Stalling phenomenon on heat exchanger

Di bawah ini adalah sketch heat exchanger dgn steam yg terkondensasi utk diambil energinya. Upstream dr HE ini terdapat control valve utk mengatur laju alirnya. Sementara itu, di downstreamnya terdapat steam trap utk men-trap live steam agar tidak terbuang ke condensate system. Outlet stream dr steam trap ini adalah two phase liquid dgn flashed steam yg dihasilkan dr penurunan tekanan kondensat (condensation pressure of the steam) ke tekanan di sistem pengumpulan kondensat di downstream steam trap ini.

Tekanan suplai steam bisa bermacam2 dan lbh besar dr condensation pressure di heat exchanger tsb. Sistem ini menunjukkan klo condensation pressure di heat exchanger dikontrol lwt control valve sehingga didapatkan condensation temperature yg cukup utk sejumlah heat load tertentu. Jadi, jika heat load (keperluan utk energy) sedang tinggi spt kapasitas produksi yg meningkat, maka utk A (luas area HE) yg tetap dan U (heat transfer coefficient) yg “relative” konstan, maka condensation temperature yg diperlukan jg akan naik. Akibatnya dTLMTD akan menjadi besar, dan heat transfer pun akan naik. Demikian sebaliknya jika heat load sedang rendah.

Akan tetapi, sistem spt ini akan mengalami masalah jika head load sedang rendah. Pada saat head load rendah, dTLMTD yg diperlukan jg rendah. Dan diperlukan condensation pressure yg jg lbh rendah. Pada suatu ketika, bisa saja terjadi di mana condensation pressure lbh rendah drpd back pressure yg dihasilkan dr condensate system. Akibatnya, condensate yg terbentuk tidak akan mengalir ke condensate system secara kontinu, melainkan terkumpul di dlm steam trap. Bahkan sampai mengisi heat exchanger tsb sehingga menurunkan A actual utk heat transfer.

Dengan turunnya A actual, maka heat transfer mjd lbh rendah dan controller merespon hal ini dgn membuka valve, yg berakibat naiknya condensation pressure dan condensation temperature. Akibatnya, steam dgn jumlah yg relative besar masuk ke HE dan mendorong semua kondensat yg tertahan di dlmnya. Aliran ini menerobos steam trap dan terus masuk ke condensate system. Ketika kondensat tidak lg ada di HE, msh dgn heat load yg rendah, controller melihat condensation temperature terlalu tinggi dan kemudian menutup valve utk menurunkan condensation pressure. Dan hal yg sama terjadi lg.

Peristiwa kondensat yg terkumpul di upstream steam trap, bahkan sampai memenuhi heat exchanger, ini disebut sbg stalling. Bisa dibayangkan klo pipa kondensat ini akan mengalami vibrasi dan water hammer yg terus menerus. Keadaan ini bisa menghancurkan pipa kondensat jika dibiarkan terus-menerus.

Skema berikut ini jg tidak terhindar dr kemungkinan terjadinya stalling, meskipun di sini terlihat klo condensation pressure dr steam tidak dikontrol. Di sini terdapat cascade control dgn master control utk mengontrol temperature stream di sisi process. Master control memberikan set point utk menentukan berapa banyak steam yg diperlukan oleh HE tsb.

Ketika heat load sedang rendah, master control akan merasakan kenaikan temperature yg tidak semestinya krn jumlah steam msh ttp sama. Oleh krn itu, master control akan memberikan set point baru utk flow steam. Control valve akan merespon ini dgn menutup valve, yg mengakibatkan turunnya flowrate dan jg tekanan steam di HE. Jika HE didesain dgn luas permukaan yg terlalu besar, maka tekanan steam bisa turun jauh utk memberikan heat load yg rendah tsb. Dan tergantung dr back pressure condensate system, stalling bisa terjadi.

Untuk menghindari stalling, maka HE didesain utk bekerja pada tekanan tertentu yg dpt mengatasi back pressure dr condensate system pada heat load yg rendah. Condensate line ini jg mesti didesain sedemikian rupa sehingga pressure dropnya sekecil mungkin. Artikel selanjutnya akan membahas mengenai hal ini.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: