Ce diaporama a bien été signalé.
Nous utilisons votre profil LinkedIn et vos données d’activité pour vous proposer des publicités personnalisées et pertinentes. Vous pouvez changer vos préférences de publicités à tout moment.

Bahan Ajar Refrigerasi Dasar

Buku ajar saat semester 1, oleh Pak Windy

  • Identifiez-vous pour voir les commentaires

Bahan Ajar Refrigerasi Dasar

  1. 1. BA 09 KKRA1083 1 BUKU I BAHAN AJAR PANDUAN KULIAH DASAR REFRIGERASI Penyusunan Bahan Ajar Dalam Kurikulum Berbasis Kompetensi (Kurikuum 2007) ini dibiayai dari DIPA Politeknik Negeri Bandung Departemen Pendidikan Nasional Tahun anggaran 2009 Disusun oleh : Windy Hermawan Mitrakusuma NIP : 131 965 828 PROGRAM STUDI : TEKNIK PENDINGIN DAN TATA UDARA JURUSAN : TEKNIK REFRIGERASI DAN TATA UDARA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2009
  2. 2. HALAMAN PENGESAHAN 1. 2 Identitas Bahan Ajar a. Judul Bahan Ajar b. Mata Kuliah / Semester c. SKS (T-P) / Jam (T-P) d. Jurusan e. Program Studi f. Nomor Kode Mata Kuliah : : : : : : : Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi Dasar Refrigerasi 2 – 1 SKS / 4 – 3 Jam/minggu Teknik Refrigerasi dan Tata Udara Teknik Pendingin dan Tata Udara KKRA1083 Penulis a. Nama b. NIP c. Pangkat/Golongan d. Jabatan Fungsional e. Program Studi f. Jurusan : : : : : : Windy Hermawan Mitrakusuma 131 965 828 III/c Lektor Teknik Pendingin dan Tata Udara Teknik Refrigerasi dan Tata Udara Bandung, 30 September 2009 Mengetahui, Ketua KBK Penulis, Ir. Arda Rahardja Lukitobudi NIP : 131 754 148 Windy Hermawan Mitrakusuma NIP : 131 965 828 Menyetujui, Ketua Jurusan / Program Studi Markus, ST., MT NIP : 131 862 728 Panduan Kuliah Dasar Reffrigerasi i
  3. 3. KATA PENGANTAR PENULIS Alhamdulillah, puji syukur pada Yang Mahakuasa, pada akhirnya materi Bahan Ajar ini dapat saya rampungkan juga. Semenjak saya mengajar mata kuliah ini, sembilan belas tahun lalu, sampai saat ini masih juga saya dipercaya untuk menyampaikannya pada mahasiswa tingkat 1 di Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara – Politeknik Negeri Bandung. Mata kuliah ini telah beberapa kali mengalami pergantian nama mulai dari Refrigerasi 1, Dasar Refrigerasi, Refrigerasi Kompresi Uap dan sekarang Refrigerasi Dasar. Isinya masih berkisar tentang sistem refrigerasi kompresi uap. Rasanya baru kemarin saya mulai menyusun materi ini berdasarkan silabus yang diberikan. Sebagai arahannya, maka perlu dibuat Satuan Acara Perkuliahan (SAP), sehingga rencana perkuliahan selama satu semeseter dapat dicapai. Penyusunan materi inipun, dimulai dari catatan-catatan kecil yang menjadi bahan mengajar. Kemudian ketika itu overhead projector (OHP) menjadi alat yang memudahkan dalam penyampaian materi, saya pun mulai beralih menggunakan OHP. Demikian juga ketika komputer dan proyektornya menjadi sebuah alat yang bisa digunakan, saya pun mulai mempelajari power point sebagai alat presentasi dan mengajar. Memang kemudahan untuk mengajar saat ini sangat ditunjang oleh kemajuan teknologi. Dengan mengajar menggunakan media seperti ini, standarisasi dalam mengajar dapat dicapai karena pola mengajar dapat disamakan, apalagi bila harus mengajar kelas paralel. Dengan ketersediaan e-book, menyiapkan materi berbasi komputer ini menjadi sangat mudah, saya mendapatkan banyak bahan dari e-book dan juga scanner. Semoga mereka-mereka yang saya cuplik karyanya meridhai langkah saya ini. Sayapun merasa yakin, masih banyak kekurangan di sana sini, saran dan komentar akan sangat saya hargai. Bahan Ajar ini merupakan bahan presentasi kuliah Dasar Refrigerasi, yang dikemas sedemikian hingga dapat digunakan dan dipelajari layaknya suatu bahan ajar. Memang dalam beberapa hal Bahan Ajar ini tidak memenuhi standar yang ditentukan oleh pemrakarsa Bahan Ajar (yaitu Pembantu Direktur I), walaupun demikian diharapkan Buku ini dapat menjadi bahan bagi siswa dalam mengikuti perkuliahan. Selain untuk memudahkan pelaksanaan perkuliahan, juga dapat dipakai sebagai bahan bacaan dalam mempersiapkan diri sebelum perkuliahan dimulai. Terimakasih pada semua fihak yang telah membantu dalam penyiapan materi ini. Khususnya pak Apip Badarudin yang secara moril telah selalu mendorong saya untuk membukukan materi kuliah ini. Terimakasih saya ucapkan pada pak Arda Rahardja, yang selalu saya pancing untuk diskusi. Terimakasih juga untuk pak Triaji pangripto, pak Tandi dan rekan sejawat lainnya, yang banyak memberikan gambaran teknis tentang sistem refrigerasi kompresi uap. Bandung, Akhir September 2009 Windy Hermawan Mitrakusuma Panduan Kuliah Dasar Reffrigerasi ii
  4. 4. KATA PENGANTAR JURUSAN Ada beberapa faktor dalam penyelenggaran pendidikan agar didapat lulusan yang menguasai ilmu atau keterampilan yang diajarkan sesuai dengan kompetensi yang diharapkan. Pertama adalah kurikulum yang baik, kemudian fasilitas penunjang yang baik, penyelenggaraan Kegiatan Belajar Mengajar (KBM) yang baik, serta lingkungan akademik yang menunjang. Salah satu fasilitas penunjang KBM yang dapat disiapkan adalah adanya Bahan Ajar, yang mana akan sangat membantu dalam proses penyampaian ilmu pengetahuan atau keterampilan. Untuk itu, kami perlu bersyukur, karena Politeknik Negeri Bandung, dapat memberikan bantuan dari sumber dana DIPA, untuk kegiatan pembuatan Bahan Ajar ini. Untuk tahun anggaran 2009, Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara mendapat kuota sebanyak 4 judul Bahan Ajar. Kesempatan ini telah dimanfaatkan oleh beberapa pengajar yaitu : 1. Ade Suryatman Margana, Amd., ST. Pengajar mata kuliah Teknik Kerja Bangku dan Pemipaan (KBRA1053) 2. Ir. Arda Rahardja L, M.Eng. Pengajar mata kuliah Troubleshooting Sistem Refrigerasi dan Tata Udara (KBRA3013) 3. Muhammad Anda Falahuddin, ST., MT. Pengajar mata kuliah Kelistrikan RHVAC (KKRA1092) 4. Ir. Windy Hermawan M, MT. Pengajar mata kuliah Dasar Refrigerasi (KKRA1083) Dengan ini, kami mengucapkan terimakasih kepada pengajar yang telah memanfaatkan kesempatan ini. Dengan demikian, maka Bahan Ajar yang ada di Jurusan Teknik Refigerasi semakin bertambah. Mudah-mudahan dapat dimanfaatkan oleh mahasiswa dan juga siapa saja yang ingin mempelajarinya. Semoga dengan kegiatan ini, akan mendorong bagi staf pengajar lainnya untuk juga menulis dan menyiapkan Bahan Ajar bagi mata kuliah-mata kuliah lainnya. Semoga kegiatan ini menjadi bermanfaat bagi kita semua. Bandung, September 2009 Ketua Jurusan Markus, ST., MT. NIP : 131 862 728 Panduan Kuliah Dasar Reffrigerasi iii
  5. 5. DAFTAR ISI Halaman LEMBAR PENGESAHAN KATA PENGANTAR PENULIS KATA PENGANTAR JURUSAN DAFTAR ISI DESKRIPSI MATA KULIAH PETUNJUK PENGGUNAAN i ii iii iv x xi BAB I Pendahuluan Sistem Refrigerasi Sejarah Sistem Refrigerasi Sistem-sistem Refrigerasi Aplikasi sistem Refrigerasi Definisi Dasar Besaran dan satuan Massa Pengukuran Besaran Penting dalam Sistem Termal Tekanan Temperatur Pengukuran Kelembaban Udara Diagram Psikrometrik Tabel Konversi Satuan 1 2 3 4 4 11 18 19 22 24 25 26 BAB II Review Termodinamika dan Perpindahan Panas Review Termodinamika Sifat/tingkat keadaan Hukum Termodinamika Perubahan fasa air (padat-gas) Proses dalam termodinamika Proses Volume konstan Proses Tekanan konstan Proses Adiabatik Proses Temperatur konstan Proses Politropik Proses pada aliran fluida Diagram Moiller Review Perpindahan Panas Termodinamika vs Perpan Konduksi Kalor 28 29 29 31 34 34 35 35 36 36 37 38 39 41 41 42 Panduan Kuliah Dasar Reffrigerasi iv
  6. 6. DAFTAR ISI Konduksi pada dinding datar Dinding komposit seri-paralel Tahanan termal bentuk silinder Konveksi Kalor Konveksi Bebas Konveksi Paksa Radiasi Kalor Resume modus perpindahan Panas BAB III Siklus Refrigerasi Kompresi Uap Mesin Kalor Siklus Carnot Refrigerasi Carnot Kinerja Siklus Refrigerasi Carnot Prestasi/Kinerja Mesin Pendingin dan Pompa Kalor Siklus Refrigerasi Kompresi Uap Sederhana Proses di Evaporator Proses di Kompresor Proses di Kondensor Proses di Alat Ekspansi Siklus pada diagram P-h Contoh aplikasi Sistem Refrigerasi H. Kekekalan Energi pada siklus Kompresor Proses kompresi tidak isentropik Kondensor Ekspansi Evaporator Kinerja sistem Kalau EER itu apa ? Typical COP Efek Sub Cooled Efek Super Heated Penurunan Temperatur Evaporasi Kenaikan Temperatur Kondensasi Penggunaan Liquid to Suction Heat Exchanger (LSHX) Siklus Refrigerasi Sebenarnya Sistem Refrigerasi Kompresi Uap Multi Stage (bertingkat) Sistem Refrigerasi Kompresi Uap Cascade CoolPack Panduan Kuliah Dasar Reffrigerasi 43 47 48 51 52 52 55 57 58 60 61 61 62 64 66 66 67 67 68 69 71 71 72 72 73 73 74 75 76 81 82 83 83 84 85 86 88 89 v
  7. 7. DAFTAR ISI BAB IV KOMPRESOR Fungsi Kompresor Jenis Kompresor Kompresor Torak (Reciprocating) Sistem Silinder dan Piston Katup Suction dan Discharge Kompresor Putar (Rotary) Kompresor Sekrup (Screw) Kompresor Sentrifugal (Centrifugal) Kompresor Skrol (Scroll) Perbandingan Jenis Kompresor Kompresor Hermetik (Fully Welded Compresor) Kompresor Semi Hermetik (Semi Hermetic) Kompresor Open Type Pengaturan Putaran Katup Servis pada Kompresor Proses Kompresi (Torak) Efisiensi Volumetrik Piston Displacement Kompresor Rotary Sistem Pelumasan Kompresor 92 93 93 94 94 95 95 96 97 98 99 100 101 102 103 103 105 105 107 107 BAB V EVAPORATOR Fungsi Evaporator Jenis Evaporator Evaporator Berdasarkan Konstruksinya Penggunaan Evaporator Finned Evaporator (evaporator bersirip) Kapasitas Evaporator Koefisien Kalor Menyeluruh U LMTD pada evaporator Evaporator Konveksi Alami Evaporator Konveksi Paksa Evaporator Temperature Difference Pemilihan Evaporator Finned-Tube Evaporator Shell-and-Tube Evaporator Shell and Coil Evaporator Flooded Evaporator 110 111 111 112 113 113 115 116 116 120 120 121 123 123 125 126 126 Panduan Kuliah Dasar Reffrigerasi vi
  8. 8. DAFTAR ISI BAB VI KONDENSOR Fungsi Kondensor Jumlah Kalor Dilepas di Kondensor (Heat Rejection) Heat Rejection Factor Jenis Kondensor Air Cooled Condensor (Kondensor Berpendingin Udara) Beda temperatur di kondensor Condensing Unit Water Cooled Condenser Pengotoran pada Kondensor Jenis Water Cooled Condenser Kondesor Pipa Ganda Kondesor Shell and Tube Kondesor Shell and Coil Cooling Tower Air hilang di Menara pendingin Kinerja Menara Pendingin Jenis Cooling Tower Kapasitas Cooling Tower Evaporative Condenser 131 132 132 133 136 137 BAB VII ALAT EKSPANSI Fungsi Alat Ekspansi Prinsip Kerja Alat Ekspansi Pipa Kapiler Manual Valve Automatic Expansion Valve Thermostatic Expansion Valve (TXV) TXV – Internal / External Equalizer Tips Pemasangan Sensing Bulb TXV Electronic Expansion Valve (EEV) Low Side – Floating Valve High Side – Floating Valve 153 154 154 155 158 159 159 162 163 165 166 167 BAB VIII REFRIGERAN Fungsi Refrigeran Normal Boiling Point (NBP) Karakteristik Refrigeran Penamaan Refrigeran 169 170 171 171 172 Panduan Kuliah Dasar Reffrigerasi 138 141 142 143 144 144 145 146 147 148 149 150 150 151 vii
  9. 9. DAFTAR ISI Refrigeran Campuran Syarat Refrigeran (ideal) Kode Warna Refrigeran Pertimbangan memilih Refrigeran Perbandingan Refrigeran Refrigeran Sekunder Sistem Langsung & Tak Langsung Sistem refrigerasi tak langsung Perbandingan Refrigeran sekunder Titik beku Refrigeran sekunder Refrigeran dan Lingkungan Lapisan Ozon di Atmosfir Bumi Ozon Depletion Potential (ODP) Global Warming Potential (GWP) Pengganti Refrigeran Beralih ke Hidrokarbon Perbandingan Kinerja 175 176 177 178 179 180 180 181 182 183 184 185 188 190 194 195 197 BAB IX PEMIPAAN SISTEM REFRIGERASI Sistem Pemipaan Refrigeran Bahan Pemipaan Sambungan (fitting) Pengerjaan Pipa untuk Flare Kecepatan Refrigeran (rekomendasi) Ukuran Pipa Langkah-Langkah Instalasi Sistem Petunjuk Pemasangan Pipa Refrigeran Pemeriksaan Kebocoran Manifold Gauge Pompa Vakum dan pemvakuman Pengisian Refrigeran Pengisian fasa gas Pengisian fasa cair 199 200 200 201 201 203 203 204 204 207 211 212 214 215 216 BAB X KOMPONEN PENDUKUNG SISTEM REFRIGERASI Komponen Pendukung Alat kontrol : Liquid Receiver dan Accumulator 218 219 219 220 Panduan Kuliah Dasar Reffrigerasi viii
  10. 10. DAFTAR ISI Liquid to Suction Heat Exchanger (penukar kalor liquid suction) Filter Drier Sight Glass Solenoid Valve Evaporator Pressure Regulator Crankcase Pressure Regulator Condensing Pressure Regulator Oil Separator Check Valve Service Valve Strainer Starting Relay Defrost Timer Thermostat Pressurestat Pressurestat (LP / HP) Pressure Stat (HLP) Differential Pressure Control Safety Relief Valve Four-Way Valve Contoh Instalasi sistem refrigerasi Contoh Sistem & Kelistrikannya Sistem Kontrol 3 Evaporator DAFTAR PUSTAKA 220 221 222 222 223 223 224 224 225 225 226 226 227 227 229 230 230 231 231 232 232 234 234 236 LAMPIRAN Diagram Psikrometrik, Diagram P-h Garis Besar Program Pengajaran (GBPP) Satuan Acara Pengajaran (SAP) Panduan Kuliah Dasar Reffrigerasi ix
  11. 11. DESKRIPSI MATA KULIAH 1.1 Identitas Mata Kuliah Judul Mata Kuliah Semester / Tingkat Prasyarat Jumlah Jam/Minggu : : : : Dasar Refrigerasi 2/1 Termodinamika 4 jam/minggu 1.2 Ringkasan Topik/Silabus : Mata Kuliah ini membahas mengenai pengertian sistem refrigerasi; cara kerja sistem refrigerasi kompresi uap; jenis dan fungsi serta pemilihan : komponenkomponen utama sistem refrigerasi kompresi uap, komponen-komponen tambahan; pemilihan refrigeran, pemipaan sistem refrigerasi, efek yang terjadi dengan berbagai perubahan kondisi kerja, Pelumas kompresor, komponen kontrol sistem refrigerasi dan contoh-contoh aplikasi sistem kontrol refrigerasi. 1.3 Kompetensi Yang ditunjang : 1. Mengoperasikan Peralatan Sistem Refrigerasi (Kompetensi 1.1) 2. Melakukan Perawatan, Perbaikan dan Troubleshooting Sistem Refrigerasi (Kompetensi No. 2.1) 3. Menginstalasi Mekanik Refrigerasi Dan Tata Udara (Kompetensi No. 3.1) 4. Menginstalasi Refrigerasi (Kompetensi No. 3.2) 5. Memilih Komponen Sistem Refrigerasi Dan Tata Udara (Kompetensi No. 5.4) 1.4 Tujuan Pembelajaran Umum Setelah mengikuti mata kuliah ini, mahasiswa mampu menjelaskan dan mengidentifikasi komponen sistem refrigerasi dan menjelaskan cara kerja dari sistem refrigerasi kompresi uap. 1.5 Tujuan Pembelajaran Khusus 1. Mahasiswa mampu menjelaskan cara kerja sistem refrigerasi dan menggambarkan sistem pada diagram P-h. 2. Mahasiswa mampu menentukan langkah penginstalasian dan pengerjaan pemipaan sistem refrigerasi kompresi uap. 3. Dalam situasi praktik, mahasiswa dapat mengidentifikasi komponen dan menjelaskan kerja dari sistem refrigerasi kompresi uap. Panduan Kuliah Dasar Reffrigerasi x
  12. 12. PETUNJUK PENGGUNAAN 1. Pedoman Mahasiswa Bahan Ajar ini merupakan materi kuliah, yang dapat dipakai saat Pengajar menyampaikan materi perkuliahan. Dalam beberapa bab, terdapat tugas yang harus dikerjakan dan kemudian dikumpulkan. Materi ini dapat dilengkapi dengan catatn-catatan kecil (bila diperlukan) pada lembar/bagian yang kososng. 2. Pedoman Pengajar Pengajar agar menyampaikan materi sesuai dengan SAP yang telah ditentukan. Materi sudah dibuatkan dalam bentuk Modul Presentasi, dan beberapa disajikan dalam bentuk animasi, sehingga diharapkan siswa dapat lebih mudah memahami materi yang dijelaskan. Penggunaan Ilustrasi dalam Bahan Ajar Terdapat beberapa ilustrasi dalam Bahan Ajar Dasar Refrigerasi ini, yang diperoleh dari beberapa buku dan situs internet. Beberapa sumber buku ataupun URL internet tidak sempat penulis catat. Oleh karenanya penggunaan ilustrasi dalam Bahan Ajar ini diperkenankan dengan menyebutkan sumber buku atau URL-nya. Bila tidak ditemukan, akan lebih baik bila ilustrasi-ilustrasi tersebut, TIDAK disebutkan dari penulis. Beberapa ilustrasi merupakan buatan dari penulis sendiri, oleh karenanya semua ilustrasi tersebut dapat dipergunakan sebagaimana mestinya, sesui dengan etika yang berlaku. Panduan Kuliah Dasar Reffrigerasi xi
  13. 13. BAB I PENDAHULUAN BAB I Pendahuluan 1 Materi : Pendahuluan Jenis Sistem Refrigerasi Contoh Aplikasi sistem Refrigerasi Pengertian refrigerasi, Jenis sistem refrigerasi menurut metoda (Refrigerasi Mekanik dan non mekanik), Jenis sistem refrigerasi menurut aplikasinya (Refrigerasi domestik, transportasi, komersial, dan tata udara (industri/kenyamanan) Review Sistem Satuan Pengukuran Besaran Penting Dalam Sistem Refrigerasi : Tekanan dan Temperatur 2 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 1
  14. 14. BAB I PENDAHULUAN Sistem Refrigerasi Refrigerasi merupakan suatu proses penarikan panas/kalor dari suatu benda/ruangan sehingga temperatur benda/ruangan tersebut lebih rendah dari temperatur lingkungannya. Refrigerasi akan selalu berhubungan proses-proses aliran dan perpindahan panas. Dibutuhkan dasar pengetahuan Perpindahan Panas dan termodinamika. 3 WHM Dingin ???? Adalah suatu keadaan yang mana temperatur suatu benda lebih rendah dari temperatur lingkungannya. Bila terdapat beda temperatur akan terjadi perpindahan energi (kalor) 4 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 2
  15. 15. BAB I PENDAHULUAN Bagaimana Supaya Bisa Dingin ? Menghembuskan udara atau menyiramkan air hanya menghasilkan perasaan “dingin”, tapi tak membekukan. Untuk mendapatkan dingin, kita harus berada pada lingkungan atau dekat dengan benda yang lebih rendah temperaturnya. 5 WHM Sejarah Sistem Refrigerasi Penggunaan es untuk mendapatkan efek pendinginan. Pada abad XVIII, F. Turdor mengirimkan ratusan ribu ton es, -melalui kapal-, yang didapat dari sungai-sungai dan danau-danau di Inggris, ke Hindia Barat, Amerika Selatan, Persia, India. Tahun 1790, di Inggris, Thomas Harris dan John Long menemukan mesin refrigerasi pertama. Tahun 1834, di Inggris, Jacob Perkins menemukan mesin refrigerasi kompresi uap dengan fluida pendinginnya adalah ether. Tahun 1860, di Australia Dr. James Harrison mengembangkan mesin pendingin untuk pembuatan bir dengan menggunakan refrigeran Ether-belerang. Tahun 1824, Michael Faraday menenukan prinsip sistem absorbsi. Awal tahun 1890-an teknik refrigerasi sudah mulai berkembang. Tahun 1905, Gardner T. Voorhees, menenukan kompresor efek ganda. Thun 1910, Mesin refrigerasi domestik mulai muncul. Sejak tahun ini, Kompresor rotari, kompresor dua tingkat dan kompresor tiga tingkat mulai dikenal. Tahun 1913, JM Larsen memproduksi lemari es manual. Tahun 1918, Kelvinator memporduksi lemari es otomatis yang pertama di pasaran Amerika. Tahun 1928, Unit refrigerasi otomatis "Hermetik" yang pertama diperkenalkan oleh GE Tahun 1927 Electrolux, yang membuat unit refrigerasi absorbsi otomatis. Tahun 1930-an, sistem tata udara kendaraan bermotor mulai berkembang. Tahun 1941, Ferdinand Carre dari Perancis memperkenalkan pertama kali mesin absorbsi yang digerakkan oleh pemanas yang terdiri dari evaporator, generator, kondensor, absorber dari pompa. 6 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 3
  16. 16. BAB I PENDAHULUAN Sistem-sistem Refrigerasi Sistem refrigerasi mekanik; dimana akan ditemui adanya mesinmesin penggerak/dan alat mekanik lain : Refrigerasi sistem kompresi uap Refrigerasi siklus udara Kriogenik/refrigerasi temperatur ultra-rendah Refrigerasi siklus sterling. Sistem refrigerasi non mekanik, dimana tanpa menggunakan mesinmesin penggerak/dan alat mekanik lain. Refrigerasi thermoelektrik Refrigerasi absorbsi Refrigerasi steam jet Refrigerasi magnetic Heat pipe. Termoakustik 7 WHM Aplikasi Sistem Refrigerasi (1) Air-conditioning Provides human comfort for people in their own homes and in the workplace; affects the population distribution. Artificial Ice Recreation ice skating is provided all over the country, even in areas of warm climate. Brewing Industry Enables breweries to make uniform products all year round. Florists Enables people to send fresh flowers all year round. 8 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 4
  17. 17. BAB I PENDAHULUAN Aplikasi Sistem Refrigerasi (2) Hospitality Businesses Used by movie theaters, hotels, beauty salons, and restaurants to attract customers to their air-conditioned facilities. Meat-Packing Industry Permits year-round production; improved meat quality. Medicine Enables the transplantation of tissues and organs. Metalworking Industry Aids in the production of cutlery and tools. Morgue Enables the preservation of human bodies. Railway Car Enables the distribution of products on large-scale basis; created regional produce specialization; changed American diets. Textile Industry Used in mercerizing, bleaching, and dyeing. WWI Defense Application Refrigerated machines kept ammunition below the temperature at which high explosives became unstable. 9 WHM Aplikasi sistem Refrigerasi 1. 2. 3. 4. 5. Refrigerasi domestik Refrigerasi komersil Refrigerasi industri Refrigerasi transportasi Tata udara industri dan tata udara kenyamanan. 10 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 5
  18. 18. BAB I PENDAHULUAN Freezer 11 WHM Sistem Refrigerasi Domestik 12 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 6
  19. 19. BAB I PENDAHULUAN Sistem Refrigerasi Komersial (1) 13 WHM Sistem Refrigerasi Komersial (2) 14 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 7
  20. 20. BAB I PENDAHULUAN Sistem Refrigerasi Komersial (3) 15 WHM Sistem Refrigerasi Komersial (3) Display Cabinets Display Cabinets VT/AT VT/AT Upright Upright Island Type Island Type Special Type Special Type o •• Tropicalized (40 oC, 70% RH) Tropicalized (40 C, 70% RH) •• Non CFC & Hydrocarbon Refrigerant Non CFC & Hydrocarbon Refrigerant •• Thermometer & Optional Thermometer & Optional •• Unilever Worldwide Standard, 8 yrs Unilever Worldwide Standard, 8 yrs lifetime lifetime •• -20 –– (-28) oC -20 (-28) oC 16 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 8
  21. 21. BAB I PENDAHULUAN Sistem Refrigerasi Transportasi (1) 17 WHM Sistem Refrigerasi Transportasi (2) 18 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 9
  22. 22. BAB I PENDAHULUAN Sistem Refrigerasi Industri (1) 19 WHM Sistem Tata Udara (1) 20 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 10
  23. 23. BAB I PENDAHULUAN Definisi Dasar Besaran dan satuan Diambil dari internet : karya Christina Keller http://www.usd.edu/phys/keller.cfm 21 Massa Besaran kuantitatif dari benda yang menyatakan kelembaman (resistance to being accelerated) inertia Satuan kilogram Lb (pound) ons carat Besaran Pokok (Fundamental Quantity) 22 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 11
  24. 24. BAB I PENDAHULUAN Length Jarak antara dua titik extension in space units meter foot mile fathoms Besaran pokok (Fundamental Quantity) 23 WHM Time dimension of universe which determines sequence of events units seconds days months years fundamental unit 24 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 12
  25. 25. BAB I PENDAHULUAN Velocity how fast an object is moving and in what direction (vector) meters/second (m/s) miles per hour (mph) derived quantity 25 WHM Acceleration rate of change of the velocity of an object change in speed change in direction change in both Units m/s2 26 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 13
  26. 26. BAB I PENDAHULUAN Momentum product of mass and velocity light object moving fast can have same momentum as heavy object moving slowly units kg-m/s 27 WHM Force influence that causes a body to accelerate F = ma vector quantity Units Newtons pounds 28 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 14
  27. 27. BAB I PENDAHULUAN Pressure Force per unit area Units Newtons per square meter (N/m2) Pascal torr 29 WHM Kinetic Energy Energy associated with the movement of an object K = ½ mv2 Units Joules (kg-m2/s2) 30 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 15
  28. 28. BAB I PENDAHULUAN Potential Energy energy associated with the arrangement of a system of particles that exert a force on each other. Types Gravitational Elastic Electric 31 WHM Electrical Charge inherent physical property of subatomic particles protons (positive) and electrons (negative) not continuous value Units Coulombs 32 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 16
  29. 29. BAB I PENDAHULUAN Electrical Current Transfer of charge per unit time I = ∆q/∆t Units Ampere or amp (A) Fundamental quantity Unit of charge is derived quantity Coulomb 33 WHM Temperature Measure of the internal energy of an object determines the direction of heat flow when objects are placed in thermal contact 34 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 17
  30. 30. BAB I PENDAHULUAN Fundamental Quantities Temperature Mass kilogram mass of an international prototype in the form of a platinum-iridium cylinder kept at Sevres in France Kelvin Current Ampere current which produces a specified force between two parallel wires which are 1 meter apart in a vacuum Length meter distance light travels, in a vacuum, in 1/299792458th of a second. Amount mole 6.02 x 1023 of anything Time seconds length of time taken for 9192631770 periods of vibration of the cesium133 Luminous Intensity candela intensity of a source of light of a specified frequency, which gives a specified amount of power in a given direction 35 WHM Pengukuran Besaran Penting dalam Sistem Termal Tekanan Temperatur 36 Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 18
  31. 31. BAB I PENDAHULUAN Tekanan (1) Umum : Tekanan (P) Konversi Satuan Tekanan Force (F) 105 Pa Area (A) = 1 MPa 1 mm Hg Dimensi / satuan : = 1 bar = 10 bar (0oC) = 133,332 Pa 1 in H2O (4oC) = 249,082 Pa 1 Newton (N) 1 Atm = 1 m² (A) 1 Atm = 1 psi 1 Pascal (Pa) = = 101,325 kPa 1,01325 bar 6894,76 Pa 1N A = 1 m2 37 WHM Tekanan (2) Tekanan Atmosfir ( p = 101,325 ⋅ 1 - 2,25577 ⋅ 10 -5 ⋅ Z ) 5,2559 p = tekanan atmosferik [kPa] z = ketinggian dari permukaan laut [m] 38 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 19
  32. 32. BAB I PENDAHULUAN Tekanan (3) P Pabsolut Pgauge Patm= 0 gauge Pvakum 1 Atm = 76 cmHg = 101,3 kPa 0 absolut Pabsolut = Pgauge + Patm Low Pressure Gauge 39 WHM Tekanan (4) : Manifold Gauge Ke High Pressure Side / Discharge Compresor Ke Low Pressure Side / Suction Compresor Ke Vacuum Pump atau Tabung Refrigeran 40 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 20
  33. 33. BAB I PENDAHULUAN Prinsip manometer U Pengukuran tekanan dapat dilakukan dengan mengamati kesetimbangan gaya yang bekerja pada suatu pipa U (manometer U). P=ρgh 41 WHM Prinsip Kerja Pressure Gauge (1) Jenis Bourdon gauge 42 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 21
  34. 34. BAB I PENDAHULUAN Prinsip Kerja Pressure Gauge (2) 43 WHM Temperatur (1) Ukuran yang menyatakan potensi perpindahan panas. Celcius 100 o Kelvin 373 Fahrenheit 212 o Rankine 672 Air Mendidih pada 1 Atm 0o 273 32 o 492 Es membeku pada 1 Atm 0 0 Nol Mutlak 44 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 22
  35. 35. BAB I PENDAHULUAN Temperatur (2) Ukuran yang menyatakan potensi perpindahan panas. Kelvin Celcius TKelvin = tCelcius + 273 Fahrenheit Celcius 9 = tCelcius + 32 5 t Fahrenheit Celcius tCelcius 5 = (t Fahrenheit − 32) 9 Fahrenheit Rankin TRankine = t Fahrenheit + 460 45 WHM Latihan Tentukan : 25 oC = …. oF 89 oF = …. oC 95 oF = …. oC 6 oC = …. oF 110 oC = …. oF 45 oC = …. oF Jawab : 25 oC = 9/5(25)+32 = 77 oF 89 oF = 5/9(89-32) = 31,7 oC 95 oF = 5/9(95-32) = 35 oC 6 oC = 9/5(6)+32 = 42,8 oF 110 oC = 9/5(110)+32 = 230 oF 45 oC = 9/5(45)+32 = 113 oF 46 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 23
  36. 36. BAB I PENDAHULUAN Pengukuran Kelembaban Udara Dengan sederhana dapat dilakukan dengan menggunakan 2 (dua) termometer. termometer termometer Tdb Aliran udara Aliran udara Twb kasa Pengukuran Temperatur bola kering (dry bulb Temperatur = Tdb) dan Temperatur bola basah (wet bulb Temperatur = Twb) air 47 WHM Sling Psikrometer Berfungsi untuk mengukur kelembaban udara dengan mengukur temperatur tabung basah dan temperatur tabung kering. Pengukuran dilakukan dengan memutar sehingga kecepatannya 2-3 m/s (400-600 fpm) Tdb Twb 48 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 24
  37. 37. BAB I PENDAHULUAN Diagram Psikrometrik Rasio Kelembaban Entalpi Tdp % RH Twb Tdb 49 WHM Contoh Perhitungan (soal) Contoh Suatu tempat diukur temperatur tabung basah dan tabung keringnya, dan didapatkan : Tdb = 30 oC = 86 F Twb = 25 oC = 77 F Tentukan Kelembaban udara pada tempat tersebut 50 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 25
  38. 38. BAB I PENDAHULUAN Contoh Perhitungan (jawab) Tdp = 73 oC RH = 67 % 77 86 51 WHM Tabel Konversi Satuan Besaran Panjang Luas Volume Debit volume Massa Debit massa Volume Spesifik Rapat massa Kecepatan Tekanan Gaya Kerja/Energi Daya Dari inch (in.) foot (ft) ft2 in2 ft3 galon (US) ft3/min (cfm) gpm lb lb/min ft3/lb lb/ft3 ft/s mph mH2O (pd 4 oC) bar 1 atm lb ft.lb Btu Btu/h hp Ton.Ref (TR) Ke meter (m) meter (m) m2 cm2 m3 L m3/s L/s kg g/s m3/kg kg/m3 m/s m/s Pa Pa Pa N J J J/s (Watt) W W Dikalikan dengan 0,0254 0,3048 0,0929 6,4516 0,0283 3,785 0,000472 0,06309 0,45359 7,55987 0,062428 16,0185 0,00508 0,44704 9806,65 100000 101325 4,44822 1,355818 1055,06 0,293067 745,6999 3516,8 52 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 26
  39. 39. BAB I PENDAHULUAN Bacaan lebih lanjut Dossat Roy J. Principles of Refrigeration 2nd Ed. John Wiley & Son. Chapter 1 Arora CP. Refrigeration And Air Conditioning (in SI Unit). Tata McGrawHill. Chapter 1 53 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 27
  40. 40. BAB II REVIEW TERMODINAMIKA DAN PERPINDAHAN PANAS BAB II Review Termodinamika dan Perpindahan Panas 1 Materi : Review Termodinamika dan Perpindahan Panas Sifat / tingkat keadaan fluid Energi, entalpi, daya, kerja, debit. Proses-Proses dalam Termodinamika Diagram p-H, modus-modus perpindahan panas (konduksi, konveksi, dan radiasi) 2 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 28
  41. 41. BAB II REVIEW TERMODINAMIKA DAN PERPINDAHAN PANAS Termodinamika dan energi Termodinamika : Ilmu tentang energi Energy : kemampuan untuk melakukan perubahan Classical Thermodynamic (macroscopic) Statistical Thermodynamics (microscopic) Fluid Mechanics Heat Transfer 3 WHM Sifat/tingkat keadaan Sifat / tingkat keadaan adalah karakterisitik atau dari sistem yang dinyatakan dengan angka-angka. Massa Temperatur Tekanan Densitas (rapat massa) 4 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 29
  42. 42. BAB II REVIEW TERMODINAMIKA DAN PERPINDAHAN PANAS Sifat Extensive Sifat Extensive adalah sifat yang dapat dihitung berdasarkan jumlah atau besarnya (kuantitatif) dari keseluruhan sistem. Sifat ini bergantung pada ukuran dari sistem. Biasanya dinyatakan dengan huruf besar. Contoh : Volume, Mass, Berat 5 WHM Sifat Intensive Intensive adalah sifat yang tidak bergantung pada ukuran (massa atau volume) dari sistem. Biasa dilambangkan dengan huruf kecil. Contoh : Densitas, Temperatur 6 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 30
  43. 43. BAB II REVIEW TERMODINAMIKA DAN PERPINDAHAN PANAS Sifat m V T P ρ m/2 m/2 V/2 V/2 T T P P ρ Sifat Extensive Sifat Intensive ρ Sifat Ekstensif per satuan unit massa (atau dgn volume) akan menjadi sifat intensif 3 ⎛m ⎞ volume V ⎜ ⎟ Specific volume v = = ⎜ kg ⎟ mass m ⎝ ⎠ mass m ⎛ kg ⎞ ⎜ 3⎟ ρ= = densitas ⎜m ⎟ ⎝ ⎠ volume V WHM 7 Hukum Termodinamika Hukum 0 Termodinamika : panas mengalir dari temperatur tinggi ke temperatur rendah Hukum I Termodinamika : Energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan 8 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 31
  44. 44. BAB II REVIEW TERMODINAMIKA DAN PERPINDAHAN PANAS Hk. 0 Termodinamika Laju Perpindahan Panas bergantung pada beda temperatur 9 WHM Sistem dalam termodinamika W W Sistem Tertutup Fluida kerja masuk Sistem Terbuka Fluida kerja keluar Q Q Lapisan batas/ Boundary Lapisan batas volume atur / boundary 10 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 32
  45. 45. BAB II REVIEW TERMODINAMIKA DAN PERPINDAHAN PANAS Hk. I Termodinamika Kesetaraan Energi dalam bentuk panas dan kerja. Dalam sistem tertutup berlaku pula : δQ = dU + δW Setelah diitegrasi ∫ dQ = ∫ dW Q − W = U1 − U 2 Dalam sistem tertutup berlaku pula : W = ∫ pdV 11 WHM Percobaan Joule Temperatur air dalam bejana naik akibat sudu berputar saat beban turun. Konstanta kesetaraan energi (Proportionality constant) : 4.186 J/g- ºC 12 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 33
  46. 46. BAB II REVIEW TERMODINAMIKA DAN PERPINDAHAN PANAS Perubahan fasa air (padat-gas) 13 WHM Proses dalam termodinamika Proses Volume Konstan Proses Tekanan Konstan Proses Temperatur Konstan Proses Adiabatik Proses Politropik 14 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 34
  47. 47. BAB II REVIEW TERMODINAMIKA DAN PERPINDAHAN PANAS Proses Volume konstan Karena selama proses volumenya konstan, maka tidak ada kerja dilakukan (W=0) Q − W = U1 − U 2 Karena W = 0, maka : Q = U 2 − U1 Energi hanya digunakan untuk mengubah energi dalam saja. 15 WHM Proses Tekanan konstan Kerja yang dilakukan merupakan integrasi tekanan terhadap perubahan volume, sehingga W= dan karena maka ∫ pdV = p(V 2 − V1 ) Q − W = U1 − U 2 Q = U 2 − U 1 + p(V2 − V1 ) = H 2 − H1 Energi akan sama dengan perubahan entalpi dari sistem. 16 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 35
  48. 48. BAB II REVIEW TERMODINAMIKA DAN PERPINDAHAN PANAS Proses Adiabatik Proses adiabatik adalah proses dimana pada sistem tidak terjadi pertukaran kalor (tidak ada kalor yang masuk maupun keluar). Q = 0 Q − W = U1 − U 2 W = U 2 − U1 Kerja dilakukan adalah hasil dari perubahan energi dalam. 17 WHM Proses Temperatur konstan Kalor yang diberikan/diterima akan dipengaruhi dengan perubahan entropi dan temperatur, demkikian juga dengan kerja yang dilakukan. Q = ∫ Tds = T ( S 2 − S1 ) W = T ( S 2 − S1 ) − (U 2 − U 1 ) 18 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 36
  49. 49. BAB II REVIEW TERMODINAMIKA DAN PERPINDAHAN PANAS Proses Politropik Proses ini berlaku untuk semua gas yang memenuhi persamaan gas ideal pv = RT pV = mRT atau pV n = Konstan Akan berlaku pula : 2 2 W = ∫ pdV = Konstanta ∫ 1 1 dV Vn Tabel 2-1 Proses dengan berbagai indeks politropik n Proses 0 (tekanan konstan) 1 isotermal (temperatur konstan) k isentropik (entropi konstan) ∞ P2V2 − PV1 mR(T2 − T1 ) 1 W = 1 2 = 1− n 1− n isobarik isokhorik (volume konstan) 19 WHM Persamaan proses non aliran reversibel untuk fluida yang memenuhi persamaan gas ideal Proses Hukum dasar Volume konstan v = Konstan T Adiabatik cv ln T2 T1 c p (T2 − T1 ) c p ln T2 T1 p( v 2 − v1 ) atau R(T2 − R1 ) γ −1 γ ⎛v ⎞ = ⎜ 2⎟ ⎝ v1 ⎠ T2 ⎛ p2 ⎞ =⎜ ⎟ T1 ⎝ p1 ⎠ n −1 n ⎛v ⎞ = ⎜ 2⎟ ⎝ v1 ⎠ pv = konstan Perubahan entropi ⎛ dq ⎞ s2 − s1 = ∫ ⎜ ⎟ ⎝ T ⎠ rev 0 0 1−γ pv n = Konstan = C atau Isotermal cv (T2 − T1 ) pv γ = Konstan = C cp dimana γ = cv atau T2 ⎛ p2 ⎞ =⎜ ⎟ T1 ⎝ p1 ⎠ Politropik Kalor ditambahkan Q = (u2 − u1 ) + W = ∫ Tds 0 P = Konstan T Tekanan konstan Kerja dilakukan w = ∫ pdv 1− n R(T2 − T1 ) 1− n R ⎞ ⎛ ⎟ (T2 − T1 ) ⎜ cv + ⎝ 1 − n⎠ cv ln T2 v + R ln 2 T1 v1 atau c v ln RT .ln v2 v1 T ( s2 − s1 ) p2 v + R ln 2 p1 v1 − R ln p2 p1 Disalin dari [arora] 20 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 37
  50. 50. BAB II REVIEW TERMODINAMIKA DAN PERPINDAHAN PANAS Proses pada aliran fluida • W • m , v1, p1 u1, T1 C1 z1 Sistem Terbuka • Q • m , v2, p2 u2, T2 C2 z2 grs. acuan Dalam keadaan mantap (steady) [( Q − W = m[( h • • • • • ) ( • 2 Q − W = m u2 + pv 2 + 1 C2 + gz 2 − u1 + pv1 + 1 C12 + gz1 2 2 2 − h1 ) + 1 2 (C 2 2 )] ] ) − C12 + g( z 2 − z1 ) 21 WHM Fenomena alam yang menarik Temperatur saturasi fluida (titik didih) akan turun bila tekanan yang dialaminya turun. (Demikian juga sebaliknya) 22 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 38
  51. 51. BAB II REVIEW TERMODINAMIKA DAN PERPINDAHAN PANAS Diagram Moiller Adalah diagram yang menyatakan sifat-sifat refrigeran/fluida. Jenis : bisa P-v atau T-s atau P-h, dll. Di lingkup Refrigerasi, penggambaran dan analisis sistem lebih banyak menggunakan diagram P-h Untuk menentukan keadaan suatu fluida pada diagram P-h, diperlukan 2 sifat/parameter. 23 WHM T konstan x konstan s konstan P konstan Subcooled (Cair) h konstan Mixture (Campuran cair-gas) Superheated (Uap) v atau ρ konstan 24 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 39
  52. 52. BAB II REVIEW TERMODINAMIKA DAN PERPINDAHAN PANAS Latihan : Tentukan sifat-sifat refrigeran (h, s, P, T, ρ) pada diagram P-h R-22 kondisi berikut : Temperatur 25 oC, tekanan 5 Bar abs. Temperatur -2 oC, fasa uap dengan volume spesifik 0.15 m3/kg. Entalpi 300 kJ/kg dan tekanannya 8 bar. Tentukan fasa refrigeran pada saat tekanan 6 bar gauge dan temperatur 25 oC 25 WHM 26 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 40
  53. 53. BAB II REVIEW TERMODINAMIKA DAN PERPINDAHAN PANAS BAB II Review Perpindahan Panas 27 Termodinamika vs Perpan Termodinamika (Thermodynamics) Mempelajari tentang effek dari penambahan atau pengurangan kalor (energi) dari/ke suatu sistem. Mengamati / melihat awal dan akhir dari suatu proses saja. Perpindahan Kalor (Heat Transfer) Mempelajari bagaimana perpindahan kalor (energi) dapat terjadi pada suatu sistem. Melihat bagaimana proses energi berpindah Ketika dua sistem berada pada beda beda temperatur, maka akan terjadi pertukaran kalor (energi). Panas/kalor/energi mengalir dari temperatur tinggi ke temperatur rendah (Hukum 0 Termodinamika) Laju aliran panas/kalor/energi sebanding dengan beda temperatur 28 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 41
  54. 54. BAB II REVIEW TERMODINAMIKA DAN PERPINDAHAN PANAS Bagaimana Energi Berpindah 29 WHM KONDUKSI Kalor Laju aliran konduksi kalor sebanding dengan luas bidang perpindahan kalor dan gradien suhu. Konduktivitas termal, k : merupakan konstanta kesetaraan, yang merupakan karakteristik termal dari meterial/benda. q ∂T ∝ A ∂x q = − kA ∂T ∂x 30 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 42
  55. 55. BAB II REVIEW TERMODINAMIKA DAN PERPINDAHAN PANAS Konduksi pada dinding datar q = − kA Jika persamaan 2 ∂T ∂x diintegrasi, diperoleh 2 ∫ q∂x = − ∫ kA∂T 1 q12 = q = − 1 T1 q12 q12 = − kA T2 x1 x2 kA (T2 − T1 ) = kA (T1 − T2 ) ∆x ∆x dT kA (T1 − T2 ) = dx L L 31 WHM Tahanan Termal (Thermal Resistance) T1 T x h1 T2 h2 T4 T3 k Hot air q1 L q2 Cold air q3 ETerkumpul = EMasuk - EKeluar + EDibangkitkan Maka diperoleh : q1 = q2 =q3 32 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 43
  56. 56. BAB II REVIEW TERMODINAMIKA DAN PERPINDAHAN PANAS q1 = T1 − T2 h1 A1 q1 = h1 A1 (T1 − T2 ) q2 = −kA2 q2 L = T2 − T3 kA2 (T3 − T2 ) L q3 = h2 A3 (T3 − T4 ) q3 = T3 − T4 h2 A3 + q q1 qL + 2 + 3 = T1 − T4 h1 A1 kA2 h2 A3 Karena : q1 = q2 =q3 =q dan A1 = A2 =A3 =A didapatkan ⎛ 1 L 1 ⎞ ⎟ = T −T q⎜ + + ⎜ h A kA h A ⎟ 1 4 2 ⎠ ⎝ 1 33 WHM q= Penyelesaian untuk q T1 − T4 1 1 L + + h1 A kA h2 A Hal ini analog dengan sistem tahanan listrik yang dipasang serial I= ∆V ∆V = i =n R1 + R2 + ... + Rn ∑ Ri i =1 T1 h1 T2 h2 T3 k Hot air L T4 Cold air q R1 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi R2 R3 34 44
  57. 57. BAB II REVIEW TERMODINAMIKA DAN PERPINDAHAN PANAS R1 = Jadi 1 , h1 A q= Sehingga R2 = L kA R3 = dan 1 h2 A ∆T T1 − T4 = i =3 L 1 1 + + R h1 A kA h2 A ∑ i i =1 Bentuk umum untuk koordinat Kartesian L R= Tahanan termal konduksi kA 1 Tahanan termal konveksi R= hA ∆T q= Laju aliran perpindahan kalor ∑R i =1 WHM i 35 Dinding komposit dipasang seri T1 h1 T3 T2 A B C Cold air T4 Hot air kA kB LA LB h2 T6 T5 kC LC q R1 R2 R3 R4 R5 36 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 45
  58. 58. BAB II REVIEW TERMODINAMIKA DAN PERPINDAHAN PANAS Maka R1 = dan Sehingga 1 L L , R2 = A , R3 = B , h1 A kA A kB A R5 = q= R4 = LC kC A 1 h2 A T1 − T6 ∆T = i =5 L 1 1 L L + A + B + C + R h1 A k A A k B A kC A h2 A ∑ i i =1 37 WHM Koefisien Perpindahan Panas Menyeluruh (Overall Heat Transfer Coefficient) Kita dapat mendefinisikan Koefisien Perpindahan Panas Menyeluruh (overall heat transfer coefficient) sebagai : 1 U= RTotal A Yang menhasilkan suatu bentuk yang analogi dengan hukum Newton : q = UA∆T 38 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 46
  59. 59. BAB II REVIEW TERMODINAMIKA DAN PERPINDAHAN PANAS Dinding komposit seri-paralel F kF T1 A2 H A1 E kE q G kG LA kH A3 T2 LF = LG LH RF RE RH 39 RG WHM Jadi L LE L , RF = F , RG = G k E A1 k F A2 kG A3 RE = Rangkaian ekivalen R1 = R2 Yang mana Sehingga 1 1 1 = + R3 R1 R2 q= jadi and R = LH H k H A1 R3 = R3 1 1 1 + R1 R2 T1 − T2 ⎛ ⎜ 1 LE ⎜ + k E A1 ⎜ k F A2 + kG A3 ⎜ L LG ⎝ F ⎞ ⎟ ⎟ + LH ⎟ k H A1 ⎟ ⎠ WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi = ∆T ∆T = ∑ R RTotal 40 47
  60. 60. BAB II REVIEW TERMODINAMIKA DAN PERPINDAHAN PANAS Tahanan termal bentuk silinder T i Misal diketahui temperatur sisi bagian dalam suatu silinder adalah Ti dan sisi luarnya To. Diasumsikan bahwa : Konduktivitas termal conductivity k konstan Keadaan mantap (Steady-state) Tidak ada sumber kalor L jauh lebih besar dari ro Perpindahan hanya terjadi dalam arah radial. v v Maka, kita dapat menuliskan persamaan : q = − kA∇T untuk menentukan perpindahan panas pada silinder, jadi : ( L ri ro To ) Q r dT dT qr = −kA = − k 2πrL dr dr ri ro dr 41 WHM Dengan memisahkan variabel, kita dapatkan : ro T o qr dr = − ∫ k 2πLdT ∫r ri Ti qr dr = − k 2πLdT r qr (ln (ro ) − ln (ri )) = 2kπL(Ti − To ) qr = qr = 2kπL(Ti − To ) ⎛r ⎞ ln⎜ o ⎟ ⎜r ⎟ ⎝ i⎠ ∆T (Ti − To ) = R ⎛r ⎞ ln⎜ o ⎟ ⎜r ⎟ ⎝ i⎠ 2kπL ⎛r ⎞ ln⎜ o ⎟ ⎜r ⎟ R= ⎝ i ⎠ 2kπL 42 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 48
  61. 61. BAB II REVIEW TERMODINAMIKA DAN PERPINDAHAN PANAS Untuk silinder dengan beberapa lapisan ko-sentris R1 = 1 2h1πr1 L C ⎛r ⎞ ln⎜ 2 ⎟ ⎜r ⎟ R2 = ⎝ 1 ⎠ 2k AπL r2 r1 r3 ⎛r ⎞ ln⎜ 3 ⎟ ⎜r ⎟ R3 = ⎝ 2 ⎠ 2k BπL T∞,1 r4 T1 T2 ⎛r ⎞ ln⎜ 4 ⎟ ⎜r ⎟ R4 = ⎝ 3 ⎠ 2kCπL R5 = B A T3 1 2h1πr4 L T4 qr R1 R2 R3 R4 T∞,4 R5 WHM qr = 43 T∞ ,1 − T∞ , 4 ⎛r ⎞ ⎛r ⎞ ⎛r ⎞ ln⎜ 2 ⎟ ln⎜ 3 ⎟ ln⎜ 4 ⎟ ⎜r ⎟ ⎜r ⎟ ⎜r ⎟ 1 1 + ⎝ 1⎠+ ⎝ 2⎠+ ⎝ 3⎠+ 2h1πr1 L 2k AπL 2k BπL 2k BπL 2h4πr4 L qr = T∞ ,1 − T∞ , 4 ∑R = UA(T∞ ,1 − T∞ , 4 ) Jadi dengan A1 yang didefinisikan sebagai : A1 = 2πr1 L U1 = 1 1 r1 ⎛ r2 ⎞ r1 ⎛ r3 ⎞ r1 ⎛ r4 ⎞ r1 + ln⎜ ⎟ + ln⎜ ⎟ + ln⎜ ⎟ + h1 k A ⎜ r1 ⎟ k B ⎜ r2 ⎟ k B ⎜ r3 ⎟ h4 r4 ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ 44 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 49
  62. 62. BAB II REVIEW TERMODINAMIKA DAN PERPINDAHAN PANAS Hal yang sama untuk A2 yang besarnya : A2 = 2πr2 L U2 = 1 r2 r ⎛r ⎞ r ⎛r ⎞ r ⎛r ⎞ r + 2 ln⎜ 2 ⎟ + 2 ln⎜ 3 ⎟ + 2 ln⎜ 4 ⎟ + 2 h1r1 k A ⎜ r1 ⎟ k B ⎜ r2 ⎟ k B ⎜ r3 ⎟ h4 r4 ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ Dan U1 A1 = U 2 A2 = U 3 A3 = U 4 A4 = (∑ R ) −1 45 WHM Solusi terhadap persamaan perpindahan panas untuk satu dimensi, keadaan tunak dan tidak ada pembangkitan kalor Bidang Datar Pers. energi (Heat equation) Distribusi temperatur (Temperature distribution) d 2T =0 dx 2 Ts ,1 − ∆T Fluks Kalor (Heat flux) k Laju aliran Kalor (Heat rate) kA Tahanan Termal (Thermal resistance) ∆T L ∆T L L kA x L Dinding silinder 1 d ⎛ dT ⎞ ⎜r ⎟=0 r dr ⎝ dr ⎠ ln⎛ r ⎞ ⎜ r⎟ ⎝ 2⎠ r ln⎛ 1 ⎞ ⎜ r⎟ ⎝ 2⎠ Ts , 2 − ∆T k ∆T r ln⎛ r2 ⎞ ⎜ r⎟ ⎝ 1⎠ 2πkL ∆T ⎛ r2 ⎞ ln⎜ ⎟ ⎝ r1 ⎠ r ln⎛ 2 ⎞ ⎜ r⎟ ⎝ 1⎠ 2πkL 46 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 50
  63. 63. BAB II REVIEW TERMODINAMIKA DAN PERPINDAHAN PANAS KONVEKSI Kalor Media/benda yang menghantarkan kalor juga turut berpindah umumnya terjadi dari benda padat ke fluida (baik cair maupun gas) 47 WHM KONVEKSI Kalor Media/benda yang menghantarkan kalor juga turut berpindah umumnya terjadi dari benda padat ke fluida (baik cair maupun gas) Persoalan utama adalah menentukan nilai h (koef. Konveksi) q = hA(Tw − T∞ ) Lapisan batas termal (thermal boundary layer edge) Lapisan batas kecepatan (velocity boundary layer edge) y T∞ , U T ( y) δt Tw WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi δ 48 51
  64. 64. BAB II REVIEW TERMODINAMIKA DAN PERPINDAHAN PANAS Konveksi Bebas Tentukan geometri dan kasus. Tentukan sifat fluida pada temperatur yang tepat Tentukan bilangan Grashof (Gr) atau Rayleigh (Ra) Hitung Bilangan Nusselt (Nu), dan Nu = f(Gr,Pr) Tentukan nilai h Hitung Fluks kalor atau laju aliran kalor. 49 WHM Konveksi Paksa Tentukan geometri dan kasus. Tentukan sifat fluida pada temperatur yang tepat Tentukan bilangan Reynolds (Re) Hitung Bilangan Nusselt (Nu); Nu = f(Re). Tentukan nilai h Hitung Fluks kalor atau laju aliran kalor. 50 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 52
  65. 65. BAB II REVIEW TERMODINAMIKA DAN PERPINDAHAN PANAS Sumber : A HEAT TRANSFER TEXTBOOK THIRD EDITION, John H. Lienhard IV / John H. Lienhard V 51 WHM Table 9 Forced-Convection Correlations WHM Sumber : Hand book of ASHRAE 2005 : Fundamentals (SI) Chapter 3 : Heat Transfer Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 52 53
  66. 66. BAB II REVIEW TERMODINAMIKA DAN PERPINDAHAN PANAS Table 9 Forced-Convection Correlations WHM Sumber : Hand book of ASHRAE 2005 : Fundamentals (SI) Chapter 3 : Heat Transfer 53 Table 10 Natural Convection Correlations WHM Sumber : Hand book of ASHRAE 2005 : Fundamentals (SI) Chapter 3 : Heat Transfer Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 54 54
  67. 67. BAB II REVIEW TERMODINAMIKA DAN PERPINDAHAN PANAS Table 10 Natural Convection Correlations WHM Sumber : Hand book of ASHRAE 2005 : Fundamentals (SI) Chapter 3 : Heat Transfer 55 Radiasi Kalor Merupakan emisi energi, yang disebut sebagai daya emisi (emissive power) Besarnya sebanding dengan pangkat empat dari temperatur absolutnya. Benda hitam ideal (black body) disebut juga ideal radiator, daya emisi dinyatakan dengan persamaan Stefan-Boltzman : Eb = σT 4 σ = 5,669 x 10-8 W/m2K4 56 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 55
  68. 68. BAB II REVIEW TERMODINAMIKA DAN PERPINDAHAN PANAS Radiasi benda nyata E = εEb = εσT 4 Radiasi dari benda nyata dinyatakan sebagai : Besarnya energi yang dipindahkan dari benda 1 dan 2, masing-masing Q1 = ε 1 A1σT14 Q2 = ε 2 A2σT24 ε = emisitivitas benda Radiasi juga dipengaruhi oleh bentuk/geometri antara benda 1 dan 2 ( ) ( Q = A1 F12 T14 − T24 = A2 F21 T24 − T14 ) 57 Sumber : A HEAT TRANSFER TEXTBOOK THIRD EDITION, John H. Lienhard IV / John H. Lienhard V WHM 58 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 56
  69. 69. BAB II REVIEW TERMODINAMIKA DAN PERPINDAHAN PANAS Resume modus perpindahan Panas Bentuk (Datar, Silinder, Bola) - Konduksi Geometri Koordinat (Kartesian, Silinder, Bola) Waktu Mantap Transien Paksa - Konveksi Kasus Bebas Per-Pan Geometri Sederhana : datar, silinder, bola Kompleks : rangkuman tabung - Radiasi 59 WHM Bacaan Lebih Lanjut dan Tugas Pelajari : 1. 2. 3. 4. 5. 6. CP Arora, Refrigeration and Air Conditioning, Tata Mc Graw Hill, bab 2. RJ Dossat, Principles of Refrigeration, John Willey & Son, bab 2-3. JP Holman, Perpindahan Kalor, terjemahan E. Jasjfi, Erlangga. FP Incropera & DP De Witt, Fundamentals of Heat and Mass Transfer, John Willey & Son. Hand book of ASHRAE 2005 : Fundamentals (SI) Chapter 3 : Heat Transfer John H. Lienhard IV / John H. Lienhard V, A Heat Transfer Textbook, 3rd Edition, 2002 60 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 57
  70. 70. BAB III SIKLUS REFRIGERASI KOMPRESI UAP BAB III Siklus Refrigerasi Kompresi Uap 1 Materi : Siklus Refrigerasi Kompresi uap Konsep perubahan fasa fluida dan tekanan/ temperatur jenuh. Siklus carnnot, siklus refrigerasi (reverse carnot), Mesin kalor, mesin refrigerasi . Proses evaporasi, kondensasi, ekspansi dan kompresi. Perhitungasn kinerja sistem (efek refrigerasi, kerja kompresi, heat rejection, COP) Pengaruh-pengaruh perubahan parameter thd kinerja sistem (Perubahan tekanan/ temperatur kerja, dll) Efek-efek drop tekanan pada saluran pipa, suction/discharge kompresor, dan gambaran siklus sebenarnya 2 Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 58
  71. 71. BAB III SIKLUS REFRIGERASI KOMPRESI UAP Masih Ingat ??? Hukum Termodinamika Hukum 0 Termodinamika : panas mengalir dari temperatur tinggi ke temperatur rendah Hukum I Termodinamika : Energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan 3 Hk. 0 Termodinamika Laju Perpindahan Panas bergantung pada beda temperatur 4 Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 59
  72. 72. BAB III SIKLUS REFRIGERASI KOMPRESI UAP Mesin Kalor Siklus Carnot Energi dilepaskan dari reservoir panas sebesar Q1, pada saat yang sama kerja dilakukan sebesar W, sisa panas dibuang ke resevoir dingin sebesar Q2. Reservoir Panas T1 Q1 Maka didapat efisiensi Mesin Carnot (η) : W Q2 η= η= Reservoir Dingin T2 Q1 − Q2 = W Kerja yang dilakukan Kalor yang diberikan W Q1 − Q2 Q = = 1− 2 Q1 Q1 Q1 5 Mesin Kalor Siklus Carnot ? Pernyataan Kelvin-Plank Reservoir Panas T1 Q1 W Pernyataan Kelvin-Plank tentang hukum termodinamika II : Tidaklah mungkin membuat suatu mesin yang bekerja dalam suatu siklus dengan hanya reservoir tunggal 6 Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 60
  73. 73. BAB III SIKLUS REFRIGERASI KOMPRESI UAP Kebalikan Mesin Kalor Carnot = Mesin Refrigerasi Carnot Tk Lingkungan Qk W R Qo Benda Dingin To COP = Energi diserap dari benda dingin (temperatur To) sebesar Qo, dengan menggunakan mesin refrigerasi Carnot, untuk itu dibutuhkan kerja sebesar W, kemudian kalor dilepaskan ke lingkungan “panas” (temperatur Tk) sebesar Qk. Ukuran kinerja Mesin Refrigerasi Carnot dinyatakan sebagai COP (Coefficient of Performance), yang didefinisikan sebagai : Energi yang termanfaatkan Qo = W Kerja yang dilakukan 7 Kinerja Siklus Refrigerasi Carnot Tidak ada siklus yang mempunyai COP lebih besar dari COP siklus Refrigerasi Carnot pada Temperatur kerja yang sama. (Tk, To), sehingga untuk proses dengan temperatur konstan diperoleh : dQ = Tds 2 Tk Karena 3 COP = Qo W W To 4 1 Maka : Qo COP = Buktikan !!!! To Tk − To 5 6 s Proses 1-2 : Kompresi isentropik, s1=s2 Proses 2-3 : Pembuangan kalor pada isotermal, T2 = T3 Proses 3-4 : Ekspansi isentropik, s3=s4 Proses 4-1 : Penyerapan kalor secara isotermal, T4 = T1 8 Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 61
  74. 74. BAB III SIKLUS REFRIGERASI KOMPRESI UAP Perbedaan Mesin, Pompa Kalor dan Mesin Refrigerasi Sumber kalor T 1 Ruang yang dipanaskan T k>T h E WE H T 2>T a WH Lingkungan, T a T k>T a T o<T a R WR Ruang yang didinginkan T o<T r 9 Prestasi/Kinerja Mesin Pendingin dan Pompa Kalor Definisi Coefficient Of Performance (COP) : COP = Energi termanfaatkan energi yang digunakan sebagai kerja Maka prestasi/kinerja mesin Pendingin (COP) COPR = Qo Qo = W Q k − Qo Maka prestasi/kinerja mesin Pompa Kalor (Performance Factor, PF) COPH = PF = Qk Qk = W Qk − Qo 10 Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 62
  75. 75. BAB III SIKLUS REFRIGERASI KOMPRESI UAP Bagaimana Siklus nyatanya ? 11 Masih ingat ?? Fenomena alam yang menarik Temperatur saturasi fluida (titik didih) akan turun bila tekanan yang dialaminya turun. (Demikian juga sebaliknya) 12 Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 63
  76. 76. BAB III SIKLUS REFRIGERASI KOMPRESI UAP Siklus Refrigerasi Kompresi Uap Sederhana P/T 1 2 Evaporator Te Refrigeran Cair Refrigeran Uap Te < T kabin Qe 13 Siklus Refrigerasi Kompresi Uap Q Sederhana P/T c Tk > T Lingkungan 3 4 Condenser Refrigeran Cair Tk Refrigeran Uap P/T 1 Evaporator Refrigeran Cair 2 Te Refrigeran Uap Te < T kabin Qe 14 Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 64
  77. 77. BAB III SIKLUS REFRIGERASI KOMPRESI UAP Siklus Refrigerasi Kompresi Uap Q Sederhana P/T c Tk > T Lingkungan 3 4 Condenser Refrigeran Cair Tk Refrigeran Uap W P/T Compressor 1 2 Evaporator Te Refrigeran Cair Refrigeran Uap Te < T kabin Qe 15 Siklus Refrigerasi Kompresi Uap Q Sederhana P/T c Tk > T Lingkungan 3 4 Condenser Refrigeran Cair Tk Refrigeran Uap W P/T Compressor Throttling Device 1 Evaporator Refrigeran Cair 2 Te Refrigeran Uap Te < T kabin Qe 16 Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 65
  78. 78. BAB III SIKLUS REFRIGERASI KOMPRESI UAP pressure Proses di Evaporator A evaporator B enthalpy 17 Proses di Kompresor pressure C compressor A evaporator B enthalpy 18 Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 66
  79. 79. BAB III SIKLUS REFRIGERASI KOMPRESI UAP Proses di Kondensor C condenser pressure D compressor A evaporator B enthalpy 19 Proses di Alat Ekspansi pressure D C condenser expansion device A compressor evaporator B enthalpy 20 Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 67
  80. 80. BAB III SIKLUS REFRIGERASI KOMPRESI UAP Siklus pada diagram P-h Asumsi : • Refrigeran keluar kondensor adalah cair jenuh, • Refrigeran keluar Evaporator berfasa uap jenuh. • Proses ekspansi secara isentalpi • Kompresi secara isentropi 21 Siklus pada Diagram P-h dan T-s 22 Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 68
  81. 81. BAB III SIKLUS REFRIGERASI KOMPRESI UAP Contoh aplikasi Sistem Refrigerasi Temperatur akan naik condensation = Kalor dilepas qout qout = qint + qcomp T↑P↑ T↓P↓ qin = evaporasi = Kalor diserap Temperatur akan turun 23 Sistem AC Split Indoor Unit atau Cooling Unit “Liquid Line” Outdoor Unit atau Condensing Unit Suction Line 24 Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 69
  82. 82. BAB III SIKLUS REFRIGERASI KOMPRESI UAP Sistem Pendingin • Air Cooled • Water Cooled • Evaporative Discharge line Condenser Prime Mover • Motor • Engine • Steam Turbin • Gas Turbin Compressor • Scroll • Reciprocating • Screw • Rotary • Centrifugal Liquid line Throttling Device High Press. Side Low Press. Side • Capillary Tube • Orifice • TXV • Level Con. V. • Hand Ex.V Evaporator Suction line • Air Cooled Coil • Shell and Tube HX (Liquid Chiller) • Special Configuration for specific Processes 25 Perhatikan sekali lagi siklus !! Bagaimana dengan kinerja sistem ??? 26 Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 70
  83. 83. BAB III SIKLUS REFRIGERASI KOMPRESI UAP H. Kekekalan Energi pada siklus Qc 3 4 Refrigeran Cair Condenser Tk Refrigeran Uap W Compressor Throttling Device 1 2 Evaporator Te Refrigeran Cair Refrigeran Uap Q e Energi yang keluar sistem = energi yang masuk sistem Qk = Qe + W 27 Kompresor Kerja spesifik dilakukan kompresor q w = h2 − h1 Kerja dilakukan kompresor • Rc = rc = Pd Ps Laju aliran volume refrigeran yang mengalir di suction • kompresor : • W = m q w = m(h2 − h1 ) Rasio kompresi, Perbandingan tekanan Discharge terhadap tekanan suction. qw = besarnya kerja kompresi yang dilakukan (kJ/kg) h1 = entalpi refrigeran saat masuk kompresor (kJ/kg) h2 = entalpi refrigeran saat keluar kompresor (kJ/kg) • m = laju aliran refrigeran pada sistem. (kg/s) V1 = mυ1 Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 28 71
  84. 84. BAB III SIKLUS REFRIGERASI KOMPRESI UAP Proses kompresi tidak isentropik Proses isentropik pada kompresor hanya idealisasi, nyatanya tidak isentropik. Kenyataannya entropi refrigeran di discharge lebih besar (tidak mungkin lebih kecil) dari entropi refrigeran di suction kompresor (pada proses isentropi). Perbedaan ini dinyatakan dengan efisiensi isentropik yang didefinisikan sebagai : Perbandingan energi kompresi pada proses isentropi terhadap energi kompresi sebenarnya. • W m(h2 − h1 ) ηis = is = • Wakt m(h − h ) + W 2' 1 loss P (Tekanan) 2 3 P evaporasi 4 2’ W loss= Energi yang hilang di kompresor dalam bentuk panas, dalam beberapa kasus, W loss dianggap NOL 1 H (entalpi) ηis = (h2 − h1 ) (h2' − h1 ) 29 q k = h2 − h3 Kondensor Kalor dilepas di kondensor persatuan massa refrigeran : q k = h2 − h3 Kalor total dilepas di kondensor, (heat rejection) • • Qk = m q k = m(h2 − h3 ) qc = besarnya panas dilepas di kondensor (kJ/kg) h2 = entalpi refrigeran saat masuk kondensor (kJ/kg) h3 = entalpi refrigeran saat keluar kondensor (kJ/kg) 30 Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 72
  85. 85. BAB III SIKLUS REFRIGERASI KOMPRESI UAP Ekspansi Proses ekspansi terjadi secara adiabatik, artinya tidak ada energi yang keluar maupun masuk. Sehingga ekspansi terjadi pada entalpi konstan atau disebut isentalpi. Kualitas uap atau fraksi uap didefinisikan sebagai : h3 = h4 Kualitas uap = xg = massa uap refigeran massa campuran mg mg + m f mg 4 Maka fraksi uap di titik 4 didapat : x g 4 = m + m g4 f4 Karena : Maka fraksi uap dapat ditentukan : h4 = h f + x g 4 (hg − h f xg4 = h4 − h f hg − h f xg 4 = ) h4 − h f h1 − h f 31 Evaporator Kalor diserap persatuan massa refrigeran : q e = h1 − h4 Kalor total diserap di evaporator, (Kapasitas pendinginan) : • • Qe = m q e = m(h1 − h4 ) Qe = kalor yang diserap di evaporator (kW) qe = efek pendinginan (efek refrigerasi) (kJ/kg) h1 = harga entalpi ke luar evaporator (kJ/kg) h4 = harga entalpi masuk evaporator (kJ/kg) 32 Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 73
  86. 86. BAB III SIKLUS REFRIGERASI KOMPRESI UAP Kinerja sistem COP = Energi termanfaatkan energi yang digunakan sebagai kerja COP untuk sistem refrigerasi adalah : • • Q m q = m(h1 − h4 ) (h1 − h4 ) COP = e = • e = • W m q = m(h − h ) (h2 − h1 ) w 2 1 COP untuk sistem heat pump disebt juga Performance Factor (PF) adalah : • • Q m q = m(h − h ) (h − h ) PF = k = • k • 3 4 = 3 4 W m q = m(h − h ) (h2 − h1 ) 2 1 w 33 Kinerja sistem Ukuran kinerja yang lain adalah efisiensi refrigerasi yang didefinisikan sebagai perbandingan COP aktual terhadap COP siklus Carnot pada temperatur kerja yang sama. COPaktual ηR = COPCarnot 34 Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 74
  87. 87. BAB III SIKLUS REFRIGERASI KOMPRESI UAP Kalau EER itu apa ? ARI (STANDARD 1200 : Performance Rating Of Commercial Refrigerated Display Merchandisers And Storage Cabinets, hal. 1 ) : A ratio of the cooling capacity in Btu/h to the power input values in watts at any given set of Rating Conditions expressed in Btu/(W·h) . ASHRAE (2008 HVAC Systems and Equipment Chapter 49 hal 49.2) : Efficiency is capacity in watts divided by input in watts. For room air conditioners, it may be called energy efficiency ratio (EER) or coefficient of performance (COP). To convert EER to COP, multiply EER × 0.2931 . Wikipedia (http://en.wikipedia.org/wiki/SEER) : which is the ratio of output cooling in Btu/Hr and the input power in watts W at a given operating point and also to the coefficient of performance (COP) commonly used in thermodynamics . 35 Kesimpulan : COP = EER × 0.2931 EER = COP × 3.413 COP : Unitless [W/W] EER : Btu/h.W 36 Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 75
  88. 88. BAB III SIKLUS REFRIGERASI KOMPRESI UAP Untuk Siklus Sederhana COP = Energi termanfaatkan energi yang digunakan sebagai kerja COP untuk sistem refrigerasi adalah : • • Q m q = m(h1 − h4 ) (h1 − h4 ) COP = e = • e = • W m q = m(h − h ) (h2 − h1 ) w 2 1 37 Typical COP 38 Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 76
  89. 89. BAB III SIKLUS REFRIGERASI KOMPRESI UAP Kinerja sistem Ukuran kinerja yang lain adalah efisiensi refrigerasi yang didefinisikan sebagai perbandingan COP aktual terhadap COP siklus Carnot pada temperatur kerja yang sama. COPaktual ηR = COPCarnot 39 Ingat : COP Carnot !! COP Carnot adalah COP teoritik, COP Carnot adalah COP maksimum yang dapat diperoleh pada temperatur kerja yang sama dengan sistem refrigerasi sebenarnya. Tk 2 3 COPCarnot = W Te 4 1 Qe s1 (Te ) Te = = W s1 (Tk − Te ) (Tk − Te ) Qe 5 6 s 40 Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 77
  90. 90. BAB III SIKLUS REFRIGERASI KOMPRESI UAP Contoh 1 Diketahui suatu sistem refrigerasi dengan temperatur evaporasi -5 oC dan temperatur kondensasi sebesar 45 oC. Tentukanlah kinerja (COP) maksimum yang mungkin dicapai oleh sistem tersebut. Jawab : COP maksimum yang dapat dicapai oleh suatu mesin pendingin adalah COP Carnot, yaitu : COPR ,Carnot = COPR ,C = Qo To 268 = = = 5,36 W Tk − To 318 − 268 Jadi COP maksimumnya adalah 5,36 41 Contoh 2 Jika suatu sistem refrigerasi dengan menggunakan refrigeran R-12, bekerja pada temperatur penguapan (evaporasi) sebesar -10 oC, dan temperatur pengembunan 45 oC. Bila jumlah kalor yang harus diserap di evaporator sebesar 3,5 kW, tentukanlah a) b) c) d) e) f) Gambar dari sistem dan besaran entalpi pada diagram P-h. Laju aliran refrigeran yang bersirkulasi dalam sistem. Laju aliran volume refrigeran saat masuk kompresor. Panas dibuang di kondensor COP dan Efisiensi refrigerasi dari sistem Rasio kompresi dari kompresor 42 Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 78
  91. 91. BAB III SIKLUS REFRIGERASI KOMPRESI UAP Jawab (soal no 2) 45 oC 3 2 Pk =10,843 bar 1 4 Ps =2,191 bar -10 oC ν1 = 0,076659 m3/kg h2 = 375,545 kJ/kg h3 = h4 = 243,652 kJ/kg h1 = 347.141 kJ/kg 43 Jawab (soal no 2) b) c) d) e) f) Laju aliran massa = 0,0338 kg/s Laju aliran volume refrigeran di suction kompresor adalah 2,5926 L/s Panas yang dibuang di kondensor adalah 4,461 kJ per detik (4,461 kW) COP-nya adalah 3,64 dan efisiensi refrigerasinya 76,15% rasio kompresi sebesar 4,949 44 Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 79
  92. 92. BAB III SIKLUS REFRIGERASI KOMPRESI UAP Tugas (PR) Kumpulkan minggu depan. Soal-soal Dossat Bab 6 dan 7, soal no : 61, 6-2, 6-3 dan 7-1. Ditulis tangan pada kertas A4. (tidak dikerjakan dengan Coolpack) 45 Bacaan lebih lanjut : Dossat Roy J. Principles of Refrigeration 2nd Ed. John Wiley & Son. Chapter 6-78 Arora CP. Refrigeration And Air Conditioning 2nd Ed. McGraw-Hill. Chapter 2-3 46 Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 80
  93. 93. BAB III SIKLUS REFRIGERASI KOMPRESI UAP Efek Sub Cooled Pembuangan kalor di kondensor yang berlanjut, menyebabkan refrigeran setelah mengembun berlanjut dengan penurunan temperatur. Hal ini disebut Subcooled. Subcooled menyebabkan efek refrigerasi yang lebih besar. Subcooled dapat terjadi karena antara lain lingkungan kondensor yang menjadi dingin (adanya hujan misalnya), 47 Subcooled di kondensor P Subcooled 3a 3 2 4 4a Temperatur Lingkungan 1 qe1 qe2 we1 we2 Temperatur kabin h 48 Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 81
  94. 94. BAB III SIKLUS REFRIGERASI KOMPRESI UAP Efek Super Heated Penarikan kalor yang berlebihan di evaporator atau sepanjang pipa menuju suction kompresor, menyebabkan refrigeran setelah menguap, kemudian berlanjut dengan kenaikan temperatur. Hal ini disebut Super heated. Superheated refrigeran yang masuk kompresor lebih panas, akibatnya kompresor bekerja lebih panas. Superheated dapat terjadi karena antara lain : beban di evaporator yang berlebih, sistem kekurangan refrigeran atau pipa menuju suction tidak diisolasi. 49 Superheated di evaporator P 3 2 4 Temperatur Lingkungan 1 qe1 qe2 2a we1 1a Temperatur kabin we2 Superheated h 50 Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 82
  95. 95. BAB III SIKLUS REFRIGERASI KOMPRESI UAP Penurunan Temperatur Evaporasi P 3 2b 2 Temperatur Lingkungan 4 1 Temperatur kabin 1 1b 4b Temperatur kabin 2 we1 qe1 we2 qe2 h Penurunan temperatur evaporasi dapat terjadi karena : 1. Setting temperatur kabin yang lebih dingin 2. Kekurangan refrigeran 3. Terjadi penyumbatan di liquid line Hal ini akan berakibat : 1. Efek pendinginan turun 2. Kerja kompresor meningkat 3. Kinerja (COP) mesin turun 51 Kenaikan Temperatur Kondensasi P 2a 3a 3 2 4 Temperatur Lingkungan 2 Temperatur Lingkungan 1 1 qe1 qe2 we1 Temperatur kabin we2 h Kenaikan temperatur kondensasi dapat terjadi karena : 1. Lingkungan kondensor yang lebih panas 2. Kondensor kotor 3. Pedinginan kondensor tidak jalan 4. Terjadi penyumbatan di liquid line Hal ini akan berakibat : 1. Efek pendinginan turun 2. Kerja kompresor meningkat 3. Kinerja (COP) mesin turun 52 Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 83
  96. 96. BAB III SIKLUS REFRIGERASI KOMPRESI UAP Penggunaan Liquid to Suction Heat Exchanger (LSHX) Qc W Qe Keuntungan sistem ini : Meningkatkan efek refrigerasi Fasa cair masuk alat ekspansi Fasa uap masuk suction kompresor Kerugian : Uap refrigeran masuk kompresor lebih “panas”, sehingga kompresor jadi lebih panas 53 Penggunaan LSHX P Kondisi Keluaran Kondensor 4 3 2 2’ Temperatur Lingkungan 6 5 1 Temperatur kabin qe w h Kondisi Keluaran Evaporator • (h3-h4) = ε (h1-h6) ε = efektifitas HX (h − h ) Q mq q COP = e = • e = e = 6 5 W m w w (h2 − h1 ) 54 Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 84
  97. 97. BAB III SIKLUS REFRIGERASI KOMPRESI UAP Siklus Refrigerasi Sebenarnya Adanya “ketidak idealan” pada mesin sebenarnya menyebabkan penggambaran siklus refigerasi sebenarnya pada diagram P-h berbeda dengan siklus refigerasi sederhana Hal tersebut disebabkan karena antara lain : Rugi-rugi gesek disepanjang pipa Gesekan piston/silinder di kompresor Adanya katup-katup di suction dan discharge 55 Siklus refrigerasi sebenarnya pressure 2 3a 3b 4 2c 3 2a 2b 1d 1c 1a enthalpy 1b 1 1d-1c : Superheat di evaporator 1c-1b : Rugi kalor di suction line 1b-1a : Drop tekanan di suction line 1a-1 : Drop tekanan krn katup suction 1 – 2 : Kompresi politropik ≠ isentropik 2 – 2a : Drop tekanan di discharge valve 2a-2b : drop tekanan di discharge line 2b-2c : Rugi kalor di superheating di discharge line 2c-3 : Drop tekanan di kondensor 3-3a : Subcooling di kondensor atau di subcooler 3a-3b : Pelepasan kalor di liquid line 3b-4 : penurunan tekanan tidak adiabatik 4– 1d : Drop tekanan di evaporator. 56 Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 85
  98. 98. BAB III SIKLUS REFRIGERASI KOMPRESI UAP Siklus refrigerasi sebenarnya 57 Sistem Refrigerasi Kompresi Uap Multi Stage (bertingkat), 2 tingkat Mixing point intercooler Tekanan di Intercooler didisain sebesar : Pi = Pd Ps 58 Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 86
  99. 99. BAB III SIKLUS REFRIGERASI KOMPRESI UAP Intercooler Di Inter coler terjadi 2 (dua) kali ekspansi. Pencampuran Di titik Pencampuran (Mixing Point) 59 Kinerja sistem Multi Stage (2 tingkat) Kalor diserap di evaporator Kerja kompresor Coefficient of Performance Laju aliran refrigeran Dimana 60 Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 87
  100. 100. BAB III SIKLUS REFRIGERASI KOMPRESI UAP Sistem Refrigerasi Kompresi Uap Multi Stage (bertingkat), tingkat 61 Sistem Refrigerasi Kompresi Uap Cascade 62 Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 88
  101. 101. BAB III SIKLUS REFRIGERASI KOMPRESI UAP CoolPack Adalah suatu perangkat lunak, yang dapat digunakanuntuk menganalisis suatu siklus refrigerasi kompresi uap. Software bersifat bebas (Freeware), dan dapat didownload di website http://www.et.web.mek.dtu.dk/Coolpack/UK/download.html 63 64 Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 89
  102. 102. BAB III SIKLUS REFRIGERASI KOMPRESI UAP Contoh : Diketahui Sistem Refrigerasi dengan refrigeran R134a bertekanan kerja : Ps = 0,5 bar dan Pd = 9 bar Bila kapasitas pendinginan 1,5 kW, tentukan prestasi dari sistem, kalor dilepaskan di kondensor, kerja kompresor dan laju aliran massa refrigeran dalam sistem Catatan : Tekanan terukur biasanya berupa tekanan gauge. 65 66 Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 90
  103. 103. BAB III SIKLUS REFRIGERASI KOMPRESI UAP Hasil perhitungan (dgn coolpack) Temperatur evaporasi [°C] Temperatur kondensasi [°C] = = -17.17 39.39 = = = = 131.749 171.058 39.309 3.35 Dari Gambar diperoleh : h1 = 387,0 kJ/kg h2 = 426,3 kJ/kg h3 = h4 = 255.3 kJ/kg Dihitung qe [kJ/kg] qc [kJ/kg] w [kJ/kg] COP [-] Pressure ratio [-] = 6.667 Dengan kapasitas pendinginan Qe = 1.500 kW, maka Kalor dilepaskan di Kondensor, Qc = 1.948 kW, Kerja dilakukan kompresor, W = 0.448 kW Laju aliran sirkulasi masa refrigeran dalam sistem m = 0.01138525 kg/s 67 Bacaan lebih lanjut : Dossat Roy J. Principles of Refrigeration 2nd Ed. John Wiley & Son. Chapter 6-78 Arora CP. Refrigeration And Air Conditioning 2nd Ed. McGraw-Hill. Chapter 2-3 68 Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 91
  104. 104. BAB IV KOMPRESOR BAB IV KOMPRESOR 1 Materi : Kompresor Fungsi, Jenis dan konstruksi. Penentuan volume langkah piston (piston displacement) Penentuan efisiensi volumetrik pada kompresor Penentuan kerja yang dibutuhkan pada kompresor Pengaturan putaran kompresor jenis opentype Pelumasan pada kompresor 2 Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 92
  105. 105. BAB IV KOMPRESOR Fungsi Kompresor merupakan “jantung” / komponen utama dari sistem refrigerasi kompresi uap. berfungsi menekan refrigeran hingga terjadi kenaikan tekanan di kondensor berfungsi mensirkulasikan refrigeran dalam sistem 3 Jenis Kompresor (1) Berdasarkan Cara kerja kompresi Kompresor torak (Reciprocating) Kompresor putar (Rotary) Kompresor heliks atau sekrup (helix or screw) Kompresor skrol (Scroll) Kompresor sentrifugal (centrifugal). 4 Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 93
  106. 106. BAB IV KOMPRESOR Kompresor Torak (Reciprocating) F B A D A. Piston B. E Silinder C. Poros D. Puli G E. Katup (suction/discharge) C F. Silinder Head G. Batang Penghubung 5 Sistem Silinder dan Piston 6 Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 94
  107. 107. BAB IV KOMPRESOR Katup Suction dan Discharge A. Reed Valve, Spring-Closed B. Poppet Valve C. Reed Valve 7 Kompresor Putar (Rotary) 8 Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 95
  108. 108. BAB IV KOMPRESOR Kompresor Rotary Keuntungan kompresor rotary : pemakaian daya listrik lebih hemat bentuknya kompak, kecil dan sederhana tekanannya rata suaranya tenang, getarannya kecil. Kerugian kompresor rotary : jika terjadi kerusakan, sukar diperbaiki pembuatannya lebih sukar harganya lebih mahal Kompresor rotary ada dua macam : bilah/daun pisau tetap (stationary blade atau roller type) bilah/daun pisau berputar (rotary blade atau vane type). 9 Kompresor Sekrup (Screw) 1 3 2 4 10 Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 96
  109. 109. BAB IV KOMPRESOR Kompresor Screw Keuntungan Kompresor Sekrup : Suaranya tenang, getarannya sedang Bentuknya kompak Bersifat fleksibel Kuat/tahan lama Dapat diandalkan Kerugian : Pembuatannya sulit Harganya mahal Hanya untuk kapasitas besar 11 Kompresor Sentrifugal (Centrifugal) 12 Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 97
  110. 110. BAB IV KOMPRESOR Kompresor Sentrifugal Keuntungan : Mempunyai efisiensi yang tinggi pada range kondisi beban yang lebar. Mempunyai desakan volumetrik yang tinggi per satuan ukuran/kapasitas. Kerugian : Mempunyai karakteristik head-capacity yang rata Hanya untuk kapasitas-kapasitas yang besar. 13 Kompresor Skrol (Scroll) 14 Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 98
  111. 111. BAB IV KOMPRESOR Kompresor Scroll Keuntungan Komponen yang digunakan sedikit Kerugian Hanya untuk kapasitas kecil 15 Perbandingan Jenis Kompresor RECIPROCATING SCREW ROTARY SCROLL CENTRIFUGAL Compresion Process Positive Displacement Positive Displacement Positive Displacement Positive Displacement Non Positive Displacement CAPASITY TR <200 50-1500 Komersial <4 Industrial < 150 Sampai 60 100-1800 REFRIGERANT R-22 R-134a R-12 HC R-22 R-134a R-717 R-12 HC R-22 R-134a R-717 R-12 R-22 R-123 R-134a R-717 R-11 R-12 Compressor Efisiensy 0.75-0.83 0.67-0.82 0.87 5-10%>Recip 0.87 Capasity Control On off cyl unloader step control Sliding value stepless inverter - Inverter Inletvanes inverter Jumlah Komponen Banyak Sedikit Sedikit Sedikit Sedikit KW/TR 0.8-0.9 0.8-0.9 - - 0.5-0.7 Aplikasi Kecil Medium Medium Besar Kom. Kecil Ind. Sedang Kecil Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi Medium Besar16 99
  112. 112. BAB IV KOMPRESOR Jenis Kompresor (2) Berdasarkan dudukan / konstruksi terhadap penggeraknya Hermetic Semi hermetic Open : belt drive dan direct drive. 17 Kompresor Hermetik (Fully Welded Compresor) - 1 Screw – Hermetic Compressor 18 Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 100
  113. 113. BAB IV KOMPRESOR Kompresor Hermetik (Fully Welded Compresor) - 2 Reciprocating – Hermetic Scroll – Hermetic Rotary – Hermetic 19 Kompresor Semi Hermetik (Semi Hermetic) - 1 Screw – Semi Hermetic Compressor 20 Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 101
  114. 114. BAB IV KOMPRESOR Kompresor Semi Hermetik (Semi Hermetic) - 2 Reciprocating – Semi Hermetic Compressor 21 Kompresor Open Type Reciprocating – Open Type Compressor 22 Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 102
  115. 115. BAB IV KOMPRESOR Pengaturan Putaran Kompresor Open Type RPM K RPM M DK Puli Kompresor DM Puli Motor 23 Katup Servis pada Kompresor Berfungsi untuk : Mengeluarkan refrigeran / udara pada saat pemvakuman Memasukkan Nitrogen saat mengecek kebocoran Mengisi refrigeran saat akan digunakan 24 Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 103
  116. 116. BAB IV KOMPRESOR Katup Servis Kompresor (1) 25 Katup Servis Kompresor (2) 26 Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 104
  117. 117. BAB IV KOMPRESOR Proses Kompresi (Torak) VAC = VC – VA = volume langkah = PD = Piston Displacement PD = π 4 ⋅D2 ⋅L ⋅ N ⋅n N = Frekuensi Putaran Kompresor n = Jumlah silinder pd kompresor VBC = VC – VB = volume hisap Faktor Clearence C adalah C= VA V = A VAC PD 27 Efisiensi Volumetrik Didefinisikan sebagai ηv ηv = volume refrigeran dihisap ηv = volume langkah piston VBC VAC Karena VBC = VAC - VAB = VAC – VB + VA dan dari A ke B berlaku proses politropik (dengan koefisien politropik k), sehingga 1/ k ⎛P ⎞ VB = V A ⎜ A ⎟ ⎜P ⎟ ⎝ B⎠ pV = p V = p V = konstan k k A A k B B 1/ k ⎛P ⎞ ηv = 1 + C − C ⎜ A ⎟ ⎜P ⎟ ⎝ B⎠ Dimana PA = Pd dan PB = Ps ⎛P ηv = 1 + C − C ⎜ d ⎜P ⎝ s 1/ k ⎞ ⎟ ⎟ ⎠ = 1 + C − C (Rc ) Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 1/ k 28 105
  118. 118. BAB IV KOMPRESOR Efisiensi Volumetrik ⎛P ηv = 1 + C − C ⎜ d ⎜P ⎝ s 1/ k ⎞ ⎟ ⎟ ⎠ = 1 + C − C (Rc ) 1/ k Efisiensi volumetrik dipengaruhi : Faktor “Clearence” Tekanan kerja sistem (rasio kompresi) Sifat-sifat dari refrigeran yang digunakan. Temperatur kompresor. 29 Grafik Efisiensi Volumetrik (untuk kapasitas 3,7 – 18,7 kW) Efisiensi Volumetrik (%) 90 80 70 60 50 40 30 20 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Rasio Kompresi Sumber : Dossat 30 Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 106
  119. 119. BAB IV KOMPRESOR Piston Displacement Kompresor Rotary Kompresor rotari dengan diameter impeler ri dan diameter stator rs mempunyai frekuensi putaran N dan jumlah silinder n. akan mempunyai Piston displacement : ri rs ( ) PDrotary = π ⋅ rs2 − ri 2 ⋅ t ⋅ N ⋅ n t = tebal silinder rotari 31 Sistem Pelumasan Kompresor Kegunaan minyak pelumas pada sistem Refrigerasi adalah untuk : Mengurangi gesekan dari bagian-bagian yang bergerak. Mengurangi terjadinya panas pada poros dan bearing (bantalan). Membentuk lapisan penyekat (sealing agent) antar piston dan dinding silinder. Membantu mendinginkan kumparan motor listrik di dalam kompresor hermetik. Jenis : hewan. tumbuh-tumbuhan. mineral. Sintetis Metode pelumasan kompresor torak tipe percik (Splash). tipe paksa (force feed). tipe gabungan Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 32 107
  120. 120. BAB IV KOMPRESOR Contoh Sistem Pelumasan 33 Contoh soal Sistem Refrigerasi dengan R-22 bekerja pada temperatur penguapan -10 oC dan temperatur kondensasi 40 oC. Anggaplah siklus refrigerasinya sederhana. Kompresor bekerja pada efisiensi volumetrik 0,8, bila kapasitas pendinginan adalah 3,5 kw, tentukanlah volume langkah (Piston Displacement) dari piston. Kompresor bekerja pada 900 RPM, dan mempunyai 2 silinder. Bila perbandingan bore dan stroke adalah 1 : 1, tentukan bore dan stroke dari silinder kompresor tersebut. 34 Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 108
  121. 121. BAB IV KOMPRESOR Langkah mencari solusi Menentukan Piston Displacement : 1. 2. 3. 4. Gambar pada diagram P-h, Cari entalpi di tiap titik dan volume spesifik di suction kompresor. Tentukan laju aliran massa refrigeran yang bersirkulasi dalam sistem Tentukan laju aliran volume refrigeran di suction kompresor = Volume hisap dari kompresor Hitung Piston Displacement. Memperkirakan dimensi Piston 1. Gunakan data sebelumnya dengan menggunakan persamaan PD = π 4 ⋅ D2 ⋅ L ⋅ N ⋅ n 35 Bacaan Lebih Lanjut dan Tugas Pelajari : 1. 2. 3. Dossat, Principles of Refrigeration, 2nd ed., John Wiley and Sons, Chapter 12 dan 18. Althouse, dkk., Modern Refrigeration and Air Conditioning, The Goodheart-Willcox Company, Inc., 2003. CP Arora, Refrigeration and Air Conditioning 2nd : (International Edition), McGraw Hill, 2001 36 Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 109
  122. 122. BAB V EVAPORATOR BAB V EVAPORATOR 1 Materi : Evaporator Fungsi, Jenis dan konstruksi. Kapasitas evaporator Beda temperatur di evaporator (Evaporator Temperature Difference, ETD, LMTD) Pemilihan evaporator 2 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 110
  123. 123. BAB V EVAPORATOR Fungsi Evaporator Tempat perpindahan kalor antara refrigeran dan ruang atau bahan yang akan didinginkan. Di evaporator, refrigeran mengalami perubahan fasa dari cair menjadi uap. 3 WHM Jenis Evaporator Berdasarkan kontruksinya Berdasarkan metoda pengaturan aliran fluidanya Berdasarkan kompaknya permukaan Berdasarkan jumlah fluida yang mengalir Berdasarkan cara pemasukan refrigerannya 4 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 111
  124. 124. BAB V EVAPORATOR Evaporator Berdasarkan Konstruksinya Tubular A. Jenis pipa spiral, dengan bentuk-bentuk umum adalah : 1. 2. B. C. koil zig-zag rata Koil trombone oval Jenis pipa ganda Jenis Shell and Tube 1. 2. Jenis sekat plat (plate baffle) Jenis sekat batang (rod baffle) Plate Surface Finned 5 WHM Koil Turbular, Plate surface, Finned Turbular Coil Plate Surface with coil Finned Evaporator 6 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 112
  125. 125. BAB V EVAPORATOR Penggunaan Evaporator Turbular ataupun plate surface, biasa digunakan untuk temperatur dibawah 0 oC, yang mana pengaruh FROST tidak jadi masalah. Koil evaporator bersirip, biasa digunakan untuk temperatur-temperatur diatas nol. Sangat efektif bila yang didinginkan adalah udara atau fluida dalam bentuk gas. 7 WHM Finned Evaporator (evaporator bersirip) Adalah evaporator yang dilengkapi dengan sirip-sirip, baik di sisi tabung bagian dalam ataupun di sisi luar tabung. Digunakan untuk meningkatkan laju perpindahan panas pada fluida Laju perpindahan panas ke liquid lebih besar dibandingkan ke gas 8 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 113
  126. 126. BAB V EVAPORATOR Finned Tube (outside – inside) 9 WHM Koil Bersirip (a) Sirip datar (b) Sirip berlekuk Spasi fin bervariasi antara 40 – 500 fin per meter. Untuk Free Convection, Sirip lebih jarang. Untuk Forced convection, sirip dapat lebih rapat. 10 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 114
  127. 127. BAB V EVAPORATOR Indoor Unit AC SPLIT 11 WHM Kapasitas Evaporator Dari sisi refrigeran, Dari sisi perpindahan kalor dengan fluida pendingin, QE = m r (hE ,out − hE ,in ) • QE = U × A × LMTD • Dari sisi fluida yg didinginkan QE = m cf C p ∆T 12 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 115
  128. 128. BAB V EVAPORATOR Koefisien Kalor Menyeluruh U QE ri ro ri 1 1 Rth = + + hi Ai 2πkL ho Ao hi ln ho Fluida yang didinginkan Refrigeran ro QE = U i × Ai × LMTD atau QE = U o × Ao × LMTD Uo = 1 r Ao ln o ri 1 Ao 1 + + 2πkL hi Ai ho atau U i = 1 r Ai ln o ri 1 1 Ai + + hi 2πkL ho Ao 13 WHM LMTD pada evaporator LMTD = (T f 1−in − T f 2−out ) − (T f 1−out − T f 2−in ) (T − T f 2−out ) ln f 1−in (T f 1−out − T f 2−in ) Karena, untuk refrigeran temperatur masuk evaporator = temperatur keluar evaporator, maka TRin = TRout = TR. Untuk Fluida yang didinginkan masuk adalah TE dan keluar adalah TL LMTD = (TE − TR ) − (TL − TR ) (T − T ) ln E R (TL − TR ) 14 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 116
  129. 129. BAB V EVAPORATOR Equations for Boiling Heat Transfer (1) Sumber : Hand book of ASHRAE 2005 : Fundamentals (SI) Chapter 4 : Heat Transfer 15 WHM Equations for Boiling Heat Transfer (2) Sumber : Hand book of ASHRAE 2005 : Fundamentals (SI) Chapter 4 : Heat Transfer 16 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 117
  130. 130. BAB V EVAPORATOR Equations for Forced Convection Evaporation in Tubes(1) Sumber : Hand book of ASHRAE 2005 : Fundamentals (SI) Chapter 4 : Heat Transfer 17 WHM Equations for Forced Convection Evaporation in Tubes(2) Sumber : Hand book of ASHRAE 2005 : Fundamentals (SI) Chapter 4 : Heat Transfer 18 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 118
  131. 131. BAB V EVAPORATOR Equations for Forced Convection Evaporation in Tubes(3) Sumber : Hand book of ASHRAE 2005 : Fundamentals (SI) Chapter 4 : Heat Transfer 19 WHM Equations for Forced Convection Evaporation in Tubes(4) Sumber : Hand book of ASHRAE 2005 : Fundamentals (SI) Chapter 4 : Heat Transfer 20 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 119
  132. 132. BAB V EVAPORATOR Evaporator Konveksi Alami Disebut : free convection / natural convection, karena tanpa menggunakan fan untuk sirkulasi udara 1. Digunakan bila dinginkan laju aliran yang rendah dan tingkat dehidrasi pada produk yang rendah 2. Bila jenis evaporator bersirip, maka Spasi sirip dipilih yang renggang. 21 WHM Evaporator Konveksi Paksa Disebut juga cooler, fan coil unit atau blower coils. ETD rata-rata 2 K lebih rendah dari ETD evaporator konveksi alami. Kecepatan Udara : Rendah : 1 – 1,5 m/s Menengah : 2,5 – 4 m/s Tinggi : 4 – 10 m/s 22 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 120
  133. 133. BAB V EVAPORATOR Beberapa jenis Fan 23 WHM Evaporator Temperature Difference ETD = Evaporator Temperature Difference, adalah beda temperatur antara temperatur saturasi refrigeran dalam evaporator dengan temperatur udara/ fluida yang direncanakan (kabin). -11 ºC - 5 ºC Contoh : Untuk kasus disamping maka ETD = -5 oC – (-11 oC) =6K 24 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 121
  134. 134. BAB V EVAPORATOR Penentuan ETD berdasar kapasitas Qe vs ETD Kapasitas Evaporator (kW) 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Evaporator Temperature Difference (K) 25 WHM Penentuan ETD, bila RH penting Relative Humidity % 95-91 90-86 85-81 80-76 75-70 Design TD, K Natural Forced Convection Convection 7-8 5-6 8-9 6-7 9-10 7-8 10-11 8-9 11-12 9-10 Bila temperatur dibawah -12 oC, maka untuk evaporator dengan konveksi paksa biasanya digunakan ETD sebesar 6 K 26 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 122
  135. 135. BAB V EVAPORATOR Pemilihan Evaporator Faktor yang harus diperhatikan : Kondisi kerja yang diinginkan. (Kapasitas pendinginan, yang sesuai dengan komponen lain) Temperatur udara/fluida masuk Ketersediaan fluida pendingin dan terperatur kerjanya Keterbatasan ruang dan dimensi Keterbatasan jumlah dan distribusi udara/fluida yang didinginkan Friksi/hambatan aliran udara/fluida yang didinginkan yang diizinkan saat melewati evaporator Friksi/hambatan aliran refrigeran dalam sistem pemipaan Kondisi kerja lain, antara lain : Kontrol yang digunakan, kondisi lingkungan (korosive/tidak), kekuatan/jenis bahan yang dipakai untuk tube, fin, dan frame. 27 WHM Finned-Tube Evaporator liquid/vapor refrigerant airflow refrigerant vapor 28 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 123
  136. 136. BAB V EVAPORATOR Finned-Tube Evaporator liquid/vapor refrigerant airflow liquid distributor suction header refrigerant vapor 29 WHM Superheat B A A C { B C superheat 30 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 124
  137. 137. BAB V EVAPORATOR Shell-and-Tube Evaporator chilled water supply baffles chilled water return refrigerant vapor tube bundle liquid/vapor refrigerant 31 WHM Shell-and-Tube Evaporator baffles 32 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 125
  138. 138. BAB V EVAPORATOR Shell and Coil Evaporator 33 WHM Flooded Evaporator Evaporator yang “dibanjiri” oleh refrigeran Ekspansi (Floating Valve) 34 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 126
  139. 139. BAB V EVAPORATOR Flooded Evaporator Gravity Circulation Forced Circulation 35 WHM Finned-Tube Evaporator Control expansion valve evaporator liquid refrigerant refrigerant vapor 36 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 127
  140. 140. BAB V EVAPORATOR Face-Split Arrangement distributors 37 WHM Face-Split Arrangement e coil 80ºF 80º n iinactiv [27ºC] [27º co il tive ac 55ºF 55º [13ºC] [13º 80ºF 80º [27ºC] [27º 30ºF 30º [-1.1ºC] 1.1º 38 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 128
  141. 141. BAB V EVAPORATOR Intertwined Arrangement 39 WHM Row-Split Arrangement 70ºF 70º [21ºC] [21º 80ºF 80º [27ºC] [27º 55ºF 55º [13ºC] [13º 40 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 129
  142. 142. BAB V EVAPORATOR Bacaan lebih lanjut 1. 2. Dossat, Principles of Refrigeration, 2nd ed., John Wiley and Sons, Chapter 11. Althouse, dkk., Modern Refrigeration and Air Conditioning, The Goodheart-Willcox Company, Inc., 2003 41 WHM Tugas : Carilah dan buatlah penjelasan tentang istilah berikut : Coil and baffle assemblies Double pipe Cooler Baudelot Coolers Tank - type Cooler Shell and Coil Cooler Shell and Tube Chiller Dry Expansion Chiller Flooded Chiller Spray – type Chillers Kerjakan Soal-soal dalam buku Dossat bab 11 soal no : 11-1, 11-2 (KUMPULKAN MINGGU DEPAN) 42 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 130
  143. 143. BAB VI KONDENSOR BAB VI KONDENSOR 1 Materi : Kondensor Fungsi, Jenis dan konstruksi. Air Cooled Condensor, Water Cooled Condensor, Evaporative Condensor Penentuan kalor yang dilepas di kondensor dan heat rejection factor Kapasitas kondensor Konstruksi dan cara kerja menara pendingin 2 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 131
  144. 144. BAB VI KONDENSOR Kondensor Alat penukar kalor yang berfungsi untuk melepaskan kalor dari refrigeran, sehingga refrigeran berubah fasa dari uap menjadi cair Kalor dilepas di kondensor berasal dari kalor yang diserap di evaporator dan kalor akibat kerja kompresi. 3 WHM Jumlah Kalor Dilepas di Kondensor (Heat Rejection) Besarnya Kalor dilepas Qc : Qc = Qe + W Qe = kapasitas kompresor/Kalor diserap di Evaporator Jika Kompresor jenis Open, W = Daya output motor Jika Kompresor Hermetik/semihermetik, W = Daya input Kompresor 4 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 132
  145. 145. BAB VI KONDENSOR Heat Rejection Factor Karena Qc = Qe + W = (1 + 1/COP) x Qe maka dapat dituliskan pula sebagai : Qc = HRF x Qe Dimana HRF = Heat Rejection Factor 5 WHM Heat Rejection Factor Evaporator Temp (°C). Condensing Temperature (°C) 32 38 43 49 54 60 -34 1.37 1.42 1.47 -29 1.33 1.37 1.42 1.47 -23 1.28 1.32 1.37 1.42 1.47 -18 1.24 1.28 1.32 1.37 1.41 1.47 -12 1.21 1.24 1.28 1.32 1.36 1.42 -7 1.17 1.20 1.24 1.28 1.32 1.37 -1 1.14 1.17 1.20 1.24 1.27 1.32 5 1.12 1.15 1.17 1.20 1.23 1.28 10 1.09 1.12 1.14 1.17 1.20 1.24 Untuk Kompresor Jenis Open Type Compressor 6 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 133
  146. 146. BAB VI KONDENSOR Heat Rejection Factor Evaporator Temp (°C). Condensing Temperature (°C) 32 38 43 49 -40 1.66 1.73 1.80 1.57 1.62 1.68 60 2.00 -34 54 1.80 -29 1.49 1.53 1.58 1.65 -23 1.42 1.46 1.50 1.57 1.64 -18 1.36 1.40 1.44 1.50 1.56 1.62 -15 1.33 1.37 1.41 1.46 1.52 1.59 -12 1.31 1.34 1.38 1.43 1.49 1.55 -9 1.28 1.32 1.35 1.40 1.46 1.52 -7 1.26 1.29 1.33 1.37 1.43 1.49 -4 1.24 1.27 1.31 1.35 1.40 1.45 -1 1.22 1.25 1.28 1.32 1.37 1.42 5 1.18 1.21 1.24 1.27 1.31 1.35 10 1.14 1.47 1.20 1.23 1.26 1.29 Untuk Kompresor Jenis Suction Cooled Hermetic Compressor 7 WHM Heat Rejection Dari sisi refrigeran, Dari sisi perpindahan kalor dengan fluida pendingin, QC = m r (hc ,in − hc ,out ) • QC = U × A × LMTD • Dari sisi fluida pendingin QC = m cf C p ∆T 8 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 134
  147. 147. BAB VI KONDENSOR Heat Transfer Coefficients for Film-Type Condensation (1) Sumber : Hand book of ASHRAE 2005 : Fundamentals (SI) Chapter 4 : Heat Transfer 9 WHM Heat Transfer Coefficients for Film-Type Condensation (2) Sumber : Hand book of ASHRAE 2005 : Fundamentals (SI) Chapter 4 : Heat Transfer 10 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 135
  148. 148. BAB VI KONDENSOR Heat Transfer Coefficients for Film-Type Condensation (3) Sumber : Hand book of ASHRAE 2005 : Fundamentals (SI) Chapter 4 : Heat Transfer 11 WHM Jenis Kondensor Air Cooled Condenser Water Cooled Condenser Evaporative Condenser 12 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 136
  149. 149. BAB VI KONDENSOR Air Cooled Condensor (Kondensor Berpendingin Udara) Konveksi Alamiah (Natural Convection), biasa digunakan untuk sistem dengan kapasitas rendah Konveksi Paksa (Forced Convection), untuk kapasitas kecil sampai dengan kapasitas besar. Jenisnya : Chassis Mounted (menyatu dengan kompresor) Remote 13 WHM Air Cooled Condenser Rancangan yang baik dilihat dari kecepatan aliran udara minimum yang menghasilkan aliran turbulen dan koefisien perpindahan panas yang tinggi. Kenaikan laju aliran udara dapat menyebabkan drop tekanan berlebihan sehinggga daya motor kipas kondenser harus dinaikan agar sirkulasi udara bertambah besar. Kecepatan udara antara 2,5 m/s s/d 6 m/s. (yang terbaik didapat dari eksperimen) 14 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 137
  150. 150. BAB VI KONDENSOR Air Cooled Condenser Contoh : Kecepatan udara antara 2,5 sampai dengan 6 m/s. Cp : panas jenis udara sekitar kondensor, ∆T : selisih temperatur udara melewati kondensor, ρ : rapat massa udara sekitar kondensor. Maka Kecepatan aliran udara yang melewati kondenser : Kecepatan Udara = V = Beban kalor yang harus dilepas dikondensor C p x ∆T x ρ x Luas Penampang kondensor 15 WHM Beda temperatur di kondensor Beda temperatur udara (Tdb) dengan temperatur kondensasi refrigeran di kondensor disebut Condenser Temperature Difference (CTD) = beda temperatur kondensor. Berkisar antara 6 K – 22 K CTD menentukan ukuran fisik kondensor. 16 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 138
  151. 151. BAB VI KONDENSOR Air Cooled Condenser propeller fan outdoor air condenser coil subcooler 17 WHM Centrifugal Fan Air-Cooled Condenser condenser coil centrifugal fan 18 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 139
  152. 152. BAB VI KONDENSOR Profil Temperatur pada Kondensor condenser C pressure D enthalpy 19 WHM Air-Cooled Condenser Control A B condenser airflow damper fan A fan A fan B heat rejection capacity 20 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 140
  153. 153. BAB VI KONDENSOR Condensing Unit Condensing Unit adalah kesatuan kondensor dengan kompresor dalam satu konstruksi/ dudukan. 21 WHM Water Cooled Condenser Kondensor berpendingin air. Ukuran kondensor lebih kecil dibandingkan Air Cooled Condenser pada kapasitas yang sama. Umumnya untuk unit sistem pendingin dengan ukuran besar. 22 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 141
  154. 154. BAB VI KONDENSOR Water Cooled Condenser Sistem Air Pendingin Air buang (one-through) Cocok untuk dengan sumber air melimpah Kecepatan air 0,025 L/s per kW Kapasitas pendinginan Sirkulasi ulang Perlu Cooling Tower, Kecepatan air 0,045 L/s – 0,06 L/s per kW Kapasitas pendinginan 23 WHM Water Cooled Condenser with Cooling Tower 24 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 142
  155. 155. BAB VI KONDENSOR Laju aliran air pada Water Cooled Condenser Laju aliran air paling optimum pada sistem sirkulasi ulang adalah antara 0,045 l/s sampai 0,06 l/s per kW Makin rendah laju aliran air, maka makin tinggi kenaikkan temperatur, sehingga dibutuhkan rangkaian pipa yang lebih panjang. Faktor yang harus diperhatikan adalah : kecepatan air koefisien perpindahan panas pengotoran permukaaan pipa (karena dapat mengurangi koefisien perpindahan panas dan menghambat laju aliran air serta meningkatkan tekanan kondenser). 25 WHM Pengotoran pada Kondensor Jenis air Kecepatan alir < 1 m/s > 1 m/s 1 air laut 0,0005 0,0005 2 air payau 0,002 0,001 3 air menara pendingin a. diolah b. tak diolah 0,001 0,003 0,001 0,003 4 air kota/air sumur 0,001 0,001 5 air sungai 0,002 0,001 6 air danau 0,001 0,001 7 air berlumpur 0,004 0,002 8 air destilasi 0,0005 0,0005 Faktor Pengotoran air pada temperatur 52 OC 26 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 143
  156. 156. BAB VI KONDENSOR Jenis Water Cooled Condenser Jenis pipa ganda (double pipe) Jenis shell and coil Jenis shell and tube 27 WHM Kondesor Pipa Ganda 28 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 144
  157. 157. BAB VI KONDENSOR Kondesor Shell and Tube 95ºF 95º hot, refrigerant vapor [35ºC] [35º cooling water 85ºF 85º [29ºC] [29º subcooled, liquid subcooled, refrigerant subcooler 29 WHM Kondesor Shell and Tube 30 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 145
  158. 158. BAB VI KONDENSOR Kondesor Shell and Tube 31 WHM Kondesor Shell and Coil 32 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 146
  159. 159. BAB VI KONDENSOR Cooling Tower 33 WHM Cooling Tower propeller fan Approach = (Twl – Twb) Range = (Twe - Twl) sprays fill Tdb Twb outdoor air sump Twl 85ºF 85º [29ºC] [29º to condenser Twe from condenser 95ºF 95º [35ºC] [35º 34 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 147
  160. 160. BAB VI KONDENSOR Istilah pada Cooling Tower Approach. Beda temperatur antara temperatur air keluar cooling tower dengan temperatur tabung basah udara lingkungan yang masuk cooling tower. (Twl – Twb) Blowdown. Jumlah air yang dikeluarkan lewat drain/pembuangan secara periodik untuk menghindari pengendapan pada cooling tower. Fill. Struktur yang membentuk permukaan penukaran panas antara udara dan air, dimana air menyusur mengalir permukaan dan masuk ke wadah penampung. Makeup. Air penambah yang diberikan untuk menjaga jumlah air yang bersirkulasi pada sistem. Pengurangan air dikarenakan penguapan, butiran yang terbawa udara, dan blowdown. Range. Beda temperatur antara temperatur air masuk cooling tower dan temperatur air keluar cooling tower. (Twe - Twl) 35 WHM Air hilang di Menara pendingin terjadi karena : Penguapan dan terbawa oleh udara Titik-titik air yang kecil terbawa oleh udara keluar dari menara (drift) hal ini tergantung dari rancangan menara dan kecepatan angin. Karena sejumlah persentase tertentu dari air yang tersirkulasi dibuang (bleed off, blow down) untuk menghindari naiknya konsentrasi dari kotoran-kotoran dan padatan mineral yang terlarut dalam air kondenser. 36 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 148
  161. 161. BAB VI KONDENSOR Bleed Off (Blow Down) Rate Cooling Range (K) 3,5 Percent Bleed Off 4,2 0,22 5,5 0,33 8,6 0,54 11 0,75 0,15 37 WHM Kinerja Menara Pendingin Bergantung pada : Luas permukaan air yang terbuka dan lamanya air yang terbuka tersebut bersinggungan dengan udara. Kecepatan udara melewati menara pendingin. Arah laju aliran udara terhadap tetesan air : aliran paralel; aliran silang; aliran berlawanan. 38 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 149
  162. 162. BAB VI KONDENSOR Jenis Cooling Tower Air Udara Parallel Flow Air Counter Flow Udara Air Cross Flow Udara 39 WHM Kapasitas Cooling Tower • QCT = m C p (Tair masuk − Tair keluar ) Dimana QCT : Beban Cooling Tower [kJ/s = kW] • m : Laju aliran air masuk cooling tower [kg/S] Cp : kalor spesifik air, [4,19 kJ/kg.K] Tair,masuk : Temperatur air masuk kondensor [oC] Tair,keluar : Temperatur air keluar kondensor [oC] 40 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 150
  163. 163. BAB VI KONDENSOR Evaporative Condenser 41 WHM Evaporative Condenser 42 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 151
  164. 164. BAB VI KONDENSOR Bacaan Lebih Lanjut Dossat, Principles of Refrigeration, 2nd ed., John Wiley and Sons, Chapter 14. Althouse, dkk., Modern Refrigeration and Air Conditioning, The Goodheart-Willcox Company, Inc., 2003 43 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 152
  165. 165. BAB VII ALAT EKSPANSI BAB VII ALAT EKSPANSI 1 Materi : Alat Ekspansi Fungsi, Jenis dan konstruksi. Pipa kapiler, Manual valve, Automatic valve, TXV, High side floating valve, Low side floating valve, EEV Pemilihan kapiler Pemasangan sensing bulb 2 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 153
  166. 166. BAB VII ALAT EKSPANSI Fungsi Alat Ekspansi 1. 2. Mengatur laju aliran refrigeran yang masuk ke evaporator dari “liquid line”, sehingga sesuai dengan laju penguapan refrigeran di evaporator Menurunkan dan Menjaga beda tekanan antara sisi tekanan tinggi dan sisi tekanan rendah, sehingga terjaga tekanan yang diinginkan 3 WHM Prinsip Kerja Alat Ekspansi (1) Bukaan konstan Katup ekspansi manual (Hand Expansion Valve) Pipa kapiler (capillary Tube) Mengubah-ubah tahanan aliran refrigeran (dengan mengubah bukaan lubang aliran) Katup apung sisi tekanan rendah (Low Side Float Valve) Katup apung sisi tekanan tinggi (High Side Float Valve) Katup ekspansi termostatik (Thermostatic Expansion VAlve) Katup ekspansi otomatis (Automatic Expansion Valve) Katup ekspansi elektronik (Electronic Expansion valve) 4 WHM Panduan Kuliah Dasar Refrigerasi 154

×