Refrigerator Akustik

Sebuah sistem pendingin masa depan

Dewasa ini kebutuhan akan energi semakin meningkat. Krisis energi sudah menjadi isu hangat di dunia saat ini. Hal ini terjadi akibat semakin menipisnya energi fosil yang notabene menjadi tulang punggung energi dunia. Untuk mengatasi hal tersebut diperlukan suatu inovasi teknologi untuk mencari energi yang terbarukan, dan juga dengan melakukan penghematan energi.

Sistem pengkondisian suatu ruangan merupakan salah satu contoh ketidakefisienan energi dan pemborosan energi, hal ini dikarenakan hampir sebesar 70% energy yang digunakan (contoh kasus di suatu mall di bandung) digunakan untuk sistem pengkondisian ruangan alias pendinginan. Sistem pengkondisian ruangan konvensional seperti yang digunakan dalam contoh diatas memang tidak efisien, mahal, serta dapat memicu emisi gas rumah kaca. Saat ini, Terdapat suatu teknologi alternatif dalam pengkondisian ruangan yang tidak mahal, serta ramah lingkungan yang disebut thermoacousics refrigerator.

Thermoacoustics refrigeratoratau refrigerator termoakustik merupakan refrigerator yang menggunakan suara sebagai suatu komponen dalam proses pemindahan panas. Sifat-sifat termoakustik sudah dikenal sejak lama, seorang ilmuwan Inggris, Lord Rayleigh pada tahun 1887, talah meneliti efek tersebut. Dalam bukunya “The thory of Sound” dia mendeskripsikan kemampuan suara untuk menghasilkan perbedaan panas. Penelitian ini tidak berlanjut hampir sekitar 80 tahun, hingga pada akhirnya pada tahun 1969, ketika seorang ilmuwan bernama Rott melakukan riset terkait termoakustik.

Refrigerasi merupakan suatu metode pendinginan ruangan di bawah suhu lingkungannya. Pada dasarnya refrigerasi berdasar pada 2 prinsip utama termodinamika. Pertama, temperatur fluida akan meningkat jika fluida tersebut terkompress (tertekan), begitu pula sebaliknya, jika fluida tersebut terekspansi, maka temperature fluida tersebut akan turun. Kedua, ketika 2 substansi yang berbeda suhu berhubungan secara langsung (kontak), maka temperature akan mengalir dari substansi bersuhu tinggi ke substansi bersuhu rendah. Pada refrigerasi konvensional, pompa panas (heat pump) digunakan untuk memindahkan panas dalam skala makro, sedangkan pada termoakustik, digunakan gelombang suara untuk mengkompresi partikel gas, yang pada akhirnya dapat memindahkan panas, yang terdapat dalam tabung termoakustik.

Prinsip dasar Termoakustik berdasarkan bahwa gelombang suara dapat menekan partikel udara. Sebagai contoh, dalam proses penghantaran suara, suara dihantarkan melalui tumbukan antar molekul udara, tumbukan ini akan mengakibatkan adanya disturbance pada udara dan mengakibatkan adanya interferensi konstruktif maupun interferensi destruktif. Interferensi konstruktif akan menyebabkan molekul gas terkompresi, sedangkan interferensi destruktif mengakibatkan molekul gas terekspansi. Untuk mengontrol disturbance ini terdapat metode yaitu dengan menggunakan gelombang berdiri (standing waves). Gelombang berdiri dapat kita temui dalam kehidupan sehari-hari, misalnya pada petir, cahaya, ataupun suara. Pada tabung tertutup, kolom udarastack

  1. memperlihatkan pola gelombang berdiri, hal ini terjadi ketika gelombang ini berbalik setelah menabrak  ujung tabung. Ketika hal ini terjadi, maka gelombang ini berinterferensi secara konstruktif, menghasilkan gelombang berdiri.   Gelombang ini menyebabkan medium bervibrasi.

Komponen termoakustik refrigerator adalah :

  • Tabung resonansi
  • Regenerator stack
  • Loudspeaker
  • Penukar panas
  • Gas

gbr1

Hal terpenting dalam refrigerator temoakustik adalah adanya tumpukan-tumpukan (stack). Stack terdiri dari area tertutup yang berjumlah banyak yang tersusun secara pararel pada tabung resonator. Stack ini berguna sebagai medium untuk perpindahan panas ketika gelombang suara melintasi tabung. Stack pada umumnya terbuat dari material ceramics yang mempunyai konduktivitas panas rendah.

Untuk meningkatkan keefektifan dalam memperbesar transfer panas, maka yang dapat dilakukan adalah memperluas bidang penyerapan, dalam hal ini bagian tabung atas. Selain itu untuk meningkatkan transfer panas maka gas dalam tabung dapat diganti dengan helium. Helium merupakan gas yang mendekati sifat gas ideal, dan memiliki konduktivitas panas yang baik, oleh karena itu helium dapat meningkatkan efektifitas transfer panas. Meskipun demikian, helium biasa digunakan untuk aplikasi refrigerator termoakustik tingkat lanjut, karena terdapat persyaratan yang harus dipenuhi.

Termoakustik sederhana mampu membuat perbedaan panas sekitar 15 oC, bahkan jika komponen refrigerator termoakustik ini dilengkapi dengan heatsink, maka perbedaan panas yang terjadi dapat encapai 22 oC. Hal ini tentu sangat menjanjikan jika diaplikasikan dalam kehidupan sehari-hari, bahkan menggantikan refrigerator konvensional.

gbr2

gbr3

Dengan menggunakan refrigerator termoakustik, terdapat beberapa keuntungan yang didapat, antara lain,

  • Mengurangi emisi gas rumah kaca
    • Karbon dioksida
    • Gas refrigerant
    • Konsumsi energy yang rendah, relative terhadap refrigerator konvensional

Refrigerator termoakustik ini dapat diaplikasikan dalam berbagai bidang, diantaranya pada industry makanan, sector energy, bahkan dipakai dalam pesawat luar angkasa.

Kesimpulan

ü  Merupakan refrigerator yang simple,

  • Tidak mahal untuk membuatnya

ü  Dapat diaplikasikan dalam berbagai area

  • Industri makanan
  • Sektor energy
  • Pesawat antariksa

ü  Ramah Lingkungan

  1. No trackbacks yet.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: