Pengantar Thermowell:
'sumur termal' seperti yang ditunjukkan oleh namanya adalah sejenis sumur untuk elemen pengukuran termal. Elemen pengukuran termal ini dapat berupa RTD, TC, atau TG. Thermowell digunakan sebagai penutup pelindung untuk setiap elemen suhu yang digunakan dalam proses dan industri. Thermowell ini dapat berupa konstruksi batang padat atau dapat dibuat dari pipa berongga atau terkadang dapat berupa kombinasi (batang dan pipa).
Heliks Strake Thermowell:
Thermowell dengan sirip heliks terbuat dari batang batang padat dengan metalurgi yang sesuai yang dipilih sesuai aplikasi. Thermowell heliks strake adalah thermowell yang dirancang khusus yang digunakan dalam aplikasi proses kritis khususnya dalam industri petrokimia terhadap kondisi kecepatan tinggi. Konstruksi thermowell desain heliks mirip dengan thermowell biasa tetapi konstruksi berbasis heliks atau sekrup pada bagian dasar yang terbenam membuatnya cocok untuk bertahan terhadap aplikasi proses kritis kecepatan tinggi.
Jenis-jenis Helical Strake Thermowell:
Spiral pukulan dirancang di bagian bawah atau ujung yang menetralkan dampak servis getaran tinggi yang disebabkan oleh kecepatan tinggi media proses. Panjang helical strake bergantung pada nosel yang menonjol di lokasi tempat thermowell ini dipasang. Kita dapat merancang helical strake baik dengan pemesinan pada thermowell atau dengan pengelasan kawat bahan yang sama pada thermowell. Berdasarkan kriteria ini, desain helical akan terdiri dari dua jenis berikut:
- Thermowell desain heliks mesin padat
- Kawat las heliks dirancang thermowell
Gambar 1 : Desain heliks thermowell (Mesin padat)
Gambar 2 : Desain heliks thermowell (Wire Weld)
Gambar-1 adalah konstruksi heliks mesin padat yang terbuat dari batang batang tunggal tanpa las kawat, sedangkan Gambar-2 adalah konstruksi heliks las kawat di mana kawat dari bahan yang sama dilas secara simetris untuk membentuk jalur heliks. Konstruksi ini didasarkan pada ASME STS-1. Dari sudut pandang kredibilitas, konstruksi mesin padat lebih baik daripada konstruksi las kawat, tetapi thermowell las kawat mudah diproduksi dan hemat biaya.
Kebutuhan Thermowell Desain Heliks:
Sebelum pembuatan thermowell barstock, analisis dilakukan untuk memastikan keberlanjutan thermowell ini terhadap kondisi proses. Analisis ini disebut sebagai 'Wake Frequency Calculation' atau yang biasa disingkat WFC. Perhitungan ini didasarkan pada standar ASME PTC19.3-2016. Ada serangkaian parameter proses input (Suhu desain, Tekanan desain, Kecepatan medium, Kepadatan medium, Viskositas, Panjang penyisipan thermowell dan detail dimensi lainnya) yang perlu dimasukkan ke dalam alat WFC dan dengan demikian kita mendapatkan hasil yang memastikan apakah thermowell yang dirancang akan cocok untuk bekerja atau tidak.
Jika hasil WFC menunjukkan bahwa salah satu thermowell gagal, maka beberapa tindakan korektif perlu dilakukan pada dimensi thermowell, termasuk menambah diameter thermowell berdasarkan ID nosel, mengurangi panjang, dan menggunakan velocity collar. Jika thermowell gagal bahkan setelah koreksi ini, maka thermowell desain heliks adalah solusinya. Jadi, desain heliks hanya digunakan jika thermowell biasa gagal di WFC. Perhitungan heliks dilakukan sesuai dengan ASME STS-1
Bagaimana Desain Heliks Bekerja?
Dalam aplikasi proses kritis, thermowell biasa gagal dan dapat pecah di dalam proses karena getaran yang ditimbulkan yang memengaruhi bagian bawah, hub, dan permukaannya. Saat aliran media proses meningkat, pusaran dihasilkan yang menciptakan area fluida tempat aliran berputar dalam bentuk aksial atau bulat. Begitu pusaran bergerak, ia menciptakan momentum linier dan sudut, energi, dan massa dan mengakibatkan kesulitan struktural.
Strake heliks yang terbentuk pada bagian thermowell yang terendam mencegah gaya dan getaran yang disebabkan oleh pelepasan vortex sehingga strake heliks berfungsi sebagai penstabil getaran. Vortisitas terhadap thermowell heliks jauh lebih kecil daripada pada thermowell non-heliks. Jadi, desain khusus ini memecah getaran berlebih dan memungkinkan thermowell bertahan terhadap kondisi proses.
Keuntungan Dari Desain Heliks Thermowell:
- Thermowell strakes heliks mengurangi getaran yang disebabkan oleh pusaran secara signifikan sehingga keberlanjutan thermowell meningkat secara signifikan terhadap proses tersebut.
- Pemasangan di dalam nosel mudah dibandingkan dengan thermowell dengan kerah.
- Cocok dipasang pada laju alir tinggi dan pada ukuran nosel yang tipis dan tidak rata.
- Tidak perlu menambah diameter thermowell yang menghasilkan waktu respons yang lebih baik dibandingkan dengan thermowell berdiameter besar.
Perhitungan Heliks:
Dimensi termowell berprofil heliks sesuai dengan ASME STS-1. Tiga kawat individual dengan bahan konstruksi yang sama dengan termowell dapat dipasang atau dilas pada keliling termowell. Metode alternatif dan lebih baik memungkinkan pembentukan heliks lengkap dengan satu batang tanpa pengelasan kawat.
Strake berjarak 120 derajat satu sama lain. Jarak strake heliks harus 5 kali diameter ujung thermowell. Tinggi strake harus dipertahankan 10% dari diameter ujung thermowell. Setelah menghitung panjang heliks untuk 1 putaran sesuai standar STS-1, sudut heliks harus dipertahankan pada 58 derajat untuk pengurangan VIV yang efektif. Perhitungan ini dapat dilakukan langkah demi langkah sebagai berikut dengan mempertimbangkan contoh yang sesuai:
| Langkah 1: | Diasumsikan bahwa 'Diameter Ujung' thermowell disingkat menjadi 'B' yaitu 28mm (Asumsi) |
| Langkah-2: | Pitch strake dilambangkan dengan 'P' yang merupakan 5 kali B sehingga P adalah 140mm. |
| Langkah-3: | Tinggi strake dilambangkan dengan 'H' yang merupakan 10% dari B jadi H adalah 2,8mm. |
| Langkah-4: | Panjang Helix untuk 1 putaran dihitung dengan √[(Pitch)2+(πxB)2] sebagai berikut: √[(Nada)2+(πxB)2] = √[(140)2+(3.14159×28)2] = √[19600+7737.36] = √[27337.36] = 165,34 mm |
| Langkah-5: | Sudut Helix dihitung dengan Sin-1(Pitch strake / Panjang strake) sebagai berikut: Dosa-1(Pitch / Panjang Strake) = Sin-1( 140 / 165.34) = Dosa-1(0.84674) = 57,95 (Setara dengan 58 Derajat) |
Oleh karena itu, sudut Helix harus dipertahankan pada 58 Derajat. Untuk pembentukan strake yang efektif. Hal ini dapat ditunjukkan sebagai berikut pada Gambar-3:
Gambar-3: Tinggi Strake, Pitch Strake, Panjang Helix dan Sudut Helix
KESIMPULAN:
Pemasangan thermowell heliks strake merupakan solusi yang kredibel dan berkelanjutan terhadap aplikasi proses kritis kecepatan tinggi khususnya dalam industri petrokimia. Pengurangan getaran akibat Vortex (VIV) memungkinkan thermowell ini menjadi pilihan yang lebih baik dan lebih kuat dibandingkan dengan thermowell barstock biasa. suhu menawarkan Thermowell dengan kerah dan desain heliks thermowell.
Singkatan:
OD1: Diameter Luar-1 atau Diameter Akar Thermowell
OD2: Diameter Luar-2 atau Diameter Ujung Thermowell
ID: Diameter Dalam Thermowell
IL: Total panjang penyisipan di bawah sambungan proses (Termasuk Nosel)
L1: Panjang Pencelupan atau Panjang Heliks (Tidak Termasuk Nosel)
Untuk lebih jelasnya-https://tempsens.com/catalog/contact-temperature-sensors/thermowells.html
