RANCANGANTERMAL EVAPORATOR TIPE SHELL AND TUBE UNTUK APLIKASI RSW

Metode pendinginan refrigerated seawater (RSW) adalah salah satu metode untuk mengurangi kemunduran mutu ikan selama transportasi dan penanganan ikan di atas kapal.Sistem RSW memiliki beberapa kelebihan seperti kerusakan fisik ikan yang relatif kecil serta suhu yang lebih stabil dan merata. Komponen RSWmeliputirefrigeran/freon, kompresor, kondensor, katupekspansi, evaporatordan sirkulasi airdinginRSWpada palka. Komponenyang berfungsi untuk pendinginan air RSW adalah evaporator. Perancangan evaporator yang tepat di kapal diperlukan sehingga efisien serta mudah dalam pemasangan dan penggunaan/perawatan. Evaporator merupakan komponen penting mesin pendingin yang berfungsi untuk mendinginkan beban pendinginan dan terjadi evaporasi refrigeran. Pada perencanaan evaporator ini digunakan evaporator untuk pendinginan air laut yang kemudian digunakan untuk mendinginkan beban pendinginan. Proses evaporasi refrigeran terjadi di dalam evaporator dengan adanya penyerapan kalor dari pendinginan air laut. Refrigeran yang berfase cair mengalami evaporasi dan berubah menjadi fase gas pada kondisi temperatur konstan, tetapi terjadi pula proses superheating.

Dalam pemilihan jenis evaporator, faktor-faktor yang perlu dipertimbangkan dalam perancangan evaporator adalah laju perpindahan panas permukaan evaporator, metode penyuplaian refrigeran cair ke evaporator, kebocoran refrigeran, ukuran dan berat yang disesuaikan dengan ruang/ukuran mesin,efek pengotoran dan korosi pipa evaporator,biaya dan keamanandan perawatan evaporator.Rancangan evaporator untuk aplikasi RSW yang sudah ada yaitu evaporator tipe bare tube dan  tipe shell&tube.Evaporator tipebare tubeadalah evaporator berbentukpipa polosyang dipasang pada sekelilingdinding palka. Tipebanyak digunakan karena mudah dalam pemasangan,dapat mendinginkan air dan udara dalam palka namun pipa mendapatkan tekanan dari beban ikan ikan sehingga ada potensi bocor.Tipeshell and tubeberupatabung(shell) yang di dalamnya adapipa,airRSW di dalam shelldidinginkan oleh freon di dalam pipa.Komponen evaporator shell and tube terdiri dari komponen utama pipa di dalam, shell, tube sheet/penempat pipa, baffle/sekat, partisi aliran pipa, sisi masuk dan sisi keluar fluida, head/penutup depan dan belakang, serta support/komponen pendukung. Evaporator tipe shell and tubedigunakan dengan pertimbangan sebagai berikut :

a.   Luas permukaan yang dibutuhkan kecil.

b.   Penempatan evaporator horizontal terhadap kapal.

c.   Koefisien perpindahan panasnya besar.

d.   Dilihat dari konstruksinya lebih sederhana, sehingga perawatan cukup mudah dan murah, dapat juga dilakukan secara kimiawi.

Salah satu perancangan termal evaporatorshell and tubeantara lain disampaikan olehFauzi tahun 2017yang dimuat dalamProsidingSemnaskan UGM Tahun 2017, terdiri dari beberapa tahapan yaitu menentukan konsep desain RSW, menentukan/menghitung beban pendinginan, melakukan analisis siklus pendinginan, dan melakukan perancangan termal evaporator. Beban awal pendinginan RSW pada kapal 10-15 GT dengan kapasitas ikan sampai 1,3 ton adalah sebesar 4,07 kW berdasarkan penelitian Widianto et al (2016) ditambahdenganbeban sirkulasi pompa air laut. Fluida yang didinginkan adalah air laut (salinitas 3,5%). Perancangan termal evaporator menggunakan metode Kern. Rancangan  konsep sistem RSW dengan siklus refrigerasi kompresi uap sepeti  pada Gambar 1.

 

Gambar 1. Skema konsep aplikasi RSW

Sistem kompresi uap mendinginkan air laut yang ditargetkan sampai suhu -1 ºC, selanjutnya air laut dingin disirkulasikan untuk mendinginkan ikan di dalam palkah. Sistem kompresi uap yang merupakan siklus aliran refrigeran terdiri dari komponen utama evaporator, kompresor, kondensor, dan katup ekspansi (Arora, 2006). Evaporator berfungsi untuk menyerap panas air laut sehingga menjadi dingin, terjadi penyerapan panas oleh refrigeran . Kompresor untuk menaikkan tekanan refrigeran pada tekanan yang ditentukan. Kondensor untuk membuang panas sampai suhu yang ditentukan. Sedangkan katup ekspansi berfungsi untuk menurunkan tekanan. Dengan turunnya tekanan, maka suhu refrigeran juga turun sesuai yang ditargetkan. Refrigeran (fluida pendingin) yang dinilai cocok untuk aplikasi sistem refrigerasi diatas kapal adalah refrigeran - 22(R-22). R-22 paling tepat digunakan karena memiliki titik uap yang rendah -40,8 ⁰C, kalor laten lebih tinggi, murah dan mudah didapat, tidak beracun, mudah terdeteksi jika mengalami kebocoran, aman digunakan serta tidak mudah terbakar.

Hasil rancangan evaporator yang dihasilkan berupa shell&tube 4 pass dengan luas permukaan perpindahan panas 1,015 m², diameter shell 150 mm dengan panjang 850 mm, serta pipa diameter 15,875 mm sejumlah 24 buah berbahan tembagadigambarkanseperti pada Gambar 2 dan 3.  Rancangan ini kompak dan fleksibel seingga dapat dipasang dengan baik pada kapal 10-15 GT. Selain itu pembersihan bagian dalam pipa dan shell juga mudah. Pemasangan evaporator yang dapat diposisikan horizontal juga lebih stabil di atas kapal. Rancangan evaporator shell and tube ini dapat menjadi salah satu alternatif yang dapat dipakai sebagai aplikasi RSW di atas kapal 10-15 GT. Bila dibandingkan dengan rancangan yang sudah ada yaitu jenis bare tube/pipa polos yang dipasang melingkari palka maka jenis shell and tube memiliki beberapa kelebihan antara lain lebih kompak, potensi kerusakan/kebocoran pipa lebih kecil karena tidak terkena beban ikan, ruangan palka lebih besar dan perawatan lebih mudah.

 Penulis : Ahmat Fauzi, Peneliti LRMPHP