Sudah lama diperkirakan bahwa desain sirip spiral adalah satu-satunya pilihan untuk digunakan di lingkungan yang menuntut material berat, masa pakai yang lama, dan kekokohan secara keseluruhan. Kumparan sirip pelat dianggap terlalu rapuh untuk menghadapi kerasnya banyak aplikasi industri. Namun selama beberapa dekade terakhir, sudah menjadi lebih umum untuk melihat penukar panas model sirip pelat digunakan dalam aplikasi industri.
Hal ini tidak berarti kumparan sirip pelat telah menggantikan sirip spiral. Masih banyak sekali penerapan yang menjadikan kumparan sirip spiral sebagai pilihan terbaik, namun proses baru yang memungkinkan hal-hal seperti pengukur sirip yang lebih berat membuat opsi sirip pelat menjadi lebih populer untuk aplikasi yang sebelumnya hanya mempertimbangkan konstruksi sirip spiral.
Dalam postingan ini, kita akan membahas kedua jenis penukar panas - beberapa detail tentang cara pembuatannya, dan kelebihan masing-masing.
Sirip piring
Dalam penukar panas sirip pelat, tabung dimasukkan melalui serangkaian “sirip” logam. Sirip ini dibuat menggunakan gulungan logam (0,004” hingga 0,032”) yang berkesinambungan – misalnya tembaga atau aluminium – yang dimasukkan melalui mesin press yang membuat lubang untuk tabung dan memotong lembaran sesuai ukuran. Untuk mencapai hal ini, mesin press menggunakan beberapa jenis cetakan yang berbeda, yang memungkinkan konfigurasi variabel sirip per inci (FPI), jarak tabung ke tabung, dan diameter tabung.
Kemudian, tabung dimasukkan melalui sirip. Selanjutnya, tabung diperluas untuk membentuk ikatan yang aman di dalam paket sirip untuk memaksimalkan perpindahan panas antara tabung dan sirip. Hal ini dapat dicapai melalui proses mekanis atau dengan menggunakan air bertekanan.
Keuntungan
1. Berbagai pilihan bahan: Pada gulungan sirip pelat, sirip dapat dibuat dari berbagai bahan. Beberapa contoh yang populer adalah tembaga, aluminium, baja karbon, dan baja tahan karat, dengan bahan seperti tembaga-nikel kurang umum tetapi bukannya tidak pernah terdengar.
2. Berbagai kemungkinan konfigurasi permukaan sirip: Sirip dapat dibuat menggunakan berbagai pola dan penyempurnaan yang antara lain meningkatkan turbulensi udara atau membuat kumparan lebih mudah dibersihkan. Beberapa permukaan sirip yang populer adalah:
Sirip datar
Sirip bergelombang
Sirip gelombang sinus
Sirip tombak terangkat
Sirip louvered
3. Kinerja perpindahan panas: Kumparan sirip pelat dapat memberikan koefisien perpindahan panas yang lebih baik di sisi udara dibandingkan dengan sirip yang dibungkus spiral karena luas permukaan sekunder yang lebih besar, yang berarti bahwa energi ditransfer melalui kumparan dengan lebih efisien.
4. Variabilitas kepadatan sirip: Desain penukar panas sirip pelat memungkinkan beragam kepadatan sirip, dengan kisaran tipikal 1 hingga 25 FPI. Kumparan dengan sirip berbungkus spiral standar cenderung lebih terbatas di area ini, dengan rentang tipikal 4 hingga 13 FPI, namun beberapa sirip berbungkus spiral dengan tinggi sirip sangat rendah dapat mencapai FPI yang jauh lebih besar.
Sirip Spiral
Juga disebut desain sirip heliks, sirip yang dibungkus spiral pada dasarnya hanyalah sirip berbentuk heliks yang melilit tabung. Tidak seperti desain sirip pelat, yang melibatkan banyak tabung yang melewati sirip biasa, sirip yang dibungkus spiral melibatkan setiap tabung yang dikelilingi oleh sirip spiral di seluruh panjangnya.
Keuntungan
1. Potensi penggantian yang mudah: Tidak seperti desain sirip pelat, yang mana melepas dan mengganti masing-masing komponen akan kurang ekonomis dibandingkan mengganti seluruh kumparan, desain spiral tertentu memungkinkan tabung mudah ditukar jika ada yang rusak.
2. Kontak & ikatan sirip-ke-tabung yang sangat baik (terutama bila menggunakan metode sirip tertanam): Ada beberapa metode berbeda yang digunakan untuk membuat tabung bersirip yang dibungkus spiral. Metode sirip tertanam menciptakan ikatan sirip-ke-tabung terbaik, dan dapat digunakan pada suhu yang lebih tinggi, sedangkan opsi luka tepi dan kaki L lebih cocok untuk aplikasi suhu lebih rendah.
• Luka di tepi – potongan bahan sirip dililitkan pada tabung dengan orientasi tegak lurus, sehingga menghasilkan sirip spiral yang berkesinambungan di sepanjang tabung. Sirip dan tabung diikat dengan tegangan.
• Wrap-on atau berkaki “L” – potongan bahan sirip dipasang pada tabung sedemikian rupa sehingga bagian dari potongan sirip yang tertekuk 90° sejajar dengan tabung, menciptakan “kaki”. Kaki ini meningkatkan area kontak sirip dengan tabung, memberikan perpindahan panas tambahan. Cara ini juga mengandalkan ikatan tegangan.
• Tertanam: Untuk metode ini, sebuah alur dibajak pada permukaan tabung dan potongan sirip dimasukkan ke dalam alur tersebut. Tepi alur didorong kembali ke bawah melewati tepi sirip untuk mengunci sirip pada tempatnya. Metode ini membuat material tabung itu sendiri terikat dengan sirip, ikatan yang tetap terjaga bahkan dalam aplikasi suhu tinggi.
3. Lebih banyak pilihan material pada suhu tinggi: Untuk aplikasi yang melibatkan suhu udara antara 400 dan 700° F, sirip berbungkus spiral yang terbuat dari aluminium dan baja dapat digunakan, sedangkan kumparan sirip pelat harus dibuat menggunakan sirip dan tabung baja saat beroperasi pada suhu tersebut.
