Nama : M. MaulanaKelas : 2 KI.BNIM : 061440421751

EvaporatorEvaporator adalah sebuah alat yang berfungsi mengubah sebagian atau keseluruhan sebuah

pelarut dari sebuah larutan dari bentuk cair menjadi uap. Evaporator mempunyai dua prinsip dasar, untuk menukar panas dan untuk memisahkan uap yang terbentuk dari cairan. Evaporator umumnya terdiri dari tiga bagian, yaitu penukar panas, bagian evaporasi (tempat di mana cairan mendidih lalu menguap), dan pemisah untuk memisahkan uap dari cairan lalu dimasukkan ke dalam kondenser (untuk diembunkan/kondensasi) atau ke peralatan lainnya Hasil dari evaporator (produk yang diinginkan) biasanya dapat berupa padatan atau larutan berkonsentrasi. Larutan yang sudah dievaporasi bisa saja terdiri dari beberapa komponen volatil (mudah menguap). Evaporator biasanya digunakan dalam industri kimia dan industri makanan. Pada industri kimia, contohnya garam diperoleh dari air asin jenuh (merupakan contoh dari proses pemurnian) dalam evaporator. Evaporator mengubah air menjadi uap, menyisakan residu mineral di dalam evaporator. Uap dikondensasikan menjadi air yang sudah dihilangkan garamnya. Pada sistem pendinginan, efek pendinginan diperoleh dari penyerapan panas oleh cairan pendingin yang menguap dengan cepat (penguapan membutuhkan energi panas). Evaporator juga digunakan untuk memproduksi air minum, memisahkannya dari air laut atau zat kontaminasi lain.

Jenis-jenis Evaporator dibagi menjadi beberapa jenis, yaitu:

• Submerged combustion evaporator adalah evaporator yang dipanaskan oleh api yang menyala di bawah permukaan cairan, dimana gas yang panas bergelembung melewati cairan.

• Direct fired evaporator adalah evaporator dengan pengapian langsung dimana api dan pembakaran gas dipisahkan dari cairan mendidih lewat dinding besi atau permukaan untuk memanaskan.

• Steam heated evaporator adalah evaporator dengan pemanasan stem dimana uap atau uap lain yang dapat dikondensasi adalah sumber panas dimana uap terkondensasi di satu sisi dari permukaan pemanas dan panas ditranmisi lewat dinding ke cairan yang mendidih

Faktor-faktor yang mempengaruhi proses evaporator

1. Konsentrasi dalam cairan

Untuk liquida msuk evaporator dalam keadaan encer, juga semakin pekat larutan, semakin tinggi pula titik didih larutan dan untuk ini harus diperhatikan adanya kenaikan titik didih (KTD).

2. Kelatutan solute dalam larutan

a. Dengan demikian pekatnya larutan, maka konsentrasi solute makin tinggi pula, sehingga btas hasil kali kelarutan dapat terlampaui yang akibatnya terbentuk Kristal solute. Jika dengan adanya hal ini, dalam evaporasi harus diperhatikan batas konsentrasi solute yang maksimal yang dapat dihasilkan oleh proses evaporasi.

b. Pada umumnya, kelarutan suatu granul/solid makin besar dengan makin tingginya suhu, sehingga pada waktu “drainage” dalam keadaan dingin dapat terbentuk Kristal yang dalam hal ini dapat merusak evaporator. Jadi harus diperhatikan suhu drainage.

c. Sensitifitas materi terhadap suhu dan lama pemanasan

Beberapa zat materi yang dipanskan dalam evaporasi tidak tahan terhadap suhu tinggi atau terhadap pemanasan yang terlalu alam. Misalnya bahan-bahan biologis seperti susu, jus, bahan-bahan farmasi dan sebagainya. Jadi untuk zat-zat semacam ini diperlukan suatu cara tertentu untuk mengurangi waktu pemanasan dan suhu operasi.

d. Pembuataan buih dan percikan

Kadang-kadang beberapa zat, seperti larutan NaOH, “skim milk” dan beberapa asam lemak akan menimbulkan buih, busa yang cukup banyak selama penguapan disertai dengan percikan-percikan liquida yang tinggi. Buih/percikan ini dapat terbawa oleh uap yang keluar dari evaporator dan akibatnya terjadi kehilangan. Jadi harus diusahakan pencegahannya.

e. Pembentukan kerak

Banyak larutan yang sifatnya mudah membentuk kerak/endapan. Dengan terbentuknya kerak ini akan mengurangi overall heat transfer coefficient, jadi diusahakan konsentrasi/teknikevaporator yang tepat karena biaya pembersihan kerak atau memakan waktu atau biaya.

Prinsip Kerja Evaporator

Seperti yang telah kita ketahui sebelumnya, evaporator merupakan alat untuk menegevaporasi larutan sehingga prinsip kerjanya merupakan cara kerja dari evaporasi itu sendiri. Cara kerjanya ialah dengan menambahkan kalor atau panas yang bertujuan untuk memekatkan suatu larutan yang terdiri dari zat pelarut yang memiliki titik didih yang rendah dengan pelarut yang memiliki titik didih yang tinggi sehingga pelarut yang memiliki titik didih yang rendah akan menguap dan hanya

menyisahkan larutan yang lebih pekat dan memiliki konsentrasi yang tinggi. Proses evaporasi memiliki ketentuan, yaitu:

1. Pemekatan larutan didasarkan pada perbedaan titik didih antar zat-zatnya.2. titik didih cairan dipengaruhi oleh tekanan.3. dijalankan pada suhu yang lebih rendah dari titik didih normal.4. titik didih cairan yang mengandung zat yang tidak menguap akn tergantung tekanan dan

kadar zat tersebut.5. Beda titik didih larutan dengan titik didih cairan murni disebut kenaikan titik didih (boiling

range).

evaporator

Penggunaan Evaporator

Dalam dunia industri baik industri yang berskala besar maupun kecil, penggunaan evaporator tentunya sangat dibutuhkan agar dapat menghasilkan produk sesuai dengan yang diinginkan, seperti industri kimia dan industri makanan, contohnya proses pembuatan garam, bahan baku garam dihasilkan dari air laut yang tentunya memiliki kandungan air, sehingga garam akan dimasukkan ke dalam evapotor dan dievaporasikan agar mengubah air menjadi uap dan dikeluarkan sehingga yang tersisa hanya larutan mineral-mineral yang terdapat dalam evaporator. Khusus untuk industri migas, evaporator digunakan untuk memekatkan larutan crude oil dengan menghilangkan kadar airnya sehingga meringankan kinerja kolom Destilasi. Dalam skala komersial, proses evaporasi membutuhkan peralatan pendukung seperti kondensor, perangkap uap, injeksi uap dan evaporator itu sendiri.

Heat Exchanger

Penukar panas atau dalam industri kimia populer dengan istilah bahasa Inggrisnya, heat exchanger (HE), adalah suatu alat yang memungkinkan perpindahan panas dan bisa berfungsi sebag pemanas maupun sebagai pendingin. Biasanya, medium pemanas dipakai uap lewat panas (super heated steam) dan air biasa sebagai air pendingin (cooling water). Penukar panas dirancang sebisa mungkin agar perpindahan panas antar fluida dapat berlangsung secara efisien. Pertukaran panas terjadi karena adanya kontak, baik antara fluida terdapat dinding yang memisahkannya maupun keduanya bercampur langsung begitu saja. Penukar panas sangat luas dipakai dalam industri seperti kilang minyak, pabrik kimia maupun petrokimia, industri gas alam, refrigerasi, pembangkit listrik. Salah satu contoh sederhana dari alat penukar panas adalah radiator mobil di mana cairan pendingin memindahkan panas mesin ke udara sekitar.

Macam-macam Heat Exchanger

Heat Exchanger Tipe TubularHeat exchanger tipe ini melibatkan penggunaan tube pada desainnya. Bentuk penampang tube yang digunakan bisa bundar, elips, kotak, twisted, dan lain sebagainya. Heat exchanger tipe tubular didesain untuk dapat bekerja pada tekanan tinggi, baik tekanan yang berasal dari lingkungan kerjanya maupun perbedaan tekanan tinggi antar fluida kerjanya. Tipe tubular sangat umum digunakan untuk fluida kerja cair-cair, cair-uap, cair-gas, ataupun juga gas-gas. Namun untuk penggunaan pada fluida kerja gas-cair atau juga gas-gas, khusus untuk digunakan pada kondisi fluida kerja bertekanan dan bertemperatur tinggi sehingga tidak ada jenis heat exchanger lain yang mampu untuk bekerja pada kondisi tersebut. Berikut adalah beberapa jenis heat exchanger tipe tubular:

a. Shell & TubeHeat exchanger tipe shell & tube menjadi satu tipe yang paling mudah dikenal. Tipe ini melibatkan tube sebagai komponen utamanya. Salah satu fluida mengalir di dalam tube, sedangkan fluida lainnya mengalir di luar tube. Pipa-pipa tube didesain berada di dalam sebuah ruang berbentuk silinder yang disebut dengan shell, sedemikian rupa sehingga pipa-pipa tube tersebut berada sejajar dengan sumbu shell.

Heat Exchanger Tipe Shell & Tube(a) satu jalur shell, satu jalur tube(b) satu jalur shell, dua jalur tube

Komponen-komponen utama dari heat exchanger tipe shell & tube adalah sebagai berikut:Tube. Pipa tube berpenampang lingkaran menjadi jenis yang paling banyak digunakan pada heat exchanger tipe ini. Desain rangkaian pipa tube dapat bermacam-macam sesuai dengan fluida kerja yang dihadapi.

Macam-macam Rangkaian Pipa Tube Pada Heat Exchanger Shell & Tube

Shell. Bagian ini menjadi tempat mengalirnya fluida kerja yang lain selain yang mengalir di dalam tube. Umumnya shell didesain berbentuk silinder dengan penampang melingkar. Material untuk membuat shell ini adalah pipa silindris jika diameter desain dari shell

tersebut kurang dari 0,6 meter. Sedangkan jika lebih dari 0,6 meter, maka digunakan bahan plat metal yang dibentuk silindris dan disambung dengan proses pengelasan.

Tipe-Tipe Desain Front-End Head, Shell, dan Rear-End Head

Tipe-tipe desain dari shell ditunjukkan pada gambar di atas. Tipe E adalah yang paling banyak digunakan karena desainnya yang sederhana serta harga yang relatif murah. Shell tipe F memiliki nilai efisiensi perpindahan panas yang lbih tinggi dari tipe E, karena shell tipe didesain untuk memiliki dua aliran (aliran U). Aliran sisi shell yang dipecah seperti pada tipe G, H, dan J, digunakan pada kondisi-kondisi khusus seperti pada kondenser dan boiler thermosiphon. Shell tipe K digunakan pada pemanas kolam air. Sedangkan shell tipe X biasa digunakan untuk proses penurunan tekanan uap.

Nozzle. Titik masuk fluida ke dalam heat exchanger, entah itu sisi shell ataupun sisi tube, dibutuhkan sebuah komponen agar fluida kerja dapat didistribusikan merata di semua titik. Komponen tersebut adalah nozzle. Nozzle ini berbeda dengan nozzle-nozzle pada umumnya yang digunakan pada mesin turbin gas atau pada berbagai alat ukur. Nozzle pada inlet heat exchanger akan membuat aliran fluida yang masuk menjadi lebih merata, sehingga didapatkan efisiensi perpindahan panas yang tinggi.

Front-End dan Rear-End Head . Bagian ini berfungsi sebagai tempat masuk dan keluar dari fluida sisi pipa tubing. Selain itu bagian ini juga berfungsi untuk menghadapi adanya efek pemuaian. Berbagai tipe front-end dan rear-end head ditunjukkan pada gambar di atas.

Buffle. Ada dua jenis buffle yang ada pada heat exchanger tipe shell & tube, yakni tipe longitudinal dan transversal. Keduanya berfungsi sebagai pengatur arah aliran fluida sisi shell. Beberapa contoh desain buffle ditunjukkan pada gambar di samping.

Tubesheet. Pipa-pipa tubing yang melintang longitudinal membutuhkan penyangga agar posisinya bisa stabil. Jika sebuah heat exchanger menggunakan buffle transversal, maka ia juga berfungsi ganda sebagai penyangga pipa tubing. Namun jika tidak menggunakan buffle, maka diperlukan penyangga khusus.

Double-PipeHeat exchanger ini menggunakan dua pipa dengan diameter yang berbeda. Pipa dengan

diameter lebih kecil dipasang paralel di dalam pipa berdiameter lebih besar. Perpindahan panas terjadi pada saat fluida kerja yang satu mengalir di dalam pipa diameter kecil, dan fluida kerja lainnya mengalir di luar pipa tersebut. Arah aliran fluida dapat didesain berlawanan arah untuk mendapatkan perubahan temperatur yang tinggi, atau jika diinginkan temperatur yang merata pada semua sisi dinding heat exchanger maka arah aliran fluida dapat didesain searah.

Heat Exchanger Tipe Double-Pipe

Spiral TubeHeat exchanger tipe ini menggunakan pipa tube yang didesain membentuk spiral di dalam sisi shell. Perpindahan panas pada tipe ini sangat efisien, namun di sisi hampir tidak mungkin untuk melakukan pembersihan sisi dalam tube apabila kotor.

Heat Exchanger Tipe Spiral (Sumber)

Prinsip Kerja Heat Exchanger

Proses terjadinya perpindahan panas dapat dilakukan secara langsung, yaitu fluida

yang panas akan bercampur secara langsung dengan fluida dingin tanpa adanya pemisah

dan secara tidak langsung, yaitu bila diantara fluida panas dan fluida dingin tidak

berhubungan langsung tetapi dipisahkan oleh sekat-sekat pemisah.

Perpindahan Panas Secara Konduksi

Merupakan perpindahan panas antara molekul-molekul yang saling berdekatan antar

yang satu dengan yang lainnya dan tidak diikuti oleh perpindahan molekul-molekul tersebut

secara fisik. Molekul-molekul benda yang panas bergetar lebih cepat dibandingkan molekul-

molekul benda yang berada dalam keadaan dingin. Getaran-getaran yang cepat ini,

tenaganya dilimpahkan kepada molekul di sekelilingnya sehingga menyebabkan getaran

yang lebih cepat maka akan memberikan panas.

Perpindahan Panas Secara Konveksi

Perpindahan panas dari suatu zat ke zat yang lain disertai dengan gerakan partikel

atau zat tersebut secara fisik.

Perpindahan Panas Secara Radiasi

Perpindahan panas tanpa melalui media (tanpa melalui molekul). Suatu energi dapat

dihantarkan dari suatu tempat ke tempat lainnya (dari benda panas ke benda yang dingin)

dengan pancaran gelombang elektromagnetik dimana tenaga elektromagnetik ini akan

berubah menjadi panas jika terserap oleh benda yang lain.

Pada Dasarnya prinsip kerja dari alat penukar kalor yaitu memindahkan panas dari dua fluida

padatemperatur berbeda di mana transfer panas dapat dilakukan secara langsung ataupun

tidak langsung.

a. Secara kontak langsung

panas yang dipindahkan antara fluida panas dan dinginmelalui permukaan kontak langsung

berarti tidak ada dinding antara kedua fluida.Transfer panas yang terjadi yaitu melalui interfase /

penghubung antara kedua fluida.Contoh : aliran steam pada kontak langsung yaitu 2 zat cair yang

immiscible (tidak dapat bercampur), gas-liquid, dan partikel padat-kombinasi fluida.

b. Secara kontak tak langsung

perpindahan panas terjadi antara fluida panas dandingin melalui dinding pemisah. Dalam

sistem ini, kedua fluida akan mengalir.