EVAPORATOR
8.1 Jenis Evaporator
Evaporator adalah media pemindahan energi panas melalui permukaan agar refrijeran cair menguap dan menyerap panas dari udara dan produk yang ada di dalam ruang tersebut. Karena, begitu banyaknya variasi kebutuhan refrijerasi, maka evaporator juga dirancang dalam berbagai tipe, bentuk, ukuran dan desain.
 |
Evaporator dapat dikelompokkan dalam berbagai klasifikasi, misalnya, konstruksi, cara pencatuan refrijeran cair, kondisi operasi, cara sirkulasi udara dan jenis katub ekspansinya.
Gambar 8.1 Desain Evaporator Bare-tube.
(a) Flat zigzag coil, (b) oval trombone coil
8.2 Konstruksi Evaporator
Dilihat konstruksinya, evaporator dapat dibagi menjadi tiga kelompok, yaitu (1) bare-tube, (2) plate-surface, dan (3) finned. Evaporator jenis Bare tube dan plate-surface dapat dikelompokkan sebagai evaporator permukaan primer, di mana permukaan untuk transfer panas mempunyai kontak langsung dengan refrijeran cair yang menguap di dalamnya. Kalau evaporator jenis finned, maka hanya pipa refrijeran yang disebut permukaan primer, sedangkan finned-nya disebut sebagai evaporator permukaan sekunder. Finned hanya berfungsi menangkap udara disekitarnya dan mengubungkannya ke pipa refrijeran. Evaporator Bare-tube dan plate-surface lazim digunakan untuk keperluan pendinginan air dan pendnginan udara yang suhunya di bawah 1oC. Akumulasi bunga es pas permukaan evaporator tidak dapat dicegah. Oleh karena itu perlu diupayakan untuk menghilangkan bunga es di permukaan evaporator.
Gambar 8.2 Desain Evaporator Permukaan Plat
8.3 Bare tube Evaporator
Evaporator jenis bare-tube, terbuat dari pipa baja atau pipa tembaga. Penggunaan pipa baja biasanya untuk evaporator berkapasitas besar yang menggunakan ammonia. Pipa tembaga biasa digunakan untuk evaporator berkapasitas rendah dengan refrijeran selain ammonia.
Gambar 8.3 Desain evaporator Permukaan plat untuk refrigerator Domestik
8.4 Plate Surface Evaporator
Evaporator permukaan plat atau plate-surface dirancang dengan berbagai jenis. Beberapa diantaranya dibuat dengan menggunakan dua plat tipis yang dipres dan dilas sedemikian sehingga membentuk alur untuk mengalirkan refrijean cair.
Gambar 8.4 Desain evaporator permukaan plat dengan pipa8.5 Finned Evaporator
Evaporator jenis finned adalah evaporator bare-tube tetapi dilengkapi dengan sirip-sirip yang terbuat dari plat tipis alumunium yang dipasang disepanjang pipa untuk menambah luas permukaan perpindahan panas. Sirip-sirip alumunium ini berfungsi sebagai permukaan transfer panas sekunder. Jarak antar sirip disesuaikan dengan kapasitas evaporator, biasanya berkisar antara 40 sampai 500 buah sirip per meter. Evaporator untuk keperluan suhu rendah, jarak siripnya berkisar 80 sampai 200 sirip per meter. Untuk keperluan suhu tinggi, seperti room AC, jarak fin berkisar 1,8 mm.
8.6 Kapasitas Evaporator
Kapasitas evaporator biasanya dinyatakan dalam watt. Agar dapat memindahkan energi panas sesuai denga keinginan, maka permukaan perpindahan panas evaporator harus mempunyai kapasitas perpindahan panas yang cukup, agar semua refrijeran yang akan diuapkan di dalam evaporator dapat berlangsung dengan optimal dan menghasilkan pendinginan yang maksimum pula. Pemindahan panas yang berlangsung di evaporator dapat terjadi dalam dua cara,yaitu konveksi, dan konduksi. Besarnya kapasitas perpindahan panas pada evaporator tergantung pada lima variable sebagai berikut:
(1) Luas area permukaan162
(2) Beda suhu
(3) Faktor konduktivitas panas
(4) Ketebalam material yang digunakan
(5) Waktu
Secara matematika, jumlah panas yang dipindahkan dapat dihitung dengan formula sebagai berikut:
Q = A x U x TD
Di mana Q = jumlah panas yang dipindahkan dalam W
A = Permukaan luar evaporator dalam m2
U = Faktor konduktansi panas dalam W/m2 K
TD = Beda suhu refrijeran dan udara luar
Luas Permukaan Luar Evaporator Untuk menghitung luas permukaan luar evaporator, yang perlu kita pertimbangkan mencakup:
(1) Luas permukaan sirip
(2) Luas permukaan pipa
(3) Luas prmukaa bengkokan pipa
Contoh Hitung luas permukaan area luar evaporator berukuran 8 x 6 inchi. Panjang pipa 10 feet. Tebal sirip fin 0,025 inchi, jarak antar pipa 4inchi, diameter pipa 5/8 inchi. Jarak antar sirip 0,5 inchi.
Solusi
Luas area setiap sirip adalah 8 in x 6 in = 48 in2
Karena ada dua permukaan, luas fin seluruhnya adalah 96 in2.
Karena ada lubang untuk pipa 5/8 in, maka luas efektif fin harus
dikurangi luas lubang. Luas area lubang untuk pipa adalah 0,25 x 3,14 x (5/8)2= 0,307
in2.
Karena setiap lubang ditempati dua permukaan fin, maka luas total
lubang pipa menjadi 0,614 in2. Setiap fin terdapat dua lubang, jadi
luas seluruhnya menjadi 1,228 in2.
Jadi luas perpindahan panas efektif setiap fin adalah
96 in2– 1,228 in2 = 94,8 in2
Jumlah total sirip fin adalah
10 ft x 12 in/ft = 120 in. Setiap inchi ada 2 fin,jadi jumlah fin total
adalah 120 x 2 fin = 240 fin, bila ditambah ekstra fin paling pinggir
menjadi 241 buah sirip fin.
Jadi luas area seluruh fin adalah
94,8 x 241 = 22.846,8 in2.
Luas area permukaan pipa ,panjang 10 ft dan diameter 5/8 in, adalah
10 ft x 12ft/in = 120 in, karena ada 2 pipa sehingga panjang total
pipa adalah 240 in.
Keliling pipa adalah
3,14 x 5/8 in = 1,9635 in
Luas pipa total adalah
240 in x 1,9635 in = 471,24 in2.
Luas permukaan efektif pipa harus dikurangi dengan luas kontak pipa
dengan fin. Luas kontak pipa dengan fin adalah
5/8 x 3,14 x 0,25 x 241 = 11,83 in2.
Jadi luas permukaan efektif pipa adalah
471,24 – 11,83 = 459,41 in2.
Luas area bengkokan pipa adalah panjang bengkokan x keliling
bengkokanx jumlah bengkokan
Panjang bengkokan adalah
3,14 x 4 in = 12,5664 in
Tetapi hanya setengah lingkaran , jadi panjang bengkokan menjadi
6,2832 in
Keliling bengkokan adalah
5/8 x 3,14 = 1,96 in
Jadi luas total bengkokan adalah 6,2832 x 1,96 = 12,3 in2.
Luas permukaan seluruhnya adalah
22.846,8 + 459,4 + 12,3 = 23.318,5 in2 = 161,9 ft2.
