Download - Sistem Refrigerasi 2013 1

REFRIGERATION SYSTEM

ARI DARMAWAN PASEK 2013

1

TEKNIK REFRIGERASI

RE

FR

IGE

RA

SI

KR

IOG

EN

IKA

123 K

90,2 K , O2 cair

77,4 K , N2 cair

20,4 K , H2 cair

4,2 K , He cair

273,2 K , H2O membeku

373,2 K , H2O mendidih

DEFINISI

• REFRIGERASI adalah proses penyerapan

panas sehingga temperatur suatu

produk atau zat menjadi lebih rendah

dari temperatur lingkungannya.

• MESIN/SISTEM REFRIGERASI adalah

mesin/sistem yang dapat menimbulkan

efek refrigerasi.

• REFRIGERAN adalah fluida kerja yang

digunakan dalam mesin/sistem

refrigerasi untuk menyerap panas.

SIKLUS REFRIGERASI

Proses-proses Termodinamika

–Siklus Uap

• Siklus Kompresi Uap

• Siklus Absorpsi

• Siklus kompresi jet

–Siklus Gas

• Siklus Udara

• Pipa Vorteks

4

SKEMA MESIN REFRIGERASI KOMPRESI UAP

kompresor

evaporator

Wk

kondensor

Alat ekspansi

2

Qeva

Qkon

3

1

4

5

MESIN REFRIGERASI

KOMPRESI UAP

SALURA

N

CAIRAN SALURA

N ISAP

KONDENS

OR

KOMPRES

OR

PENAMPU

NG

EVAPORATO

R

ALAT

EKSPANSI

Uap tekanan

tinggi

Cairan tekanan

tinggi

Uap tekanan

rendah

cairan tekanan

rendah

6

SKETSA DIAGRAM TEKANAN - ENTALPI

Entalpi, kJ/kg

Tekanan A

bsolu

t, B

ar

Daerah

cairan

sub -

dingin

Kubah uap Titik Kritik

7

Wk

1

2 3

4

Entalpi, kJ/kg

Te

ka

nan, kJ/k

g

Diagram P-h untuk R-134a

Qeva

Qkond

Wkomp

Entropi,

kJ/kg

kompresor

evaporator

kondensor

Alat ekspansi

Qeva

Qkon

3

4

2

1

PENGGAMBARAN

SIKLUS IDEAL PADA

DIAGRAM P - h

8

SIKLUS SEBENARNYA

penurunan

tekanan

penurunan

tekanan

panas lanjut

bawah dingin/

subcooled

2'

1' 4'

3' 2 3

4 1

Entalpi

Tek

an

an

siklus aktual

siklus standar

9

PENGGUNAAN PENUKAR

KALOR UNTUK SUPERHEATING

DAN SUB-COOLING

10

Wk

1

2

3

4

Entalpi, kJ/kg

Te

ka

nan, kJ/k

g

Diagram P-h untuk R-134a

Qeva

Qkond

Wkomp

Entropi,

kJ/kg

kompresor

evaporator

kondensor

Alat ekspansi

Qeva

Qkon

3

4

2

1

PENGGAMBARAN

SIKLUS

PERANCANGAN PADA

DIAGRAM P - h

11

ANALISIS ENERGI

43 hh 12 hhm

Ww

ref

komp

komp

Kompresor 2

1

W

Qkond

2

3

Kondensor

32 hhm

Qq

ref

kondkond

3

4

Katup Ekspansi

Qeva

4

1

Evaporator

41 hhm

Qq

ref

evaeva

14

PERFORMANCE

12

41

kompresikerja

irefrigerasefek(COP)iperformansKoefisien

hh

hh

15

LATIHAN

• Bandingkan performansi (COP) dari R-12

dan R-134a yang beroperasi pada

temperatur operasi yang sama: kondensor

55oC, evaporator: -10oC

• Bandingkan performansi (COP) dari R-22,

R-410A, dan R-407C yang beroperasi

pada temperatur operasi yang sama:

kondensor: 50oC, evaporator: -20oC.

16

SISTEM BERTEKANAN BANYAK

• Menggunakan tangki cetus (flash tank) dan pendingin antara (Intercooler)

• Tangki Cetus menambah efek refrigerasi

• Terdapat beberapa tingkat tekanan operasi

• Disebut sistem bertekanan banyak

17

PENGGUNAAN INTERCOOLER

Hitunglah daya yang diperlukan untuk

menekan 1,2 kg/s amonia dari keadaan

uap jenuh bertekanan 80 kPa menjadi 1000

kPa (a) dengan kompresi satu tingkat dan

(b) dengan kompresi dua tingkat yang

dilengkapi dengan intercooler oleh cairan

refrigeran bertekanan 300 kPa.

Hitunglah daya yang diperlukan untuk

menekan 3,5 kg/s R-22 dari uap jenuh

bertekanan 100 kPa menjadi tekanan

pengembunan 1000 kPa dengan (a)

kompresi satu tingkat dan (b) kompresi dua

tingkat yang dilengkapi intercooler oleh

cairan refrigeran bertekanan 300 kPa.

18

Perbandingan antara kompresi amonia

dengan dan tanpa intercooling:

Tanpa intercooling Dengan intercooling

proses 1-2 dan 2-3 proses 1-2, 2-4, 4-5

h2 - h1, kJ/kg 1566 - 1392 1566 - 1392

h3 - h2, kJ/kg 1778 - 1566

h5 - h4, kJ/kg 1600 - 1432

Laju alir 1-2, kg/s 1,20 1,20

2 ke 3 1,20

4 ke 5 1,34

Daya 1-2, kW 208,8 208,8

2 ke 3 254,4

4 ke 5 225,1

Daya Total, kW 463,2 433,9

T keluar komp. T3 = 147 oC T5 = 75 oC

Keseimbangan energi: w6 (298 kJ/kg) + (1,2 kg/s) x (1566

kJ/kg) = w4 (1432 kJ/kg)

Keseimbangan massa: w6 + 1,2 = w4

maka w4 = 1,34 kg/s

19

Perbandingan antara kompresi R-22

dengan dan tanpa intercooling:

Tanpa intercooling Dengan intercooling

proses 1-2 dan 2-3 proses 1-2, 2-4, 4-5

h2 - h1, kJ/kg 416 - 387 416 - 387

h3 - h2, kJ/kg 449 - 416

h5 - h4, kJ/kg 430 - 399

Laju alir 1-2, kg/s 3,50 3,50

2 ke 3 3,50

4 ke 5 3,74

Daya 1-2, kW 101,5 101,5

2 ke 3 115,5

4 ke 5 115,9

Daya Total, kW 217,0 217,4

Catatan: daya total yang dibutuhkan kompresor tidak berbeda,

pemakaian intercooler tidak efektif pada R-22

20

SISTEM BERTEKANAN BANYAK

Satu Evaporator dan Satu

Kompresor

Dua Evaporator dan Satu

Kompresor 21

REFRIGERASI

KOMPRESI UAP

CASCADE

PEMAKAIAN: sistem refrigerasi untuk

temperatur yang sangat rendah.

KONFIGURASI: dua tingkat sampai

dengan tiga tingkat, bahkan bisa lebih

tergantung kebutuhan.

KEUNGGULAN: sistem pendingin

“sederhana” dengan jenis refrigeran

yang dapat dioptimasikan menurut

temperatur dan tekanan operasi di tiap

tingkat.

COP = Qin / (WcA + WcB)

22

SISTEM BERTEKANAN BANYAK Satu Evaporator dan Dua Kompresor

Efektif untuk mencapai temperatur yang

sangat rendah

Sistem refrigerasi pada gambar di

samping menggunakan amonia sebagai

refrigeran, yang melayani 250 kW

evaporator pada temperatur -25 oC.

Berapa daya total yang dibutuhkan oleh

kedua kompresor?

23

h5 = hf pada 35 oC = 366 kJ/kg

h6 = h5 = 366 kJ/kg

h7 = hf pada 453 kPa = 202 kJ/kg

h8 = h7 = 202 kJ/kg

Laju aliran massa di evaporator:

w1 = (250 kW)/(1430 - 202 kJ/kg) = 0,204

kg/s.

w1 = w2 = w7 = w8

Laju aliran massa di tangki cetus:

w2h2 + w6h6 = w7h7 + w3h3 (Hk. K.En.)

w7 = w2 dan w6 = w3 (Hk. K.Massa)

w3 = 0,255 kg/s

Daya komp. p rendah = (0,204 kg/s) x

(1573 - 1430 kJ/kg) = 29,2 kW

Daya komp. p tinggi = (0,255 kg/s) x (1620

- 1463 kJ/kg) = 40,0 kW

Daya komp. Total = 69,2 kW

Bila tidak memakai pendingin antara:

Daya komp. = 78,7 kW

p evap. = p jenuh pada -25 oC = 152 kPa

p kond. = p jenuh pada 35 oC = 1352 kPa

Tekanan antara yang optimum diperoleh dari

akar perkalian kedua tekanan di atas:

p antara = (152 x 1352)0,5 = 453 kPa

Dari data Tabel A-3 dan Gambar A-1:

h1 = hg pada -25 oC = 1430 kJ/kg

h2 = hs pada 453 kPa = 1573 kJ/kg

h3 = hg pada 453kPa = 1463 kJ/kg


24

SISTEM BERTEKANAN

BANYAK

Dua Evaporator dan Dua

Kompresor

Efektif untuk mencapai dua temperatur

rendah yang berlainan.

Sistem refrigerasi pada gambar di

samping menggunakan amonia

sebagai refrigeran. Evaporator kesatu

untuk 180 kW refrigerasi pada -30 oC

dan evaporator kedua untuk 200kW

pada 5 oC.

Berapa daya total kompresor?

25

APLIKASI TEKNIK REFRIGERASI Jenis Mesin refrigerasi Contoh

Refrigerasi Domestik Lemari es, dispenser air

Refrigerasi Komersial Pendingin minuman botol, box es

krim, lemari pendingin supermarket

Refrigerasi Industri Pabrik es, cold storage, mesin

pendingin untuk industri proses

Refrigerasi transport truk, dan containers yang

berefrigerasi

Pengkondisian udara rumah tinggal

dan komersial

AC window, split, dan package.

Chiller Water cooled and air cooled

chillers

Mobile Air Condition (MAC) dan AC

Transportasi

AC mobil, Bus, kereta api

26

REFRIGERASI DOMESTIK:

• LEMARI ES

• DISPENSER AIR

27

BERBAGAI JENIS

REFRIGERASI KOMERSIAL

28

Pabrik Es

Cold Room

Cold Storage

BERBAGAI JENIS

REFRIGERASI INDUSTRI

Pabrik susu

29

Pipa Kapiler

Kondensor

Kontrol

Pelat alas dan drain

Evaporator

AC JENIS WINDOW

30

AC SPLIT

INDOOR UNIT OUTDOOR UNIT

Ceiling cassette

Wall mounted

Floor mounted

Ceiling mounted

MULTI SPLIT SYSTEM

31

DAYA DARI ENGINE UTAMA (on engine)

kondensor

kompresor kopling

Kabel listrik

ke kopling

Pipa

refrigeran

Baterai/

accu

REFRIGERATED TRUCK

32

REFRIGERATED TRAILER

33

WATER COOLED CHILLER

Kondensor

berpendingin

air

Kompresor

screw

Evaporator

mendinginkan air

(chilled water)

Box komponen

listrik

34

AC MOBIL

35

BUS AIR CONDITIONING

SUB ENGINE TYPE

Kondensor Evaporator

Udara dingin

masuk saluran

distribusi

36

Dari data Tabel A-3 dan Gambar A-1:

h1 = hg pada -30 oC = 1423 kJ/kg


h3 = hg pada 5 oC = 1467 kJ/kg


h5 = hf pada 40 oC = 390 kJ/kg = h6

h7 = hf pada 5 oC = 223 kJ/kg = h8

Laju aliran massa di evap. kesatu:

w1 = (180 kW)/(1423 - 223 kJ/kg) = 0,150 kg/s.

= w1 = w2 = w7 = w8 = w komp. p rendah.

Daya komp. p rendah = 0,150 (1630 - 1423)

= 68,2 kW

Sistem di sekitar evap. kedua & t.cetus:

w5h5 + 200 kW + w2h2 = w3h3 + w7h7 (Hk.

Kekekalan Energi)

w2 = w7 dan w5 = w3 (Hk. Kekal. Massa)

w3 = 0,382 kg/s = w komp. p tinggi.

Daya komp. p tinggi = 0,382 (1625 - 1467) =

29,4 kW

Daya total dua kompresor = 97,6 kW

(lebih hemat bila dibandingkan dengan 2 unit

sistem refrigerasi terpisah)

37

REFRIGERAN

• Refrigeran: zat yang mengalir dalam

mesin pendingin (refrigerasi)

• Fungsi refrigeran:

– untuk menyerap panas dari benda atau udara

yang didinginkan

– membawanya kemudian membuangnya ke

udara sekeliling di luar benda/ruangan yang

didinginkan

38

REFRIGERAN

KELOMPOK REFRIGERAN REFRIGERAN HALOKARBON

REFRIGERAN SENYAWA ORGANIK ‘CYCLIC’

REFRIGERAN AZEOTROP

REFRIGERAN ZEOTROP

REFRIGERAN ORGANIK

REFRIGERAN ANORGANIK

REFRIGERAN SENYAWA ORGANIK TAK JENUH

39

REFRIGERAN HALOKARBON

JENIS REFRIGERAN HALOKARBON

– SERI METANA, Contoh: R-11, R-12, R-22

– SERI ETANA, Contoh: R-134a, R-152a

– SERI PROPANA, Contoh: (R-216ca, R-218)

40

PENOMORAN REFRIGERAN HALOKARBON

R-XXXX

Jumlah atom F

Jumlah atom H + 1

Jumlah atom C - 1 (tidak ditulis bila nol)

Jumlah ikatan karbon tak jenuh (tidak ditulis bila nol)

REFRIGERAN LAIN

R-4XX: refrigeran zeotrop

R-5XX: refrigeran azeotrop

R-6XX: refrigeran organik

R-7XX: refrigeran anorganik

Untuk isomer yang berbeda, tambahkan a atau A, dst.

41

HALOKARBON TURUNAN METANA

C

H

H

H

H

C

F

Cl

Cl

Cl C

Cl

Cl

F F

C H

Cl

F

F

C H

F

F

H

CFC-12 CFC-11 HFC-32 HCFC-22

42

CH4

R-50 CH3Cl,

R-40

CH3F

R-41

CH3Cl

R-40

CH2FCl

R-31

CCl4

R-10

CFCl3

R-11

CHCl3

R-20

CH2Cl2

R-30

CHFCl2

R-21

CF4

R-14

CH2F2

R-32

CHF3

R-23

CF2Cl2

R-12

CHF2Cl

R-22

CF3Cl

R-13

H

Cl

F HALOKARBON

GUGUS METANA

Jumlah Atom

F

Jumlah atom H

4 - H 3 – H 2 - H 1 – H 0 – H

0 - F CH4

R-50

-164,0

CH3Cl

R-40

-23,74

CH2Cl2

R-30

40

CHCl3

R-20

61,2

CCl4

R-10

76,7

1 – F CH3F

R-41

-78,0

CH2ClF

R-31

-9,0

CHCl2F

R-21

8,9

CCl3F

R-11

23,7

2 – F CH2F2

R-32

-51,6

CHClF2

R-22

-40,8

CCl2F2

R-12

-29,8

3 – F CHF3

R-23

-82,2

CClF3

R-13

-81,5

4 – F CF4

R-14

-127,8

43

F

C

C

H H

H

H

H

H

C

C

H

F

F

F

Cl

Cl

C

C

H

F

F H

F

HCFC-123

HFC-134a

TURUNAN ETANA

H

C

C

C

H

H

H

H

H

H

H

F

C

C

C

F F

F

F

F

F

F FC-218

TURUNAN PROPANA

44

H F

Cl

C2H6 R-170

CH3

Cl,

C2H5F

R-161

C2H5 Cl

R-160

C2H4FCl

R-151

CCl4

R-10

CFCl

3

C2H3Cl3

R-140

C2H4Cl2

R-150

C2H3 FCl2

R-141

CF4

R-14

C2H4F2

R-152a

C2H3F3

R-143a

CF2C

l2

C2H3 F2Cl

R-142b CF3C

l

CCl4

R-10

C2H2 FCl3

R-131 CFCl

3

CCl4

R-10

C2H2 F2Cl2

R-124 CFCl

3

CCl4

R-10

C2H2F3Cl

R-133 CFCl

3

CCl4

R-10

C2H2F4

R-134a CFCl

3

CCl4

R-10

C2HF2Cl3

R-122 CFCl

3

CCl4

R-10

C2HF5

R-125 C2F6 R-116

CCl4

R-10

C2F2Cl4

R-112

CCl4

R-10

C2H2Cl4

R-130 C2HFCl4

R-121

C2Cl6

R-110

C2HCl5

R-120

C2FCl3

R-111

C2F3Cl3

R-113

C2HF3Cl2

R-123 CFCl

3

C2F4Cl2

R-114

C2HF4Cl

R-124 C2F5Cl

R-115

HALOKARBON GUGUS

ETANA

45

Jumlah

atom F

Jumlah Atom H

6 – H 5 - H 4 – H 3 - H 2 – H 1 - H 0 -H

0 – F C2H6

R-170

-88,6

C2H5Cl

R-160

12,0

CH2Cl-CH2Cl2

R-150

84,0

CH3-CHl2

R-150a (?)

57,0

CH2Cl-CHCl2

R-140

113,0

CH3-CCl3

R-140a (?)

75,0

CHCl3 – CHCl2

R-130

145,0

CH2Cl-CCl3

R-130a (?)

128,0

CHCl2 – CCl3

R-120

162,0

C2Cl6

R-110

185,0

1 – F C2H5F

R-161

CH3-CHClF

R-151

4,0

CH2Cl – CH2F

R-151a (?)

-37,7

CH2Cl-

CHClF

R-141

65,0

CH3-CCl2F

R-141a (?)

42,0

CHCl2-CH2F

R-141b

32,1

CHCl2–CHClF

R-131

102,0

CCl3-CH2F

R-131a(?)

90,0

CH2Cl-CCl2F

R-131b(?)

86,0

CHCl2-CCl2F

R-121

115,7

CCl3-CHClF

R-121a(?)

117,0

CCl3-CCl2F

R-111

2 – F CH2F-CH2F

R-152

-24,7

CH3-CHF2

R-152a

-24,15

CH3Cl-CHF3

R-142

35,0

CH2F-CHClF

R-142a (?)

27,0

CH3-CClF2

R-142b

-9,25

CHClF-CHClF

R-132

66,0

CH2F-CCl2F

R-132a (?)

62

CHCl2-CHF3

R-132b (?)

60

CH2Cl-CClF2

R-132c (?)

49,0

CHClF-CCl2F

R-122

85,0

CCl3-CHF2

R-122a (?)

77,0

CHCl2-CClF2

R-122b (?)

72,0

CCl2F-CCl2F

R-112

92,0

CCl3-CClF2

R-112a

91,5

46

Jumlah

atom F

Jumlah Atom H

6 – H 5 - H 4 – H 3 - H 2 – H 1 - H 0 -H

3 – F CH2F-CHF2

R-143

-35,0

CH3-CF3

R-143a

-47,35

CHClF-CHF2

R-133

17,0

CH2Cl-CF3

R-133a (?)

8,0

CH2F-CClF2

R-133b (?)

8,0

CHF3 –

CClF

R-123

38,0

CHClF-

CClF2

R-123a

32,0

CHCl2-CF3

R-123b

28,0

CClF3-CCl2F

R-113

47,68

CCl3-CF3

R-113a

45,9

4 – F CHF2-CHF2

R-134

-20,0

CH2F-CF3

R-134a

-26,15

CHClF-CF3

R-124

-12,0

CHF2-CClF2

R-124a (?)

-16,0

CCl2F-CF3

R-114

-12,0

CClF2-CClF2

R-114a

3,6

5 – F CHF2-CF3

R-125

-48,55

CClF2-CF3

R-115

-38,0

47

REFRIGERAN SENYAWA ORGANIK

‘CYCLIC’

R-C316 1,2-dichlorohexafluorocyclobutane

(C4Cl2F6)

R-C317 chloroheptafluorocyclobutane (C4ClF7)

R-C318 octafluorocyclobutane (C4F8)

48

REFRIGERAN CAMPURAN ZEOTROP

Campuran yang dapat dipisahkan dengan cara

destilasi

Contoh

– R-401A: R-22(53%) + R-152a(13%) + R-124(34%)

– R-402B: R-125(38%) + R-290(2%) + R-22(60%)

– R-403B: R-22(56%) + R-218(39%) + R-290(5%)

– dst

49

SIFAT REFRIGERAN CAMPURAN ZEOTROPIK

Glide Temperature

garis isotermal

2 3

4 1

Entalpi

Tekanan

temperature glide di

dalam kondensor

temperature glide di

dalam evaporator

T

Tf

Tg

x

50


Fractionation

Tekanan komponen

A lebih tinggi

Tekanan komponen

B lebih rendah

Tekanan kombinasi,

A bergerak lebih

aktif di banding B

Pada campuran

zeotropik gerakan

molekul independen

51


Fractionation

Fraksionasi rendah

Temperatur glide

kecil

Fraksionasi tinggi,

Temperatur glide

besar

Near Azeotrope Refrigerant: Refrigeran dengan fraksionasi dan

temperatur glide yang kecil 52


Cara Pengisian

Harus dari sisi cairan dengan membalik silinder atau melalui katup cairan

yang ada pipa panjang di bawahnyanya

Pengisian melalui sisi uap akan menyebabkan:

• Akan terisi refrigeran dengan komposisi yang salah

• Meninggalkan refrigeran dengan komposisi yang salah dalam botol

53


Pengaruh Fraksionasi pada muatan refrigeran dalam sistem

Pada saat

off

Pada saat

on

Pada saat off: fraksinasi

dapat terjadi. Kebocoran

melalui uap dapat

mengganggu komposisi

refrigeran dalam

sistem.pada kebanyakan

kasus performansi sistem

baru terganggu setelah

50% refrigeran bocor

keluar

Pada saat on: Fraksionasi

tidak terjadi

Tidak dianjurkan untuk mengisi kembali/menambah refrigeran ke dalam sistem

yang bocor atau pernah bocor. Refrigeran harus dikeluarkan seluruhnya, di

vakum dan kemudian diisi dengan refrigeran zeotropik yang baru dari silinder.

54


Pengaruh Fraksionasi pada komponen

Flooded Evaporator Accumulator

Flooded evaporator akan menghasilkan

uap yang terfraksinasi secara kontinu.

Hal ini akan menyebabkan tekanan tinggi

pada kompresor yang menyebabkan

menurunnya performans. Refrigeran

zeotropik tidak cocok untuk sistem

dengan flooded evaporator

Cairan dalam akumulator akan

menghasilkan uap dengan

fraksinasi. Uap ini akan tercampur

dengan uap dari evaporator yang

tidak terfrajksionasi. Hal ini akan

menimbulkan kenaikan tekanan

secara periodik di kompresor.

Usakan tidak ada cairan dalam

akumulator dengan mengisi

jumlah refrigeran tak berlebihan 55


Refrigeran dan temperatur Glide di Evaporator

Cairan dengan

sedikit uap

L = 50/50

V = 80/20

T = -15oC

Cairan dan uap

sebanding

L = 37/63

V = 65/35

T = -10oC

Uap dengan

beberapa butir

cairan

L = 25/75

V = 50/50

T = -5oC

56


Pengaruh Temperatur Glide

Pembentukan bunga es?

Daerah

lebih dingin

Daerah

lebih panas

Temp. Rata-

rata

• Bagian yang dingin akan lebih cepat terjadinya bunga es, lebih tebal

• Bagian yang panas akan menyebabkan “hot spot”, mempengaruhi produk

yang didinginkan apabila dekat dengan daerah ini.

• Sensor TXV akan mendeteksi temperatur yang lebih tinggi

• Temperatur glide tidak akan mempengaruhi performansi tetapi akan

mempengaruhi seting kendali temperatur atau tekanan

57

SETTING SUPERHEAT

Panjang Evaporator Panjang Evaporator Pipa Isap Pipa Isap

Titik Didih

Temp. Eva. Rata-rata

Te

mp

era

tur

Te

mp

era

tur

Setting Superheat Setting Superheat

Derajat Superheat

10oC

Derajat Superheat 4oC

ADANYA TEMPERATUR GLIDE AKAN MEMBUAT DERAJAT SUPERHEAT

MENGECIL (CONTOH 10OC menjadi 4oC). APABILA TERJADI PERUBAHAN

SUPERHEAT YANG LEBIH BESAR DARI 4OC MAKA KOMPRESOR AKAN TERISI

CAIRAN

58

KENDALI TEKANAN CUT-IN DAN CUT-OUT DENGAN

MENGGUNAKAN BLEND

R-12, temperatur refrigeran

-12oC, temperatur media

-7oC, tekanan refrigeran 1

bar, kendali tekanan cut

out

R-4xx, temperatur refrigeran

rata-rata -12oC, apabila

tekanan refrigeran 1 bar,

kendali tekanan cut out

Dalam keadaan off temperatur

refrigeran akan meningkat,pada

temperatur 3,5oC tekanannya

akan mencapai 2,4 bar dan

kendali tekanan akan

menghidupkan mesin kembali

Apabila setting kendali tekanan

tidak diubah, maka ketika

mesin aktif kembali pada

tekanan 2,4 bar, temperatur

refrigeran/evaporator masih di

bawah 3,5oC, siklus on/off

pendek 59

KOMPOSISI CAMPURAN ZEOTROPIK YANG SESUAI

KOMPOSISI CAMPURAN AKAN MENGESER KURVA SESUAI DENGAN

BESARNYA KOMPOSISI KOMPONEN TEKANAN TINGGI A. BENTUK KURVA

TETAP.

KOMPOSISI C1 MEMPUNYAI TEMPERATUR YANG SAMA DGN CFC PADA

TEMPERATUR RENDAH (EVAPORATOR); TEKANAN KONDENSOR LEBIH

TINGGI (BIASANYA DIGUNAKAN UNTUK MESIN REFRIGERASI)

KOMPOSIS C2 MEMPUNYAI TEMPERATUR YANG SAMA DGN CFC PADA

TEMPERATUR KAMAR (SILINDER); TEKANAN KONDENSOR LEBIH TINGGI,

TEKANAN EVAPORATOR LEBIH RENDAH

KOMPOSISI C3 MEMPUNYAI TEMPERATUR YANG SAMA DGN CFC PADA

TEMPERATUR KONDENSOR; TEKANAN EVAPORATOR LEBIH RENDAH

(BIASANYA DIGUNAKAN UNTUK MESIN MAC)

TEMPERATUR

TE

KA

NA

N

60

REFRIGERAN CAMPURAN AZEOTROP

Campuran yang tidak dapat dipisahkan dengan cara destilasi

Contoh:

– R-500 R-12 (73.8%) + R-152a (26.2%)

Temperatur azeotrop: 0oC

– R-502 R-22 (48.8%) + R-115 (51.2%)

Temperatur azeotrop: 19oC T

x

Titik Azeotropik

XA

61

REFRIGERAN SENYAWA ORGANIK

R-600 Butana

CH3CH2CH2CH3

R-600a Isobutana CH(CH3)3

R-610 ethyl ether C2H5OC2H5

R-611 methyl format HCOOCH3

R-630 methyl amine CH3NH2

R-631 ethyl amine C2H5NH2

62

REFRIGERAN SENYAWA ANORGANIK

R-702 hidrogen

R-704 helium

R-717 amonia

R-718 air

R-744 CO2

R-764 SO2

63

REFRIGERAN SENYAWA ORGANIK TAK

JENUH

R-1130 1,2-dichloroethylene CHCl=CHCl

R-1150 Ethylene CH2=CH2

R-1270 Propylene C3H6

64

PEMILIHAN REFRIGERAN

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

220 240 260 280 300 320 340 360

Tsat (K)

Psat

(atm

)

R-12 R-22

R-600 R-600a

R-134a R-125

R-152a R-32

0.1

1

10

100

0.001 0.002 0.003 0.004 0.005

1/Tsat (K)

ln P

sat

(atm

)R-12 R-22

R-600 R-600a

R-134a R-125

R-152a R-32

65

SIFAT TERMODINAMIKA BEBERAPA

REFRIGERAN

Refriger

an

NBP, oC

Temperat

ur

Kritik, oC

Tekanan

Kritik,

Bar

Titik

Beku, oC

Tekanan Operasi Refrigeran,

bar

V*,

m3/hr/TR

hfg,

kJ/kg

peva pada 5oC pkond pada

40oC

Pada Tkond= 40oC

dan Teva= -15oC

R-11 23,7 197,78 43,7 -111,0 0,4967 1,748 0,772 148,5

R-12 -29,8 112,04 41,15 -136,0 3,62 9,60 10,867 108,4

R-22 -40,8 96,02 96,02 -160,0 5,836 15,331 6,668 108,4

R-113 45,9 214,1 34,15 -36,6 0,1903 0,7809 186,9 111,8

R-114 3,6 145,8 32,7 -94,0 1,069 3,454 37,6 88,6

R-134a -26,15 101,06 40,56 -96,6 3,5 10,167 10,867 139,8

R-152a -24,15 113,3 45,2 -117,0 3,149 9,092 11,572 226,5

R-290 -42,1 96,8 42,56 -187,1 5,478 13,664 7,737 252,4

R-600a -11,73 135,0 36,45 -159,6 1,88 5,361 21,24 226,5

R-718 100 374,5 221,3 0,0 0,00874 0,0738 825,6 2342,5

*

R-717 -33,35 31,1 73,72 -77,7 5,16 15,54 6,124 1053,4

R-744 -78,4 31,1 73,72 -56,6 - - 1,33 156,7**

* pada Teva = 5oC, ** pada Tkond = 25oC

66

TINGKAT RACUN DAN KEMUDAHAN TERBAKAR

KELOMPOK

TINGKAT NYALA

KELOMPOK TINGKAT RACUN

A B

Kelas 1 A1 B1

Kelas 2 A2 B2

Kelas 3 A3 B3*

KELOMPOK TINGKAT NYALA

Refrigeran diklasifikasi menjadi tiga kelompok tingkat nyala yaitu:

Kelas 1: refrigeran yang tidak menunjukkan perambatan api (flame propagation),

jika diuji di udara pada 101 kPa (14.7 psia) dan 18oC (65oF)

Kelas 2: LFL > 0,10 kg/m3 atau 3,5 % volume pada 21oC dan 101 kPa

kalor pembakaran < 19 000 kJ/kg

Kelas 3: LFL < 0,10 kg/m3 atau 3,5 % volume pada 21oC dan 101 kPa

kalor pembakaran > 19 000 kJ/kg

KELOMPOK TINGKAT RACUN

Refrigeran diklasifikasikan menjadi dua kelompok tingkat racun yaitu:

Kelompok A: adalah refrigeran yang mempuyai LC50 10 000 ppm

Kelompok B: adalah refrigeran yang mempunyai LC50 < 10 000 ppm

67

LFL [Volume%]

R-600a 1.95

Propane 2.1

UFL [Volume%]

R-600a 9.1

Propane 9.5

0 % 100 %

LFL = Lower Flammability Limit

UFL= Upper Flammability Limit

68

TITIK NYALA

R-1

1

R-1

2

R-1

34a

R-5

02

R22

R-6

00a

R-2

90

R-6

00

Ua

p P

elu

ma

s

0

200

400

600

800

1000

1200

Tit

ik N

yala

, oC

69

KELARUTAN AIR DALAM BEBERAPA

REFRIGERAN CAIR

Temperatur, oC

Kelarutan, mg/kg

R-11 R-12 R-22 R-134a

60,0 340 440 3150 3200

32,2 140 128 1580 1500

10,0 55 44 830 730

-1,1 34 23,3 573 490

-40 4 1,7 120 89

-73,3 0,3 0,1 19 12

70

JENIS MINYAK PELUMAS

Oli Mineral

(MOE)

Oli Sintetik

Napthenic Paraffinic Alkyl-

benzene

Polyo ester

(POE)

polyalkyl

glycol (PAG)

71

KELARUTAN BEBERAPA REFRIGERAN

DALAM OLI MINERAL

Seluruhnya

larut

Sebagian larut Tidak larut

Tinggi Sedang Rendah

R-11 R-13B1 R-22 R-13 NH3

R-600a

R-12 R-501 R-114 R-14 CO2

R-290

R-21 R-115 R-134a

R-113

R-152a

R-500 R-502

72

KOMPATIBILITAS BEBERAPA REFRIGERAN TERHADAP

MATERIAL KOMPONEN MESIN REFRIGERASI

Material Penggunaan R-12 R-134a HC

Baja Konstruksi, pipa Sangat baik Sangat baik Sangat baik

Kuningan Konstruksi, pipa Sangat baik Sangat baik Sangat baik

Tembaga Konstruksi, pipa Sangat baik Sangat baik Sangat baik

Aluminum Konstruksi, pipa baik baik baik

Molecular Sieve pengering Sangat baik Sangat baik Sangat baik

Silicagel pengering Sangat baik Sangat baik Sangat baik

CR elastomer Buruk Buruk baik

FPM elastomer Buruk baik baik

PTFE elastomer baik baik baik

Polyamide elastomer baik baik baik

NBR elastomer Sangat baik baik Sangat baik

73

KEKUATAN DIELEKTRIK

REFRIGERAN KEKUATAN DIELEKTRIK

R-11 3

R-12 2,6

R-113 2,4

R-22 1,31

R-717, NH3 0,88

R-744, CO2 0,82

74

SIFAT TRANSPOR BEBERAPA REFRIGERAN PADA 0OC

Refrigeran P, MPa

Massa

jenis

cairan,

kg/m3

Cp

cairan,

kJ/kgK

k=Cp/Cv

Viskositas

cairan,

Pa-s x

106

Konduktiv

itas

termal

cairan,

W/mK

Tegangan

Permukaan,

N/m

R-600a 0.1564 581 2.306 1.086 199.3 0.1068 0.01303

R-12 0.3081 1396 0.934 1.126 248.7 0.07585 0.01177

R-134a 0.2928 1295 1.341 1.102 271.1 0.09201 0.01156

R-290/R-

600a, 50%-

50%

0.3360 551 2.399 1.495 153.9 0.01474 0.01474

R-22 0.4976 1285 1.170 1.166 236.0 0.100 0.01170

R-290 0.4712 523 2.500 1.126 137.0 0.104 0.01030

AKHIR MATERI BAGIANI INI 75

Download - Sistem Refrigerasi 2013 1

Top Related