Perancangan Plate and Frame Heat Exchanger

Plate and Frame Heat Exchanger, Fermentation Plant, PT Indo Acidatama

Transfer panas merupakan hal yang keberadaannya sangat vital di industri proses. Ini artinya Heat  Exchanger menjadi salah satu peralatan yang sangat penting. Ada berbagai macam tipe Heat Exchanger, yang paling umum digunakan di industri adalah Heat Exchanger tipe Shell and Tube. Di samping itu terdapat tipe lain yaitu Plate and Frame, Plate-fin, Cross Flow, dan Spiral Heat  Exchanger. Pemakaian dari masing-masing tipe dari Heat Exchanger tersebut tergantung dari kondisi operasi, biaya dan lain-lain.

Plate and Frame Heat Exchanger adalah suatu tipe Heat Exchanger yang menggunakan pelat sebagai tempat perpindahan panas di antara dua fluida. Suatu gasket dari suatu Plate and Frame Heat Exchanger berfungsi untuk menghindari bercampurnya fluida panas dan fluida dingin. Gasket diapit di antara pelat dan menyegel pelat di sekeliling tepi pelat tersebut. Pelat dari Heat Exchanger ini normalnya memiliki ketebalan berkisar antara 0,5 hingga 3 mm dan jarak antara tiap pelat antara 1,5 hingga 5 mm. Luas permukaan pelat tersebut berkisar antara 0,03 hingga 1,5 m², dengan rasio lebar/panjang antara 2 sampai 3. Luas permukaan Plate and Frame Heat Exchanger bervariasi dari yang paling kecil sebesar 0,03 m² sampai dengan yang paling besar yaitu 1500 m². Laju alir maksimum fluida yang diizinkan terbatas hingga 2500 m³/jam.

Kelebihan dan kekurangan dari Plate and Frame Heat Exchanger jika dibandingkan dengan Heat Exchanger Shell and Tube konvensional adalah sebagai berikut :

Kelebihan:

1. Pelat lebih banyak diminati ketika harga material tinggi
2. Plate and Frame Heat Exchanger mudah dirawat
3. Pendekatan temperatur terendah yang masih bisa digunakan hingga 1^oC dibandingkan dengan Heat Exchanger Shell and Tube yang sebesar 5 – 10 ^oC.
4. Plate and Frame lebih fleksibel, dapat dengan mudah pelatnya ditambah
5. Plate and Frame Heat Exchanger lebih tepat digunakan untuk material yang memiliki viskositas yang tinggi
6. Temperature correction factor, Ft, akan lebih tinggi karena alirannya lebih mendekati aliran Counter Current yang sesungguhnya.
7. Fouling cenderung lebih kecil kemungkinan terjadi.

Kerugian :

1. Pelat  merupakan bentuk yang kurang baik untuk menahan tekanan. Plate and Frame Heat Exchanger tidak sesuai digunakan untuk tekanan lebih dari 30 bar.
2. Pemilihan material gasket yang sesuai sangatlah penting
3. Maksimum temperatur operasi terbatas hingga 250 ^oC dikarenakan performa dari material gasket yang sesuai.

pengukuran temperatur stream dengan "pistol laser" pada Plate and Frame HE di fermentation unit, PT Indo Acidatama Tbk, untuk keperluan tugas khusus nih,,,

Plate and Frame Heat Exchanger digunakan secara luas di industri makanan dan minuman, karena pada industri tersebut sering melakukan inspeksi dan pembersihan. Penggunaan dari Plate and Frame Heat Exchanger ini tergantung dari biaya relatif dibandingkan dengan Heat Exchanger shell and tube konvensional.

Berikut ini adalah prosedur pada perancangan awal suatu Heat Exchanger Tipe Plate and Frame, sebagai berikut :

1. Hitung Beban Panas, laju panas yang dibutuhkan.
2. Jika spesifikasinya belum lengkap, tentukan  temperatur fluida yang belum diketahui atau laju alir fluida dengan menggunakan neraca panas
3. Hitung Temperatur Rata-rata Logaritmik ΔT_LMTD
4. Tentukan Faktor Koreksi ΔT_LMTD (log mean temperature correction factor), Ft’
5. Hitung ΔT_LMTD terkoreksi, ΔT_M
6. Perkirakan   Overall Heat  Transfer Coefficient.
7. Hitung luas permukaan yang dibutuhkan
8. Tentukan jumlah pelat yang dibutuhkan = Luas permukaan total/luas permukaan satu pelat.
9. Hitung Film Heat  Transfer Coefficients untuk masing-masing aliran.
10. Hitung overall coefficient, perhitungkan fouling factor
11. Bandingkan hasil yang diperoleh dari perhitungan dengan yang diasumsikan sebelumnya. Jika sudah cukup, katakanlah errornya antara 0 – 10 %  maka selesai, namun jika belum cukup, kembali ke langkah 8 dan tambah atau kurangi jumlah pelat.
12. Cek pressure drop untuk masing-masing aliran.

untuk mempelajari Plate and frame heat exchanger yang lebih rinci bisa di download di sini.  dan untuk melihat Design peralatan proses yang lain dapat dilihat di sini. Mohon maaf jika konteksnya tidak sesuai dengan yang diinginkan. Sekali lagi ini adalah versi mahasiswa yang dibuat dengan penuh cinta^^.