Apa itu Evaporator pada Sistem Chiller

Evaporator adalah komponen sistem pendingin tempat terjadinya proses penting penyerapan panas. Diposisikan secara strategis di sisi tekanan rendah, ini berfungsi sebagai jembatan antara perangkat ekspansi dan kompresor. Perannya adalah untuk memfasilitasi transformasi zat pendingin dari cair menjadi gas dengan menyerap panas dari lingkungan yang dimaksudkan untuk didinginkan.

Fungsi Inti Evaporator

Inti dari pengoperasian evaporator adalah perpindahan panas dari ruang atau produk yang akan didinginkan ke dalam refrigeran. Saat zat pendingin cair keluar dari katup ekspansi, ia memasuki evaporator dan mulai “mendidih”, sebuah istilah yang menggambarkan penguapan zat pendingin. Perubahan fasa ini, yang dipicu oleh lingkungan bertekanan rendah di evaporator, memungkinkan zat pendingin menyerap panas secara efisien, menyebabkannya menguap pada suhu yang lebih rendah daripada suhu ruang pendingin.

Proses penguapan tidak hanya menarik panas laten dari zat pendingin tetapi juga menurunkan suhunya secara signifikan. Hal ini menghasilkan koil evaporator yang didinginkan, yang kemudian bertindak sebagai antarmuka pendingin untuk sistem pendingin. Efektivitas proses ini sangat penting untuk mempertahankan suhu yang diinginkan di ruang berpendingin dan memastikan sistem beroperasi dalam parameter yang dirancang.

Jenis Evaporator

Berdasarkan jenis evaporator dan mode perpindahan panas yang tercantum, jelas bahwa desain dan pengoperasian evaporator dipilih paling sesuai dengan kebutuhan spesifik aplikasi. Berikut gambaran singkat tentang jenis-jenis yang disebutkan:

Menurut Jenis Konstruksinya

Evaporator Kumparan Tabung Telanjang: Desainnya sederhana, ini digunakan pada aplikasi yang risiko pengotorannya rendah. Mereka terdiri dari kumparan yang terbuat dari tabung telanjang dan umumnya kurang efisien dalam perpindahan panas dibandingkan jenis lainnya.

Evaporator Pelat: Terdiri dari serangkaian pelat logam dengan zat pendingin yang mengalir di antaranya. Tipe ini dikenal dengan efisiensi perpindahan panasnya yang tinggi dan umumnya digunakan dalam sistem kompak.

Evaporator Shell dan Coil: Terdiri dari cangkang besar dengan tabung melingkar di dalamnya, tempat zat pendingin mengalir. Cairan sekunder mengelilingi kumparan di dalam cangkang.

Evaporator Tabung Bersirip: Menampilkan tabung yang memiliki sirip yang dipasang pada permukaan luarnya untuk meningkatkan permukaan kontak dengan udara, sehingga meningkatkan efisiensi perpindahan panas. Ini umumnya ditemukan pada sistem pendingin udara.

Evaporator Shell dan Tabung: Jenis yang paling banyak digunakan, khususnya dalam aplikasi industri, terdiri dari cangkang yang berisi beberapa tabung tempat zat pendingin mengalir, seperti yang dibahas sebelumnya.

Evaporator Tabung-dalam-Tabung: Terdiri dari satu tabung di dalam tabung lainnya dengan zat pendingin mengalir di tabung dalam dan fluida sekunder di ruang antara tabung dalam dan luar.

Menurut Mode Perpindahan Panas

Konveksi Alami: Mengandalkan sirkulasi alami zat pendingin akibat perbedaan densitas yang timbul akibat perubahan suhu. Mode ini tidak memerlukan pompa atau kipas eksternal untuk memindahkan zat pendingin.

Konveksi Paksa: Menggunakan sarana eksternal seperti pompa atau kipas untuk mensirkulasikan zat pendingin dan meningkatkan laju perpindahan panas. Metode ini lebih efisien dan biasanya digunakan bila diperlukan laju pertukaran panas yang lebih tinggi.

Mengoptimalkan Kinerja Evaporator dalam Pendinginan

Agar evaporator dapat beroperasi pada kinerja puncak dalam sistem pendingin, kondisi ideal tertentu harus dipenuhi:

1. Luas Permukaan yang Dimaksimalkan: Evaporator harus memiliki luas permukaan seluas mungkin yang dapat didinginkan secara konsisten. Maksimalisasi ini memastikan adanya ruang yang cukup untuk penyerapan panas, sehingga meningkatkan efisiensi transisi fase refrigeran dari cair ke uap.
2. Sirkulasi Udara (Cair) yang Ditingkatkan: Sirkulasi udara (cair) yang efektif dan cepat di sekitar evaporator sangat penting. Menjaga permukaan evaporator tetap bersih dan bebas dari embun beku memastikan unit dapat bertukar panas tanpa hambatan isolasi yang dapat menghambat kinerja.
3. Diferensiasi Suhu Optimal: Mempertahankan perbedaan suhu 8°C hingga 10°C antara zat pendingin dan udara di sekitar evaporator akan memfasilitasi perpindahan panas yang efisien tanpa membebani sistem secara berlebihan.
4. Peningkatan Tekanan Hisap: Tekanan hisap yang lebih tinggi di dalam evaporator berkorelasi dengan peningkatan kapasitas dan peningkatan efisiensi dari unit kondensasi, sehingga memungkinkan sistem bekerja secara optimal.
5. Manajemen Kelembaban Terkendali: Evaporator harus dirancang untuk meminimalkan ekstraksi uap air. Dengan melakukan hal ini, sistem mempertahankan tingkat kelembapan yang lebih tinggi yang penting untuk menjaga penampilan, kadar air, dan berat barang yang mudah rusak, seperti makanan.

Evaporator dalam Sistem Chiller

Sistem pendingin, yang merupakan bagian integral dari berbagai aplikasi industri dan komersial, sangat bergantung pada efisiensi evaporator. Di antara tipe yang umum, dua tipe utama adalah evaporator cangkang dan tabung dan evaporator cangkang dan koil—yang terakhir sering digunakan pada pendingin berpendingin udara tertentu.

Evaporator Shell dan Tabung

KeuntunganCrankcase kompresor pendingin memiliki refrigeran di bawah tekanan hisap.

• Mereka menunjukkan kemampuan perpindahan panas yang luar biasa, berkat luas permukaan yang disediakan oleh tabung.
• Kekokohan adalah fitur utama yang memungkinkannya menangani perbedaan tekanan yang signifikan dan kondisi pengoperasian yang sulit.
• Perawatan, termasuk pembersihan dan inspeksi, difasilitasi oleh desainnya, yang sering kali dilengkapi bundel tabung yang dapat dilepas.

KekuranganCrankcase kompresor pendingin memiliki refrigeran di bawah tekanan hisap.

• Evaporator ini berukuran besar sehingga membutuhkan lebih banyak ruang, sehingga mungkin tidak ideal untuk pengaturan kompak.
• Investasi awal bisa lebih tinggi, yang mencerminkan kompleksitas dan biaya material desain.
• Ada kerentanan terhadap kerak dan pengotoran, sehingga memerlukan perawatan rutin untuk memastikan pengoperasian yang optimal.

Evaporator Shell dan Coil

KeuntunganCrankcase kompresor pendingin memiliki refrigeran di bawah tekanan hisap.

• Desainnya yang ringkas menjadikannya cocok untuk pendingin berpendingin udara yang ruangnya terbatas.
• Seringkali lebih ekonomis dalam hal biaya dimuka jika dibandingkan dengan desain shell and tube.
• Dapat efektif dalam aplikasi yang menginginkan muatan refrigeran yang lebih rendah.

KekuranganCrankcase kompresor pendingin memiliki refrigeran di bawah tekanan hisap.

• Biasanya efisiensi perpindahan panas lebih rendah dibandingkan desain shell and tube.
• Mungkin tidak mudah dibersihkan dan dirawat karena desainnya yang melingkar.
• Bisa jadi kurang tahan lama, terutama jika kumparannya tidak cukup terlindungi atau terbuat dari bahan yang tahan banting.

Jenis Pendingin yang Cocok

• Untuk Evaporator Shell dan Coil: Desainnya yang ringkas dan muatan refrigeran yang lebih rendah menjadikannya cocok untuk pendingin berukuran kecil. Pendingin berpendingin udara sering kali menggunakan evaporator ini, sehingga mendapatkan manfaat dari sifat hemat ruang dan efisiensi biayanya.

• Untuk Evaporator Shell dan Tabung: Mengingat efisiensi dan daya tahannya, evaporator ini sangat cocok untuk aplikasi skala menengah hingga besar, menjadikannya pilihan tepat untuk pendingin berpendingin air yang memerlukan pendinginan stabil dan berkapasitas tinggi.

Kesimpulan

Dalam siklus pendinginan, pemilihan evaporator sangatlah penting. Evaporator cangkang dan tabung adalah tulang punggung pendingin berpendingin air dalam aplikasi yang lebih besar, menawarkan perpindahan panas yang tinggi dan ketahanan. Sebaliknya, evaporator cangkang dan koil dirancang untuk kebutuhan kompak pendingin berpendingin udara yang lebih kecil. Pemilihan di antara keduanya bergantung pada skala sistem, kebutuhan efisiensi, dan keterbatasan ruang, yang menekankan peran penting evaporator dalam kinerja sistem pendingin.