BAB IITINJAUAN PUSTAKA

2.1 EvaporasiEvaporasi atau penguapan adalah proses perubahan wujud zat dalam keadaan cairan menjadi gas. Sebuah zat dapat menguap dalam salah satu dari dua cara yang ada, yaitu dengan berubah menjadi uap di permukaan, seperti ketika air menguap di tempat terbuka , atau dengan cara mendidihkan, yaitu dengan mengubah menjadi uap baik di dalam substansi maupun di permukaannya[1]. Sebuah padatan dapat menguap dengan pelelehan menjadi cairan, yang kemudian menguap; atau dengan mengubah langsung menjadi uap, atau sublimasi. Laju penguapan zat tergantung pada suhunya permukaan, tekanan, dan kelembaban.Rata-rata molekul tidak memiliki energi yang cukup untuk lepas dari cairan. Bila tidak cairan akan berubah menjadi uap dengan cepat. Ketika molekul-molekul saling bertumbukan mereka saling bertukar energi dalam berbagai derajat, tergantung bagaimana mereka bertumbukan. Terkadang transfer energi ini begitu berat sebelah, sehingga salah satu molekul mendapatkan energi yang cukup buat menembus titik didih cairan. Bila ini terjadi di dekat permukaan cairan molekul tersebut dapat menguap.

2.2.EvaporatorEvaporator merupakan sebuah alat yang berfungsi mengubah sebagian atau keseluruhan sebuah pelarut dari sebuah larutan dari bentuk cair menjadi uap[1]. Dua prinsip kerja dasar yang ada pada evaporator yaitu: untuk menukar panas dan untuk memisahkan uap yang terbentuk dari cairan[2]. 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 kondensor untuk diembunkan atau digunakan untuk peralatan lainnya[2]. Hasil atau produk yang diinginkan dari evaporator biasanya dapat berupa padatan atau larutan pekat (berkonsentrasi). Larutan yang sudah dievaporasi bisa saja terdiri dari beberapa komponen volatil (mudah menguap).Evaporator biasanya digunakan dalam industri kimia dan industri makanan.[1]

2.3 Jenis Evaporator[3]2.3.1 Berdasarkan KonstruksinyaBeberapa jenis evaporator berdasarkan konstruksinya yaitu:A. Horizontal Tube EvaporatorEvaporator ini merupakan jenis yang paling klasik dan sederhana , sehingga banyak digunakan untuk keperluan-keperluan kecil dengan teknologi sederhana. Evaporator ini tidak memberikan kondisi untuk terjadinya sirkulasi cairan, sehingga koefisien transfer panasnya rendah. Pengendapan kerak terjadi di luar pipa, sehingga sulit untuk dibersihkan. Berikut adalah skemanya.

B. Basket EvaporatorEvaporator jenis ini memberikan kondisi sirkulasi cairan yang baik, sehingga koefisien transfer panasnya besar, menjadikan perpindahan panas lebih efisien. Pengendapan kerak terjadi di dalam pipa sehingga lebih mudah dibersihkan. Berikut adalah skemanya.

C. Standard Vertical Tube EvaporatorPada jenis ini, cairan mengalir dalam pipa sedangkan steam pemanas mengalir di dalam shell. Cairan dalam tabung mendidih, uap yang timbul bergerak ke atas dengan membawa cairan. Sirkulasi aliran dalam pipa terjadi karena beda rapat massa yang terjadi karena perbedaan fasa antara fluida dalam pipa. Berikut ini adalah skemanya.

D. Long Tube Vertical EvaporatorUntuk memperbesar kecepatan sirkulasi cairan dengan harapan koefisien perpindahan panas semakin tinggi, pipa-pipa perpindahan panas dibuat lebih panjang. Aliran cairan, setelah masuk ruang uap untuk dipisahkan dengan uap yang terbentuk, kembali ke bawah di luar evaporator. Berikut adalah skemanya:

E. Vertical Tube Evaporator with Forced CirculationPada jenis ini, sirkulasi cairan untuk memperbesar koefisien perpindahan panas dibantu dengan pompa. Pipa tidak terlalu panjang. Sirkulasi berjalan cepat, sehingga larutan dalam evaporator lebih homogen. Adanya pompa membuat alat ini lebih mahal. Karena alliran keluar pipa cepat, maka pemisahan uap-cairan dalam ruang uap menajdi lebih sulit, sehingga diperlukan baffle, yang lebih baik dan ruang pemisah yang lebih besar di bagian atas. Berikut ini adalah skemanya.

2.3.2 Berdasarkan Jumlah EfeknyaDua jenis evaporator berdasarkan jumlah efeknya ,yaitu efek tunggal dan majemuk. Evaporator efek tunggal merupakan jenis evaporator dimana produk hanya melalui satu buah badan penguapan dan panas diberikan oleh satu luas permukaan panas saja.Di dalam proses penguapan dapat digunakan dua, tiga , empat , atau lebih badan penguapan dalam sekali proses, hal inilah yang disebut dengan evaporator efek majemuk. Penggunaan evaporator efek majemuk berpinsip pada penggunaan uap yang dihasilkan dari evaporator sebelumnya. Tujuan penggunaan evaporator efek majemuk adakah untuk menghemat energi panas secara keseluruhan hingga akhirnya dapat mengurangi biaya produksi. Keuntungan evaporator efek majemuk adalah penggunaan uap yang efisien. Uap bekas dari evaporator pertama , digunakan lagi untuk memanaskan pada evaporator kedua, kemudian uap bekas dari evaporator kedua digunakan lagi untuk evaporator berikutnya, dan begitu seterusnya hingga evaporator terakhir. Berikut ini adalah skema dari evaporator majemuk triple effects.

2.4 Efisiensi Evaporator[3]Efisiensi evaporator menandakan keidealan kinerja dari evaporator tersebut. Besar kecilnya efisiensi ini dipengaruhi banyaknya energi panas yang hilang dan banyaknya perpindahan panas yang terjadi pada evaporator(berkaitan dengan koefisien perpindahan panas). Semakin besar energi panas yang hilang, maka efisiensi akan semakin kecil dan semakin besar koefisien pindah panasnya maka efisiensi akan semakin besar. Oleh karena itu beberapa hal yang perlu diperhatikan antara lain:1. Gerakan fluida. Semakin cepat gerakan fluida dalam evaporator, makin besar juga nilai koefisien pindah panasnya, sehingga kecepatan transfer panas semakin tinggi.2. Kadar zat terlarut, umumnya viskositas larutan akan semakin tinggi. Hali ini akan mengakibatkan koefisien transfer massa menurun sehingga memperlambat perpindahan panas.3. Pada evaporator dengan konveksi alami, dimana gerakan fluida diakibatkan oleh beda suhu, maka koefisien perpindahan panas dipengaruhi oleh beda suhu. Semakin beasr beda suhu, semakin tinggi juga koefisien transfer panas.4. Penyebab terjadinya endapan perlu dicegah karena sangat mempangruhi perpindahan panas.5. Untuk bahan yang sensitif terhadap panas, maka suhu penguapan diusahakan rendah dengan cara menurunkan tekanan operasi. Selain itu, waktu tinggal juga diusahakan tidak terlalu lama6. Energi terbesar pada evaporator adalah untuk penguapan. Usaha penghematan panas perlu dilakukan agar efisiensi juga semakin besar. Salah satu caranya yaitu dengan menerapkan evaporator efek majemuk, dimana uap yang timbul dari evaporator digunakan kembali untuk pemanas evaporator berikutnya.