Heat Exchanger Shell and Tube
Prinsip Kerja

Cara Kerja Heat Exchanger Shell and Tube

Heat exchanger shell and tube terdiri dari shell silindris yang berisi bundel tabung-tabung lebih kecil. Satu fluida proses mengalir melalui tabung (sisi tube); yang lain mengalir di atas tabung di dalam shell (sisi shell). Panas berpindah melalui dinding tabung antara kedua aliran. Geometrinya kokoh secara mekanis, mampu menahan tekanan ratusan bar, dan toleran terhadap fluida yang membawa padatan tersuspensi atau membentuk endapan — menjadikannya jenis dominan dalam layanan kilang minyak, petrokimia, dan pembangkit listrik.

Aliran Sisi Tube

Fluida sisi tube masuk melalui head depan, terdistribusi ke bundel tabung lewat tube sheet, melewati panjang shell, dan keluar di belakang. Dalam susunan single-pass, fluida melintasi shell satu kali. Desain multi-pass menggunakan header bersekat untuk mengalirkan fluida bolak-balik melalui baris tabung terpisah, meningkatkan panjang total perpindahan panas tanpa memperpanjang shell.

Menempatkan fluida yang lebih kotor atau korosif di sisi tube adalah praktik standar karena tabung lebih mudah diperiksa dan dibersihkan dengan alat mekanis dibanding saluran sisi shell di antara tabung.

Aliran Sisi Shell dan Baffle

Fluida sisi shell masuk melalui nozel dekat salah satu ujung shell dan keluar di dekat ujung lainnya. Tanpa baffle, fluida akan mengalir lurus sepanjang sumbu bundel tabung — jalur turbulensi rendah yang memberikan perpindahan panas buruk. Baffle segmental memotong bundel pada interval tertentu dan mengarahkan fluida sisi shell dalam pola cross-flow berulang, memaksanya mengubah arah di setiap baffle. Ini meningkatkan koefisien perpindahan panas sisi shell dan menopang tabung dari getaran dan kendur.

Prinsip kerja heat exchanger shell and tube sangat bergantung pada jarak dan potongan baffle. Baffle yang lebih rapat meningkatkan turbulensi dan perpindahan panas tetapi menaikkan pressure drop. Desain baffle heliks (menggantikan baffle segmental dengan pelat heliks menerus) mengurangi pressure drop dan fouling pada aplikasi kecepatan rendah.

Jenis TEMA dan Konstruksi

Tubular Exchanger Manufacturers Association (TEMA) mengklasifikasikan heat exchanger shell and tube berdasarkan ujung depan, jenis shell, dan ujung belakang. Varian yang paling umum:

• Fixed tube sheet (mis., BEM) — tabung dilas atau diexpansi ke tube sheet di kedua ujung. Biaya rendah, kompak, tetapi bundel tabung tidak dapat dilepas untuk membersihkan sisi shell, dan perbedaan ekspansi termal harus ditangani oleh expansion joint.
• U-tube (mis., BEU) — bundel tabung membentuk U-shape dan dapat ditarik dari satu ujung untuk pembersihan atau penggantian. Satu tube sheet, sehingga tidak ada masalah ekspansi diferensial. Tidak dapat dibersihkan secara mekanis di bagian dalam tekukan U.
• Floating head (mis., AES, AEW) — tube sheet belakang tidak dipasang tetap ke shell; ia "mengapung" untuk mengakomodasi ekspansi termal. Bundel sepenuhnya dapat dilepas. Konstruksi berbiaya tertinggi, tetapi paling ramah perawatan untuk layanan fouling berat atau perbedaan suhu tinggi.

Heat exchanger shell and tube U-tube banyak digunakan di kilang minyak untuk layanan suhu tinggi. Pilihan desain heat exchanger antar varian ini bergantung pada ekspansi termal diferensial, kebutuhan akses pembersihan fouling, dan rating tekanan pada masing-masing sisi.

Aplikasi Industri

Heat exchanger shell and tube mencakup sebagian besar aplikasi industri:

• Penyulingan minyak dan petrokimia — pemanasan awal minyak mentah, pendingin produk, reboiler, dan kondenser overhead. Tekanan tinggi dan aliran korosif adalah hal rutin. Tabung Hastelloy, duplex SS, atau baja karbon tergantung layanan.
• Pemanasan uap — unit heat exchanger shell and tube uap ke air adalah standar dalam sistem air panas industri dan tugas uap ke cairan. Uap terkondensasi di sisi shell; air proses atau produk cair mengalir di dalam tabung.
• Pendinginan air laut — unit heat exchanger air laut menggunakan tabung titanium atau Cu-Ni untuk menahan korosi klorida. Konstruksi shell-and-tube menangani risiko biofouling lebih baik dibanding pelat berpaking di lingkungan laut.
• Pendinginan minyak — heat exchanger untuk pendinginan minyak di kompresor, sistem hidrolik, dan gearbox. Desain heat exchanger minyak ke air biasanya menempatkan minyak di sisi shell dan air pendingin di dalam tabung.
• Tugas kondenser — uap terkondensasi di sisi shell, air pendingin di dalam tabung. Konstruksi ini memungkinkan volume uap besar dengan pressure drop rendah, yang tidak dapat ditandingi heat exchanger plate.
• Pemulihan panas minyak limbah — unit heat exchanger minyak limbah memulihkan panas dari pelumas bekas atau minyak proses sebelum pembuangan atau pemurnian ulang.
• Jenis heat exchanger industri untuk nitrogen, kriogenik, dan tugas suhu rendah menggunakan desain heat exchanger suhu rendah dengan material seal khusus dan internal turbulensi yang ditingkatkan.

Kapan Shell and Tube Adalah Pilihan yang Lebih Baik

Heat exchanger shell and tube lebih disukai dibanding jenis plate ketika: tekanan operasi melebihi 25–30 bar, suhu melebihi 200 °C, fluida sisi shell mengalami fouling berat (slurry, tar, aliran polimerisasi), atau fluida tidak kompatibel dengan gasket elastomer yang digunakan pada heat exchanger plate. Untuk fluida yang lebih bersih pada kondisi moderat di mana footprint penting, heat exchanger plate biasanya lebih ekonomis.

Membeli Heat Exchanger Shell and Tube Bekas

Poin inspeksi kritis pada unit bekas: ketebalan dinding tabung dengan pengujian ultrasonik atau eddy current, kondisi tube sheet (korosi, erosi pada permukaan inlet), kondisi baffle, dan riwayat uji tekanan. Penyumbatan tabung dapat diterima hingga sekitar 10% dari total jumlah tabung sebelum kinerja termal terpengaruh secara signifikan. Tinjau catatan pemeliharaan apa pun, terutama penggantian bundel tabung.

Telusuri stok kami saat ini berupa heat exchanger shell and tube bekas untuk dijual dalam konstruksi baja karbon, stainless, titanium, dan Hastelloy. Semua unit diperiksa sebelum didaftarkan. Respons RFQ dalam 24 jam.