini:
Penukar panas kompak
Jenis penukar panas ini dirancang untuk memungkinkan area permukaan perpindahan panas yang besar per satuan volume. Rasio luas permukaan perpindahan panas dari penukar panas dengan volumenya disebut densitas luas β. Penukar panas dengan β> 700 diklasifikasikan sebagai penukar panas kompak, misalnya radiator mobil, demikian pula paru-paru manusia adalah yang terpanjang lainnya. Mereka memungkinkan tingkat transfer panas yang tinggi antara cairan dalam volume yang kecil. Oleh karena itu, mereka paling cocok untuk aplikasi dengan batasan ketat pada berat dan volume penukar panas. Mereka sebagian besar digunakan dalam penukar panas gas-ke-gas dan gas-ke-cair untuk menangkal koefisien perpindahan panas yang rendah yang terkait dengan aliran fluida dengan luas permukaan yang meningkat. Dua cairan dalam jenis penukar panas ini bergerak dalam arah yang saling tegak lurus, konfigurasi aliran yang disebut sebagai cross-flow. Jenis aliran ini dapat diklasifikasikan sebagai aliran tidak dicampur atau dicampur.
(i) Aliran yang tidak dicampur
Sirip pelat memaksa cairan mengalir melalui jarak antar sirip tertentu dan mencegahnya bergerak ke arah melintang.
(ii) Aliran campuran
Cairan bebas bergerak ke arah melintang. adanya pencampuran dapat memiliki efek buruk dan signifikan pada karakteristik perpindahan panas penukar panas.
Penukar panas shell dan Tube
Berisi sejumlah besar tabung (tube) yang dikemas dalam cangkang (shell) dengan sumbunya sejajar dengan cangkang. Satu cairan mengalir melalui tabung sementara yang lain mengalir melalui cangkang tetapi di luar tabung. Baffles yang ditempatkan di shell meningkatkan waktu aliran cairan sisi-shell dengan memaksanya mengalir melintasi shell sehingga meningkatkan perpindahan panas selain menjaga jarak seragam antar tabung. Baffle ini juga digunakan untuk meningkatkan turbulensi shell cairan. Tabung terbuka ke beberapa area aliran besar disebut header di kedua ujung shell. Penukar panas jenis ini dapat mengakomodasi berbagai tekanan dan suhu pengoperasian. Mereka lebih mudah untuk diproduksi dan tersedia dengan biaya rendah. Baik cairan tabung maupun cangkang dipompa ke penukar panas dan karenanya perpindahan panas dilakukan dengan konveksi paksa. Karena koefisien perpindahan panas tinggi dengan aliran cairan, maka tidak perlu menggunakan sirip. Mereka juga dapat diklasifikasikan menjadi tipe aliran paralel dan arus balik.
Penukar panas jenis Pelat
Penukar panas jenis ini biasanya terbuat dari pelat tipis yang halus atau bergelombang. Karena pelat tidak dapat mempertahankan tekanan dan suhu setinggi bak bundar, maka umumnya digunakan untuk tekanan / suhu yang kecil dan rendah hingga sedang. Faktor kekompakan mereka juga rendah dibandingkan dengan jenis penukar panas lainnya. Pelat dapat diatur sedemikian rupa sehingga ada aliran silang yaitu fluida panas dan dingin yang mengalir ke arah yang saling tegak lurus untuk meningkatkan karakteristik perpindahan panas.
