Heat
Pipe adalah sebuah teknologi penghantaran panas dengan menggunakan pipa
berukuran tertentu yang berisi cairan khusus sebagai penghantar panas dari
ujung yang panas (evaporator)
ke ujung lain sebagai pendingin (kondensor). Pipa tersebut biasanya terbuat dari bahan
aluminium, tembaga atau tembaga berlapis
nikel. Pada
bagian dalam pipa terdapat wick sebagai saluran kembalinya fluida menuju
evaporator.
Cara kerja Heat Pipe
Ketika
cairan dalam pipa menguap, maka cairan menyerap kalor laten penguapan.
Perbedaan tekanan antara evaporator dan kondenser menyebabkan uap mengalir
melewati daerah adiabatik menuju kondenser yang mempunyai suhu lebih rendah. Disini
uap mengalami pelepasan kalor laten penguapan, dan akan mengkondensi membentuk
fase cair. Kemudian wick mengembalikan cairan tersebut menuju evaporator dengan
menggunakan prinsip kapilaritas hingga siklus terbentuk terus menerus secara
natural.
Pada
gambar dibawah ini menunjukan bahwa, evaporator yang berada pada salah satu
ujung menyerap kalor yang menyebabkan cairan menguap, sementara pada ujung yang
lain, kondenser melepas kalor yang menyebabkan uap mengembun. Pada bagian
adiabatik yang terletak diantara keduanya merupakan penghubung dimana fluida
kerja bersirkulasi. Adiabatik adalah keadaan dimana tidak terjadi (atau sangat
kecil, dapat diabaikan) perpindahan kalor ke atau dari lingkungan ke sistem.
Mekanisme Perpindahan Kalor
Komponen Heat Pipe
1.
Countainer
Logam
tube, biasanya terbuat dari tembaga atau aluminium. Memiliki
nilai konduktivitas termal yang tinggi. Pipa/tube
tersebut dapat
ditekuk, di pipihkan dan diratakan.
2.
Fluida
Kerja
Dapat berupa fluida dasar (air, helium, ethyleneglycol,
ethanol, dll) atau fluida campuran (nano fluida dll). Pemakaian fluida campuran harus merupakan suatu
fluida yang tidak menyebabkan deposit pada bagian dalam heat pipe yang dapat
mengurangi kinerja heat pipe secara keseluruhan. Jenis fluida kerja bergantung dari rentang
temperatur kerja dari aplikasi tersebut.
Dasar pemilihan
fluida kerja :
•
Kompabilitas dengan material heat pipe,
terdapat cairan tertentu yang dapat merusak material heat pipe sehingga heat
pipe harus didesain untuk menggunakan material tertentu.
•
Kestabilan suhu cairan akan mempengaruhi proses
penguapan pada cairan tersebut. Pada cairan tertentu dapat menguap pada suhu
tertentu juga, pada saat suhu cairan sudah mencapai titik
penguapan maka uap
panas tersebut akan
mengalir pada bagian pendinginan.
•
Keterbatasan dari material pipa dan wick pada
heat pipe.
•
Tekanan uap yang dihasilkan tidak terlalu tinggi
agar cairan tersebut dapat bekerja kembali pada suhu normalnya dan dapat
kembali ke bagian penyerapan panas untuk menyerap panas kembali.
•
Panas laten yang tinggi.
•
Konduktivitas
cairan yang tinggi
sehingga penyerapan dapat
berlangsung cepat dengan
aliran uap cairan yang minimal sehingga
penyerapan panas oleh cairan dapat berlangsung secara bergantian.
•
Viskositas uap.
•
Tegangan permukaan yang tinggi.
•
Fluida kerja masuk dalam rentang temperatur uap yang
diinginkan.
3.
Wick
Wick merupakan sebuah media yang
terpasang pada heat pipe yang difungsikan agar tercipta proses kapilaritas
sehingga fluida kerja mampu bersirkulasi secara natural didalam heat pipe. Dalam
hal ini wick mengalirkan fluida kerja dari kondenser agar kembali menuju
evaporator.
Efek penggunaan wick :
•
Pompa tekanan tinggi ; dengan pori-pori kapilaritas
yang kecil mengakibatkan tekanan kapilarita menjadi sangat besar sehingga mampu
mendorong cairan ke evaporator.
•
Permeability; dengan diameter pori yang lebih kecil
maka hambatan aliran dan penurunan tekanan pada aliran menjadi lebih kecil
sehingga keseimbangan antara tekanan kapilaritas terjadi.
•
Dengan meningkatkatnya kemampuan mentransfer kalor
maka delta T (perbedaan suhu) yg terjadi lebih kecil
