Kondensasi

Kondensasi adalah proses melepaskan kalor dari suatu sistem yang menyebabkan uap (vapor) berubah menjadi cair (liquid). Kondensasi memainkan peranan yang penting di alam semesta, dimana kondensasi menjadi bagian penting dari siklus air, begitu pula perannya penting dalam industri. Proses kondensasi merupakan proses yang cukup komplek, yang terjadi dalam banyak contoh kasus.

Karena prosesnya yang beragam, proses kondensasi diklasifikasikan menjadi beberapa macam berdasarkan faktor-faktor yang mempengaruhinya:

1. Jenis kondensasi: homogenous, heterogenous, dropwise, film, atau direct contact.
2. Kondisi uap: satu komponen, banyak komponen dengan semua komponen mampu terkondensasi, banyak komponen beserta komponennya yang tidak mampu terkondensasi.
3. Geometri sistem: plane surface, external, internal, dan lain-lain.

Dari klasifikasi di atas sangat mungkin ada kategori dari metode klasifikasi yang berbeda terjadi overlaps, artinya pada kategori proses kondensasi yang satu masih berhubungan dengan kategori proses kondensasi yang lain. Diantara klasifikasi di atas, kondensasi berdasarkan jenisnya paling banyak digunakan.

           

Gambar 1. Jenis kondensasi (a) film, (b) dropwise condensation pada permukaan, (c) kondensasi homogen, atau pembentukan kabut sebagai hasil kenaikan tekanan karena ekspansi, (d) direct contact condensation.

Kondensasi homogen (homogenous) terjadi ketika uap didinginkan di bawah temperatur jenuhnya untuk menghasilkan droplet nucleation. Hal ini disebabkan oleh campuran dua aliran uap pada temperatur yang berbeda, pendinginan radiatif (memancar) pada campuran uap dan komponen uap yang tak terkondensasikan seperti pada pembentukan kabut (fog) di atmosfer, atau penurunan tekanan uap yang tiba-tiba.

Gambar 2. Kondensasi pada permukaan yang bersih dan kering

Pada kenyataannya, sebagian besar proses kondensasi adalah heterogenous, dimana droplet terbentuk dan muncul pada permukaan benda padat. Pendinginan uap yang cukup sangat dibutuhkan untuk memulai kondensasi ketika permukaannya halus dan kering. Kondensasi heterogen dapat memicu terjadinya jenis kondensasi film atau dropwise seperti pada gambar berikut.

 

Gambar 3. Kondensasi film dan butiran

Kondensasi butiran (dropwise condensation) terjadi ketika cairan kondensat jatuh membasahi permukaan dan membentuk lapisan (film). Kondensat membentuk butiran di sepanjang permukaan. Kondensasi butiran merupakan jenis perpindahan kalor yang paling efisien karena laju perpindahan kalor kondensasinya jauh lebih besar dibandingkan kondensasi film. Akumulasi dari butiran pada permukaan dapat memicu terbentuknya lapisan cairan (liquid film).

Kondensasi film merupakan jenis kondensasi yang umum terjadi pada kebanyakan sistem. Kondensat, dalam bentuk butiran, membasahi permukaan dan jatuh bergabung membentuk lapisan cairan yang saling menyatu. Lapisan cairan mengalir sebagai akibat gravitasi, gesekan uap, dan lain-lain. Kondensasi film paling banyak terjadi pada aplikasi keteknikan. Aliran cairan kondensat akan memunculkan fenomena seperti aliran laminer, aliran gelombang (wavy), transisi laminer-turbulen, dan butiran yang jatuh pada permukaan lapisan cairan.

Proses kondensasi film dan butiran keduanya termasuk kondensasi pada permukaan benda padat yang dingin. Pada kondensor, demikian pula heat exchanger, aliran fluida kondensasi dipisahkan dari aliran fluida pendingin dengan dinding pipa. Namun pada beberapa aplikasi, dua lairan fluida tersebut mengalami kontak secara langsung (direct contact) seperti pada percikan cair dingin lanjut (subcooled liquid sprays). Contoh lainnya adalah kondensor siklus Rankine terbuka, seperti pada kondensor direct-contact pada konsep konversi energi termal lautan. Kondensasi direct-contact sangat efisien karena selain tidak terjadi resistansi dinding, pada prakteknya dua lairan fluida dapat dicampur. Namun, aplikasi kondensasi direct-contact sangat terbatas karena kondensat dan pendingin bercampur.

Refrensi :

Ghiaasiaan, S.M., 2008, Two Phase Flow, Boiling, and Condensation in Conventional and Miniatur System, Cambridge University Press, Cambridge.