refrigerasi (ref) - · pdf filesistem refrigerasi sering dimanfaatkan untuk pengondisian...
TRANSCRIPT
MODUL PRAKTIKUM
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL TEKNIK KIMIA
REFRIGERASI
(REF)
Koordinator LabTK
Dr. Pramujo Widiatmoko
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
2016
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL REFRIGERASI (REF)
REF – 2016/PW 2
Kontributor:
Ir. Johnner Sitompul, M.Sc., Ph.D., Dr. Ardiyan Harimawan, Joseph Bimandita Sunjoto,
Atika Salma
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL REFRIGERASI (REF)
REF – 2016/PW 3
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI ............................................................................................................................... 3
DAFTAR GAMBAR .................................................................................................................. 4
DAFTAR TABEL ....................................................................................................................... 5
BAB I PENDAHULUAN ........................................................................................................... 6
BAB II TUJUAN DAN SASARAN PERCOBAAN.................................................................. 9
2.1 Tujuan.......................................................................................................................... 9
2.2 Sasaran ........................................................................................................................ 9
BAB III RANCANGAN PERCOBAAN ................................................................................. 10
3.1 Alat dan Bahan ............................................................................................................... 10
3.1 Skema Alat Percobaan ................................................................................................... 10
BAB IV PROSEDUR KERJA .................................................................................................. 11
4.2 Prosedur Kerja Penggunaan Alat ................................................................................... 11
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................................... 13
LAMPIRAN A TABEL DATA MENTAH .............................................................................. 14
LAMPIRAN B PROSEDUR PERHITUNGAN ....................................................................... 16
LAMPIRAN C DATA SPESIFIKASI DAN LITERATUR ………………….……………..15
LEMBAR KENDALI KESELAMATAN KERJA………………………………………..…16
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL REFRIGERASI (REF)
REF – 2016/PW 4
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Perbedaan Siklus Refrigerasi dan Siklus Carnot..................................................... 7
Gambar1.2 Siklus Refrigerasi ..................................................................................................... 8
Gambar 3.1 Skema Alat ............................................................................................................ 10
Gambar 4.1 Diagram alir percobaan ......................................................................................... 11
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL REFRIGERASI (REF)
REF – 2016/PW 5
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Variasi Bukaan Valve Pipa Kapiler 50% .................................................................... 14
Tabel 2. Variasi Bukaan Thermal Expansion Valve 100% ...................................................... 14
Tabel 2. Variasi Beban Pemanasan Pada Evaporator ............................................................... 15
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL REFRIGERASI (REF)
REF – 2016/PW 6
BAB I
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL REFRIGERASI (REF)
REF – 2016/PW 7
PENDAHULUAN
Pengembangan prinsip refrigerasi berawal pada abad ke-19, tertulis dalam London Practical
Mechanics Journal oleh penulis anonim. Paten pertama mesin refrigerasi tercatat atas nama
Thomas Harris dan John Long, yang dipublikasikan di Great Britain pada tahun 1790.
Refrigerasi adalah proses pemindahan panas dari sistem bertemperatur rendah ke sistem
bertemperatur lebih tinggi untuk mendapatkan temperatur tetap di bawah temperatur
lingkungan. Siklus refrigerasi ini pada prinsipnya adalah kebalikan dari siklus mesin panas
(siklus Carnot). Efek dari siklus seperti itu adalah adanya absorbsi energi kerja dan transfer
energi panas dari heat reservoir temperatur rendah ke heat reservoir temperature tinggi.
Gambar 1.1 Perbedaan Siklus Refrigerasi dan Siklus Carnot
Sistem refrigerasi sering dimanfaatkan untuk pengondisian udara dalam suatu ruang tertentu,
seperti ruang kantor atau ruang penyimpanan barang. Selain berfungsi sebagai pengondisi
udara, system refrigerasi telah dimanfaatkan selama bertahun – tahun di industri manufaktur,
perminyakan, kimia, dan pangan. Contoh aplikasi sistem refrigerasi untuk industri
manufaktur adalah dalam proses pendinginan baja. Aplikasi sistem refrigerasi utama pada
industri kimia yaitu proses pencairan atau likuefaksi gas alam. Aplikasi refrigerasi dalam
bidang pangan terutama untuk pengawetan makanan (food preserving seperti daging, telur, es
krim, atau pengawetan makanan di dalam storage) maupun dalam proses distribusi atau
transportasi bahan makanan menggunakan truk atau trailer. Banyaknya aplikasi sistem
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL REFRIGERASI (REF)
REF – 2016/PW 8
refrigerasi di dunia industri ini menjadikan sistem refrigerasi sebagai topik yang sangat
penting untuk dibahas. Pemahaman dan pengamatan lebih jauh mengenai prinsip kerja
refrigerasi dan parameter yang mempengaruhi kinerja dari sistem refrigerasi juga sangat
diperlukan.
P
T
E QH
C B
K
QL
A
N D A
Win
A
N
H
ENTALPI
Gambar1.2 Siklus Refrigerasi
Siklus refrigerasi ini dapat dilihat pada Gambar 1.2, terdiri dari proses berikut:
Proses A – B: Refrigeran dikompresi secara isentropik dan fasa berubah
dari saturated vapor menjadi superheated vapor.
Proses B – C: Energi panas dikeluarkan dari siklus dengan mengkondensasi
refrigerant. Fasa berubah menjadi saturated liquid.
Proses C – D: Ekspansi isentalpi pada refrigerant yang menyebabkan fasa
berubah menjadi campuran liquid – vapor.
Proses D – A: Pemasukan energi panas ke dalam siklus dengan
mengevaporasi refrigerant. Fasa berubah menjadi saturated vapor.
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL REFRIGERASI (REF)
REF – 2016/PW 9
BAB II
TUJUAN DAN SASARAN PERCOBAAN
2.1 Tujuan
Tujuan praktikan melakukan percobaan Refrigerasi adalah sebagai berikut:
a. Mempelajari siklus refrigerasi mekanik khususnya siklus kompresi uap.
b. Mengetahui unjuk kerja alat refrigerasi berdasasarkan beban di evaporator dan
kondensor.
2.2 Sasaran
a. Mengukur kinerja peralatan refrigerasi, dinyatakan dengan COP (Coefficient of
Performance) evaporator dan kondensor.
b. Menghitung kebutuhan listrik kompresor.
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL REFRIGERASI (REF)
REF – 2016/PW 10
BAB III
RANCANGAN PERCOBAAN
3.1 Alat dan Bahan
Dalam percobaan refrigerasi ini bahan yang digunakan adalah refrigerant-22 yang formula
kimianya CHClF2 atau Chlorodifluoromethane. Peralatan yang digunakan antara lain
kompresor, kondensor, penampung uap, rotameter, sightglass, filter drier, thermal expantion
valve, kerangan ekspansi kapiler, evaporator, high-low pressurestat, dan manometer.
3.1 Skema Alat Percobaan
Skema alat yang digunakan dalam percobaan dapat dilihat pada Gambar V.1 berikut.
Gambar 3.1 Skema Alat
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL REFRIGERASI (REF)
REF – 2016/PW 11
BAB IV
PROSEDUR KERJA
4.1 Diagram Alir Percobaan
Diagram alir percobaan dapat dilihat pada gambar 4.2 berikut.
Start up peralatan(Keran ekspansi dibuka)
Refrigeran dialirkan(Perhatikan sightglass)
Lakukan variasi
Peralatan mencapai steady state(P dan T konstan)
Ukur P dan T untuk tiap variasi
Mulai
Selesai
Gambar 4.1 Diagram alir percobaan
4.2 Prosedur Kerja Penggunaan Alat
Hal yang pertama kali dilakukan adalah
1. Memasang alat percobaan pada sumber listrik yang sesuai
2. Memulai start up peralatan dengan membuka kerangan ekspansi
3. Mengalirkan refrigerant dengan membuka katupnya hingga tidak terdapat aliran
udara dalam alat. Hal ini dapat diketahui dengan melihat melalui sightglass,
karena bila terdapat uap yang lolos dari receiver cairan dalam sightglass akan
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL REFRIGERASI (REF)
REF – 2016/PW 12
terlihat memiliki gelembung-gelembung. Ini terus dilakukan hingga gelembung
tidak ada dan hingga peralatan mencapai keadaan steady state, yang ditandai
dengan nilai tekanan (P) dan temperature (T) yang konstan.
4. Setelah keadaan steady state tercapai dilakukan variasi.
5. Mengukur tekanan discharge dan tekanan suction
6. Mengukur temperatur pada tiga titik yaitu sebelum masuk kondensor, sebelum
masuk kerangan ekspansi, dan sebelum masuk evaporator.
Hal ini dilakukan pada tiap variasi kerangan ekspansi. Variasi juga dapat dilakukan dalam
bentuk gangguan eksternal pada kedua penukar kalor yaitu evaporator maupun kondensor.
Gangguan yang diberikan dapat berupa pemanasan maupun pendinginan.
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL REFRIGERASI (REF)
REF – 2016/PW 13
DAFTAR PUSTAKA
Daubert, T.E., (1985), Chemical Engineering Thermodynamics, International Edition,
Singapore : Mc-Graw Hill, Inc.
Http://www.refrigerants.com/MSDS/r22.pdf, (2004), Material Safety Data Sheet, Internet
Edition, New Jersey : National Refrigerants, Inc.
Jordan, R.C. dan Priester, G.B., 1956, Refrigeration and Air Conditioning, Second Edition,
Englewood Cliffs, N.J.: Prentice Hall, Inc.
Smith, J. M.,. Van Ness, H. C dan Abbot, MM, (1996), Introduction to Chemical Engineering
Thermodynamics, Fifth Edition, New York : Mc-Graw Hill, Inc.
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL REFRIGERASI (REF)
REF – 2016/PW 14
LAMPIRAN A
TABEL DATA MENTAH
Pada lampiran ini ditunjukkan beberapa contoh variasi yang mungkin dilakukan, namun
variasi ini bersifat tidak tetap bergantung pada penugasan dari dosen yang terkait.
Variasi 1 : Bukaan Valve Pipa Kapiler 50%
Tabel 1. Variasi Bukaan Valve Pipa Kapiler 50%
Waktu (t) Tb Tc Td P suction P discharge
Tegangan (V)
Arus (I)
Laju Alir
Variasi 2 : Bukaan Thermal Expansion Valve 100%
Tabel 2. Variasi Bukaan Thermal Expansion Valve 100%
Waktu (t) Tb Tc Td P suction P discharge
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL REFRIGERASI (REF)
REF – 2016/PW 15
Tegangan (V)
Arus (I)
Laju Alir
Variasi 3 : Beban Pemanasan Pada Evaporator
Tabel 2. Variasi Beban Pemanasan Pada Evaporator
Waktu (t) Tb Tc Td P suction P discharge
Tegangan (V)
Arus (I)
Laju Alir
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL REFRIGERASI (REF)
REF – 2016/PW 16
LAMPIRAN B
PROSEDUR PERHITUNGAN
Pengolahan data yang diperlukan pada percobaan ini dapat dilakukan dengan mengikuti
langkah berikut :
1. Siapkan diagram P – H refrigeran R-22
2. Melakukan Perhitungan
a. Laju alir massa refrigeran
i. m = Q x r
b. Perpindahan panas
i. qcond = m x (hB – hC)
ii. qevap = m x (hA – hD)
c. Kerja kompresor
i. Wkomp = qcond – qevap
d. COP (Coefficient of Performance)
i. COPevap,teoretik =
ii. COPcond,teoretik =
e. Daya Listrik
i. Wlistrik = V.I.cos θ (cos θ = 0,8)
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL REFRIGERASI (REF)
REF – 2016/PW 17
LAMPIRAN C
DATA SPESIFIKASI DAN LITERATUR
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL REFRIGERASI (REF)
REF – 2016/PW 18
LAMPIRAN D
LEMBAR KENDALI KESELAMATAN KERJA
No Bahan Sifat Bahan Tindakan
Penanggulangan 1 Refrigeran-22 (CHClF2)
Titik leleh -160 oC. Titik didih -40,8oC.
Tidak mudah terbakar pada temperatur ruang dan tekanan atmosferik
Dapat terbakar saat tercampur dengan udara bertekanan rendah dan saat dekat dengan sumber api
Jika terkena bagian tubuh,
segera bilas dengan air hangat.
Jika terhirup, segera keluar dari ruangan lab
Kecelakaan yang mungkin terjadi Penanggulangan
Alat mengalami tekanan berlebih dan dapat mengalami kerusakan
Pastikan thermal expansion valve berada dalam keadaan terbuka meskipun alat berada dalam keadaan dimatikan.
Perlengkapan keselamatan kerja
Jas praktikum
Prosedur Keselamatan Kerja Pengecekan Alat
Asisten Pembimbing Koordinator Lab TK
Tutup semua kerangan
refrigeran kecuali thermal
expansion valve.
Putus hubungan listrik
pada rangkaian alat
refrigerasi.
Pastikan listrik pada
rangkaian alat terhubung
dengan baik.
Pastikan thermal
expansion valve berada
dalam kondisi terbuka.
Buka keran pengalir refrigeran
Usahakan agar tidak ada orang yang ada di depan kondensor atau evaporator agar tidak mengacaukan alat
Pastikan tekanan discharge tidak terlalu besar untuk mencegah terjadinya tekanan berlebih