Proses Penguapan Dalam Pipa Evaporator
Pada
proses pengolahan tebu menjadi gula salah satu tahap yang dilalui
adalah proses evaporasi menggunakan evaporator. Pada proses ini nira
jernih (clear juice) akan di pekatkan konsentrasinya dengan
cara penguapan. Pada saat ini hampir semua pabrik gula menggunakan
evaporator Robert (tipe kalandria), gambar 1,
dimana nira akan dialirkan dalam pipa dan dipanaskan dengan uap.
Kalandria terdiri dari pipa-pipa vertical dengan panjang 2 s.d. 3 m,
dilengkapi dengan pipa sirkulasi di bagian tengah. Robert evaporator
termasuk climbing film evaporator, dimana nira didalam pipa yang
dipanaskan oleh uap akan naik sepanjang dinding pipa dan membentuk
lapisan film tipis sehingga air dalam nira menguap.
Berikut adalah proses penguapan nira dalam dinding pipa calandria
Apabila kedalam pipa vertikal diisikan air, kemudian dipanasi dengan uap dari luar maka terjadi hal-hal sebagai berikut :
Mula-mula dinding luar pipa menjadi panas dan melekatlah titik-titik kondensat dari uap pemanas yang mengembun, gambar 2.
Titik-titik kondensat semakin bertambah besar dan pada suatu saat,
karena massanya akan bergerak kebawah serta berkumpul pada dasar bejana
pemanas. Sebelum titik-titik kondensat meninggalkan tempat melekatnya di
dinding pipa, maka akan membentuk “lapisan air” yang berfungsi sebagai
isolasi panas. Keadaan tersebut sangat merugikan ditinjau dari proses
perpindahan panas sehingga suatu sistem yang dapat menghalau secepatnya
titik-titik kondensat tadi akan sangat menguntungkan.
Energi panas merambat kedalam dan
akhirnya memanaskan air di dalam pipa. Dengan lebih tingginya suhu
lapisan air yang dekat dinding pipa, maka terjadilah perbedaan massa
jenis antara lapisan air di bagian tengah pipa dengan lapisan-lapisan
air yang dekat dinding pipa sehingga terjadilah sirkulasi, gambar 3.
Sirkulasi air tersebut menguntungkan
karena membantu konveksi panas. Beberapa saat setelah suhu lapisan air
terluar mencapai titik didih, timbullah gelembung-gelembung uap kecil
yang menempel pada dinding dalam pipa. Gelembung tersebut untuk beberapa
saat masih tetap melekat sampai pada suatu saat gaya keatas (Hukum
Archimedes + gerakan sirkulasi) mampu melepaskannya. Gelembung-gelembung
uap kecil bergerak keatas, bertabrakan satu dengan yang lainnya,
masing-masing pecah dan membentuk gelembung baru yang lebih besar dan
bergerak keatas sambil mendorong air. Dengan kata lain gelembung besar
bekerja seolah-olah seperti katup pada pompa.
Kejadian tersebut menguntungkan karena
konveksi menjadi lebih baik akibat turbulensi air yang meningkat.
Gelembung – gelembung besar umumnya terbentuk pada daerah yang dekat
dengan permukaan air, sehingga di daerah dekat dasar pipa turbulensi air
kurang kuat, gambar 4.
-
- Gambar 1, Evaporator Type Robert
- Gambar 2
- Gambar 3
-
- Gambar 5
-
- Gambar 6
Apabila yang dipanaskan adalah nira,
terjadi beberapa perbedaan. Nira merupakan larutan gula tidak murni
dalam air, sehingga tegangan permukaan nira tidak sama dengan air (lebih
besar). Apabila nira dipanaskan akan terbentuk buih pada permukaan
nira, Buih tersebut terjadi dari banyak gelembung – gelembung uap nira
yang diselimuti oleh selaput (film) nira, gambar 5.
Tebalnya buih merupakan hambatan baru
bagi terlepasnya uap nira ke atas. Gelembung-gelembung uap nira dalam
buih tidak akan terlepas apabila selaput gelembung belum pecah. Pecahnya
selaput gelembung terjadi apabila tekanan uap nira dalam gelembung
mampu mengatasi tekanan udara di luar gelembung ditambah tegangan
permukaan selaput nira.
Guna memperbesar tekanan uap nira dalam
gelembung maka dilakukan pemanasan, sehingga gelembung-gelembung dalam
buih berubah menjadi besar serta merambat keatas dan disebut selaput
memanjat (climbing film), gambar 6.
Seandainya pemanasan dihentikan sebentar
sehingga pipa mendingin akibat radiasi panas, maka selaput memanjat
akan menipis lagi. Sebaliknya apabila pemanasan dilanjutkan maka tekanan
uapnya akan bertambah dan gelembung yang terbentuk akan pecah sehingga
terlepaslah uap nira. Dengan kata lain pecahnya gelembung dalam climbing film merupakan salah satu syarat untuk proses penguapan nira.
Sumber : http://www.risvank.com/2012/01/04/proses-penguapan-dalam-pipa-evaporator/
Tidak ada komentar:
Posting Komentar