Sejarah Pipa Kalor / Heat Pipe

Pipa kalor adalah sebuah alat sederhana yang mempunyai konduktifitas termal yang sangat tinggi dan mampu menyalurkan panas dalam jumlah yang besar secara efisien dengan jarak yang jauh dalam berbagai macam variasi suhu tanpa memerlukan masukan berupa energi listrik.

 

Pada dasarnya pipa kalor berbentuk sebuah tabung yang didalamnya terdapat sumbu kapiler dan sejumlah kecil fluida misalkan air pada keadaan jenuh. Pipa kalor terdiri dari tiga bagian yaitu bagian evaporator pada salah satu ujung yang digunakan untuk menyerap panas untuk membuat fluida kerja dari pipa kalor tersebut menguap, bagian kondensor pada salah satu bagian lainnya sebagai tempat dari fluida kerja dikondensasikan dan panas dibuang  serta bagian adiabatis yaitu bagian yang terletak ditengah-tengah dari bagian kondensor dan evaporator merupakan tempat terjadinya pertukaran antara fluida dalam fase uap dan cair untuk melengkapi siklus tanpa perpindahan kalor yang siginifikan antara fluida kerja dan media disekitarnya. [1]. Selain dimanfaatkan sebagai sistem pendingin elektronik, pipa kalor juga banyak dimanfaatkan di berbagai bidang aplikasi. Pipa kalor banyak dimanfaatkan di berbagai bidang aplikasi untuk menemukan variasi temperatur dalam proses perpindahan kalor. Tingginya nilai konduktifitas termal dari pipa kalor membuat proses perpindahan kalor terjadi pada nilai efisiensi yang tinggi pada jarak yang besar. Hal ini menyebabkan pipa kalor banyak digunakan dalam sistem penyimpanan energi karena kesesuaian pipa kalor dalam proses perpindahan kalor dan operasi pasif yang terjadi. Metode unik dari proses operasi dari pipa kalor meliputi perubahan fase material membuat pipa kalor mempunyai nilai efisiensi yang lebih baik dibandingkan alat penukar kalor konvensional dalam banyak operasi termasuk stratifikasi suhu di dalam tangki penyimpanan air panas. Selain itu, pipa kalor juga dimanfaatkan dalam sistem solar kolektor yaitu untuk proses pemanasan air menggunakan energi termal matahari yang ditansfer oleh pipa kalor secara langsung dari matahari.[2].

Konsep pipa kalor pertama kali diutarakan oleh A.M. Perkins dan J.Perkins pada pertengahan 1800-an [3]. Dalam paten yang dimilki oleh A.M Perkins dan J.Perkins disebut sebagai tabung Perkins yang digunakan sebagai alat untuk menghantarkan panas dari tungku pembakaran menuju boiler. Tabung penghantar panas ini kembali dikembangkan oleh F.W. Gay pada tahun 1929 dan lebih dikenal dengan sebutan Thermosyphon. Tabung pemindah kalor terus dikembangkan, hingga pada tahun 1942 oleh R.S. Gaugler dari General Motor Corp [4] teknologi pipa kalor sebagai tabung pemindah kalor dipatenkan. Konsep yang diperkenalkan oleh Gauler mengenai pipa kalor (heat pipe) adanya struktur sumbu kapiler atau wick yang mampu memfasilitasi cairan dari kondensor ke evaporator dengan prinsip kapilaritas wick. Kemudian pipa kalor didemonstrasikan pertama oleh George Grover di Los Alomos National Laboratory pada tahun 1963 dan diumumkan pada jurnal Fisika tahun 1964. Patent dari Grover [5] diajukan atas nama USA Atomic Energy Commision pada tahun 1963, dengan nama “heat pipe”. Hal ini bertujuan untuk menjelaskan perangkat dasar dari heat pipe yang dipatentkan oleh Gougler. Grover mengatakan bagaimanapun juga bahwa suatu eksperimental yang dilakukan terhadap heat pipe dengan menggabungkan wire mesh wick dan sodium sebagai fluida kerja, hal ini harus tetap mencakup analisa secara teoritis. Dalam hal ini litium dan silver juga digunakan sebagai fluida  kerja dari heat pipe.

Selama tahun 1967 dan 1968, beberapa artikel sains telah diterbitkan pada beberapa media cetak dan banyak diantaranya berasal dari US. Ini menunjukkan bahwa semakin meluasnya area aplikasi heat pipe untuk pendingin elektronik, AC, engine dan lain-lain . Ini terungkap dengan berkembangnya heat pipe yang lebih fleksibel dan memiliki ukuran yang lebih kecil. Satu hal yang harus ditekankan pada heat pipe adalah bahwa heat pipe memiliki konduktivitas termal lebih bagus dibandingkan dengan konduktivitas termal  benda padat seperti tembaga. Heat pipe dengan fluida kerja air dan wick sederhana memiliki konduktivitas efektif yang nilainya lebih tinggi beberapa ratus kali dari batang tembaga dengan dimensi yang sama. Penelitian di Laboratorium Los Alamos dilakukan secara berkesinambungan pada tingkat lebih lanjut khususnya pada aplikasi di satelit, peluncuran pertama heat pipe berlangsung tahun 1967..

 Referensi :

[1] Hassam  Nasarullah  Chaudhrya,  Ben  Richard  Hughesa,  Saud  Abdul  Ghanib,” A review of heat pipe systems for heat recovery and renewableenergy applications”, Renewable and Sustainable Energy Reviews Volume 16, Issue 4, May 2012, Pages 2249–2259  

[2] Reay  D,  Kew  P.  Heat  pipes  – theory,  design  and  applications.  fifth  edition  Oxford OX2 8DP, USA: Butterworth-Heinemann; 2006

[3] King, C.R. Perkins’ hermetic tube boliers. Engineer, vol. 152, pp 405-406, 1931  

[4] Gaugler,Richard, Heat Transfer Devices, Dayton,Ohio:U.S. Patent Office, pp.4,2350348,1944  

[5] Gaugler, R.S. Heat Transfer Device. US Patent No. 2350348, Appl. 21 Desember 1942. Published 6 Juni 1944