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
12
13
ANALISIS ENERGI
43 hh 12 hhm
Ww
ref
komp
komp
Kompresor 2
1
W
Qkond
2
3
Kondensor
32 hhm
ref
kondkond
3
4
Katup Ekspansi
Qeva
4
1
Evaporator
41 hhm
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
h4 = hs pada 1352 kPa = 1620 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
h2 = hs pada 517 kPa = 1630 kJ/kg
h3 = hg pada 5 oC = 1467 kJ/kg
h4 = hs pada 1557 kPa = 1625 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
SIFAT REFRIGERAN CAMPURAN ZEOTROPIK
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
SIFAT REFRIGERAN CAMPURAN ZEOTROPIK
Fractionation
Fraksionasi rendah
Temperatur glide
kecil
Fraksionasi tinggi,
Temperatur glide
besar
Near Azeotrope Refrigerant: Refrigeran dengan fraksionasi dan
temperatur glide yang kecil 52
SIFAT REFRIGERAN CAMPURAN ZEOTROPIK
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
SIFAT REFRIGERAN CAMPURAN ZEOTROPIK
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
SIFAT REFRIGERAN CAMPURAN ZEOTROPIK
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
SIFAT REFRIGERAN CAMPURAN ZEOTROPIK
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
SIFAT REFRIGERAN CAMPURAN ZEOTROPIK
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