sistem refrigerasi 2013 1

of 75/75
REFRIGERATION SYSTEM ARI DARMAWAN PASEK 2013 1

Post on 29-Dec-2015

198 views

Category:

Documents

17 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • 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

    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

    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

    CH3Cl,

    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

    CHCl2CHClF

    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