25 C
C f
1
1
2.6 Dimana
1
0,0054 [tanpa dimensi] adalah koefisien empirik. Pada persamaan 2.4, laju penguapan juga dipengaruhi oleh massa jenis fluida. Sementara massa
jenis juga dipengaruhi oleh konsentrasi dan temperatur fluida, yang dirumuskan dengan
1 ,
C T
C T
C T
2.7
Dimana
4
10 5
T
o
C adalah koefisien ekspansi thermal volumetrik dan
3
10 8
C
adalah koefisien ekspansi larutan Al-Kharabsheh dan Goswami,
2004. Panas jenis air laut juga merupakan fungsi dari temperatur dan konsentrasi
dan dapat dirumuskan dengan persamaan Mamayev, 1975:
2 2
4
10 5261
, 3
0162 ,
0049 ,
1 4186
, BT
AT C
C C
T C
p
2.8 Konstanta A dan B dirumuskan dengan
4 2
10 07765
, 4795
, 1
2506 ,
3
C
C A
dan,
6 2
10 0612
, 2084
, 1
8013 ,
3
C C
B 2.9
Laju panas penguapan di evaporator pada persamaan 2.3, dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:
e s
fg f
e
V T
h Q
2.10
Dimana
s fg
T h
adalah panas laten penguapan air laut, yang dapat dihitung dengan persamaan Incropera dan DeWitt, 1996:
273 36
. 2
3146 1000
T T
h
fg
2.4 Evaporative Cooling
Fenomena yang terjadi pada evaporator untuk mengevaporasikan sejumlah fluida kerja bukan hanya bergantung pada pemanas air listrik, namun lebih
bergantung pada fenomena evaporative cooling. Untuk lebih memahami mekanisme evaporative cooling, bayangkan
evaporasi air dari kolam renang ke udara. Asumsikan air dan udara bertemperatur sama pada kondisi awal. Jika udara bersaturasi humiditas relatif 100, maka
tidak akan ada perpindahan panas atau massa selama kondisi isotermal terjadi.
26
Namun apabila udara tidak bersaturasi humiditas relatif 100, maka akan ada perbedaan diantara konsentrasi uap air pada lapisan antara uap air dan udara yang
mana selalu tersaturasi dan posisi di atas lapisan tersebut lapisan batas konsentrasi. Perbedaan konsentrasi adalah gaya penggerak untuk perpindahan
massa, dan oleh karena itu perbedaan konsentrasi ini akan menggerakkan air ke udara. Akan tetapi air harus berevaporasi terlebih dahulu, dan untuk berevaporasi
air membutuhkan panas laten evaporasi. Pada kondisi awal, seluruh panas penguapan berasal dari air di dekat lapisan uap air
– udara karena tidak ada perbedaan temperatur diantara air dan sekitarnya sehingga tidak mungkin ada
perpindahan panas. Temperatur air yang dekat dengan permukaan harus turun sebagai akibat kehilangan panas sensibel, dimana juga menurunkan tekanan
saturasi sehingga terbentuk uap air pada lapisan air – udara.
Penurunan temperatur ini membentuk perbedaan temperatur pada bagian atas air dan juga diantara air dan udara sekitarnya. Perbedaan temperatur ini akan
menyebabkan perpindahan panas ke permukaan air dari udara dan bagian lebih dalam dari air, seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.19. Jika laju evaporasi
tinggi dan kebutuhan panas penguapan lebih tinggi daripada jumlah panas yang dapat disuplai dari bagian bawah air dan sekitarnya, kekurangan panas akan
disuplai oleh panas sensibel air pada permukaan, yang menyebabkan temperatur air pada permukaan akan jatuh lebih jauh. Fenomena ini akan berlangsung secara
kontinu hingga panas laten penguapan sama dengan laju perpindahan panas ke air pada permukaan. Saat kondisi tetap tercapai dan temperatur lapisan telah stabil,
keseimbangan energi pada lapisan tipis cairan pada permukaan dapat diberikan dengan rumus sebagai berikut.
atau 2.11
27
Gambar 2.17. Mekanisme Evaporative Cooling Yunus A. Cengel, 2002.
2.5 Computational Fluid Dynamics CFD
