SlideShare a Scribd company logo
 
 
 
 
KAJIAN REFRIGERANT DAN KINERJA AIR CONDITIONING
OLEH
PUTRI HIDAYATI
TEKNIK KONVERSI ENERGI
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
2013
LAMPIRAN B
Kajian Karakteristik Refrigeran
Refrigeran sebagai fluida kerja primer yang digunakan dalam sistem refrigerasi
mempunyai karakteristik tersendiri, karakteristik inilah yang mempengaruhi suatu sistem
tersebut dan yang membatasi kinerja dari suatu sistem khususnya sistem kompresi uap.
Karakteristik tersebut dapat dilihat dari proses kompresi, kondensasi, expansi dan proses
evaporasi. Karakteristik refrigeran dalam setiap prosesnya dijabarkan pada setiap sub-bab
berikut.
Kompresi
Dalam proses kompresi dimana refrigeran dimampatkan pada suatu titik sehingga
tekanan dan temperatur refrigeran tersebut mengalami kenaikan. besarnya perubahan
tekanan dan temperatur yang dihasilkan bergantung pada jenis refrigeran dan merupakan
range dari batas maksimum kerja yang dicapai refrigeran tersebut. Pada Gambar 1
merupakan range batas kompresi pada refrigeran dimana terjadinya perubahan tekanan
dan temperatur.
Gambar 1 Range Perubahan Tekanan terhadap Temperatur Refrigeran
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
-50-40-30-20-10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Tekananan(Bar)
TemperaturRefrigeran (oC)
Refrigeran
R-22
Refrigerant-
134a
Nilai-nilai tersebuat di atas menunjukkan bahwa refrigeran baik itu R-22 maupun R-
134a tingkat kerja yang luas. Namun pada penerapanya range tekanan dan temperatur
refrigeran tersebut memiliki keterbatasan. Dalam banyak aplikasi sistem refrigerasi range
untuk refrigeran R22 dan R134a batas temperatur berkisar antara -20o
C sampai 65o
C
begitu juga dengan range tekananya. Pada refrigeran R-22 range tekanan kerja berkisar
antara 2,24-27 Bar sedangkan refrigeran R-134a range tekanan kerja berkisar antara 1,32
Bar sampai 19 Bar.
Selain itu, dalam proses kompresi setiap kenaikan tekanan dan temperatur terjadi
perubahan volume spesifik pada refrigeran. Volume spesifik refrigeran menentukan
daerah kerja teknologi penerapan dalam sistem kompresi uap. Dampak dari kenaikan
tekanan dan temperatur terhap volume spesifik ditunjukkan pada Gambar 2 dan Gambar 3
Gambar 2 Hubungan Temperatur terhadap Volume Spesifik
0,00
0,03
0,05
0,08
0,10
0,13
0,15
0,18
0,20
0,23
0,25
-50 -25 0 25 50 75 100
VolumeSpesifik(m^3/kg)
TemperaturRefrigeran (oC)
Refrigeran
R-22
Refrigeran
R-134a
Gambar 3 Hubungan Tekanan Terhadap Volume Spesifik
Volume spesifik menunjukkan volume persatuan massa. Nilai yang membatasi
kapasitas kompresor. Pada temperatur yang lebih tinggi volume spesifik refrigeran sangat
rendah untuk menyesuaikan dengan kapasitas pendinginan perlu ukuran kompresor yang
lebih besar.
Kondensasi
Pada proses kondensasi terjadi perubahan fasa dari fasa uap ke cair, proses
kondensasi ini terjadi dalam kondensor pada tekanan dan temperatur konstan. Meskipun
demikian karena adanya perubahan fasa maka terjadi perubahan entalpi. Secara grafis
besarnya berubahan entalpi tersebut ditunjukkan pada Gambar 4
Gambar 4 Hubungan Temperatur terhadap Perubahan Entalpi
0,00
0,03
0,05
0,08
0,10
0,13
0,15
0,18
0,20
0,23
0,25
0 25 50
VolumeSpesifik(m3/kg)
TekananRefrigeran (Bar)
Refrigeran R-
22
Refrigeran R-
134a
0
50
100
150
200
250
-50-40-30-20-10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
∆H(kJ/kg)
TemperaturKondensasi(oC)
Refrigeran
R-22
Refrigerant
R-134a
Untuk terjadi perubahan entalpi sebesar ∆H membutukan energi dari luar berupa
temperatur pendingin. Besarnya ∆H tersebut menunjukkan kerja secara teoritis yang
mampu diperoleh pada proses kondensasi akibat interaksi dengan lingkungan luar,
sehingga dapat dicapai suatu kesetimbangan. Untuk refrigeran R-22 pada temperatur -30
o
C perubahan entalpi sebesar 226,81 kJ/kg sedangkan pada temperatur 90 o
C perubahan
entalpi sebesar 69,78 kJ/kg hal ini membuktikan bahwa pada temperatur yang semakin
tinggi refrigeran membutuhkan energi pendingin mengubah entalpi sebesar ∆H. Hal yang
sama terjadi pada refrigeran R-134a. Perbedaanya adalah refrigeran R-134a memiliki
kritikal panas kondensasi yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan refrigeran R-22.
Dan besarnya range kondensasi pada refrigeran tersebut secara aplikasinya berkisar antara
30o
C sampai 65o
C terlihat pada garis yang berwarna merah.
Expansi
Pada proses expansi terjadi penurunan tekanan dari tekanan kondensasi menuju
tekanan evaporasi sehingga akan dihasilkan perubahan tekanan sebesar ∆P. Besar
kecilnya perubahan tekanan tersebut akan menentukan laju aliran massa dan temperatur
refrigeran pada suction evaporator. Hal ini dikenal sebagai efek joule thomson atau yang
biasa disebut dengan Joule Thomson efek. Efek Joule Thomson akan berlaku pada proses
expansi pada sistem refrigerasi dimana jika ada perubahan tekanan yang terjadi pada
katup atau throttling device maka akan terjadi perubahan aliran refrigeran tergantung
besar kecilnya perubahan tekanan tersebut. Perubahan tekanan yang besar akan
menyebabkan bukaan katup ekspansi mengecil akibatnya akan diperoleh laju aliran massa
yang besar. Selain itu, dalam proses expansi, disamping adanya pengaruh perubahan
tekanan mempengaruhi massa jenis cair refrigeran tersebut yang berbanding lurus dengan
laju aliran massa refrigeran. Laju aliran yang semakin besar mempengaruhi gain valve
pada proses expansi. Hubungan perubahan tekaanan terhadap massa jenis cair refrigeran
ditunjukkan pada Gambar 5
Gambar 5 Hubungan ∆P terhadap Massa Jenis Refrigeran Cair
Untuk memperoleh massa jenis refrigeran yang maksimum sehingga diperoleh laju
aliran massa refrigeran yang maksimum membutuhkan perubahan tekanan yang sangat
besar. Pada refrigeran R-22 pada ∆P maksimum diperoleh massa jenis refrigeran sebesar
1406,8 m3
/kg sedangkan pada refrigeran R-134a pada kondisi ∆P maksimum diperoleh
massa jenis 1388,4 m3
/kg hal demikian menunjukkan bahwa refrigeran R-22 range tingkat
pendinginan yang lebih besar jika dibandingakan denga refrigeran R-134a.
Pada proses ekspansi dimana jarak molekul antara fluidanya semakin berjauhan
akibat adanya gaya attraktif intermolekul sehingga energi potensial meningkat. Namun
karena pada proses ini tidak ada kerja atau panas dari luar maka tidak terjadi perpindahan
panas oleh sebab itu secara teoritis entalpi pada proses ini adalah sama dengan nilai
sebelum terjadinya proses ekspansi. Selain itu perubahan energi berupa energi kinetik
maupun potensial diabaikan karena proses ini adalah adiabatik. Jadi, energi yang ada
hanyalah energi dalam dari fluida itu sendiri, hal inilah yang menyebabkan adanya
penurunan temperatur. Hubungan perubahan tekanan terhadap temperatur ditunjukkan
pada Gambar 6
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5
MassaJenisLiquid(m^3/kg)
∆P (MPa)
Refrigera
n R-22
Refrigera
n R-1342
Gambar 6 Hubungan Perubahan Tekanan terhadap Temperatur Refrigeran
Dari hubungan tersebut menyatakan bahwa ada hubungan real antara perubahan
tekanan dengan proses pendinginan dalam sitem refrigerasi. Dengan ∆P yang besar akan
diperoleh temperature yang kecil. Dengan demikian untuk memperoleh tingkat
pendinginan yang maksimum dibutuhkan perubahan tekanan yang besar. Pada refrigeran
R-22 ∆P maksimum yang diperoleh adalah sebesar 4,33 Mpa dengan temperatur yang
dihasilakan adalh -40o
C sedangan pada refrigeran R-134a maksimum ∆P adalah 3,16 Bar
dengan temperatur -30 o
C hal yang sama menyatakan bahwa Refrigeran R-22 mempunyai
range tingkat pendinginan yang lebih luas jika dibandingkan dengan Refrigeran R-134a.
Evaporasi
Pada proses evaporasi, refrigeran diubah dari cairan ke gas dalam evaporator.
Cairan refrigeran dikabutkan oleh hisapannya sendiri dimana saat proses evaporasi panas
latent diserap dari udara disekitar evaporator. Dari trottling device terjadi penurunan
tekanan yang mengakibatkan titik didih refrigeran menjadi lebih rendah sehingga
refrigeran menguap.
Pada prinsipnya proses evaporasi adalah invers dari proses kondensasi, proses
kondensasi menyerap dingin dari lingkungan sedangan pada proses evaporasi menyerap
panas dari luar, akibat adanya interaksi sistem dengan lingkungan tersebut maka akan
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
∆P(MPa)
TemperaturRefrigeran (oC)
Refrigeran
R-22
Refrigeran
R-134a
diperoleh perubahan fasa dari cair ke uap sehingga muncullah perubahan entalpi.
Besarnya perubahan entalpi ini tergantung pada temperatur. Dan besar kecilnya
temperatur tersebut dikendalikan oleh throttling device seperti yang dijelaskan
sebelumnya. Besarnya perubahan entalpi terhadap temperatur ditunjukkan pada Gambar 7
Gambar 7 Hubungan Temperatur terhadap Perubahan Entalpi pada Proses Evaporasi
Hubungan tersebut diatas menyatakan bahwa untuk mengubahh entalpi sebesar ∆H
membutuhkan energi dari luar. Pada refrigerant R-22 secara teoritis dapat dioperasikan
dari range -40o
C sampai 80o
C begitu juga dengan R-134a, refrigeran ini dapat diopersikan
dari -30o
C samapi 90o
C. Untuk dapat mengoperaikan refrigeran berdasarkan
karakteristiknya membutuhkan energi yang maksimal. Namun pada dasarnya ini tidak
pernah tercapai karena sampai saat ini energi yang tersedia masih tergantung pada
lingkungan. Sehingga aplikasinya besarnya nilai proses evaporasi berkisar antara -20o
C
sampai dengan 10o
C hal ini terlihat pada garis yang berwarna merah.
Selain itu, besar perubahan entalpi tergantung pada perubahan fasa, nilai fasa yang
tinggi dapat dicapai bila temperatur dari thtrottling device adalah pada suhu yang tinggi.
hubungan perubahan entalpi terhadap perubahan fasa di gambarkan pada Gambar 8 dan
Gambar 9
0
50
100
150
200
250
-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
∆H(kJ/kg)
Temperatur Refrigeran (oC)
refrigeran
R-22
Refrigeran
R-134a
Gambar 8 Hubungan Temperatur terhadap ∆H fungsi Perubahan Fasa Refrigeran R-22
Gambar 9 Hubungan Temperatur terhadap ∆H fungsi Perubahan Fasa Refrigeran R-134a
Dari hubungan diatas bahwa jika diperoleh suhu yang tinggi dari throttling device
maka dihasilkan perubahan fasa dan mempengaruhi perubahan entalpi yang dihasilkan,
semakin tinggi temperatur yang dihasilkan dari throttling device maka perubahan fasa
yang dihasilkan semakin besar akibatnya terjadi penurunan entalpi.
Kajian Kinerja Air Conditioning
Air Conditioning (AC) merupakan salah satu mesin konversi energi yang digunakan
untuk memindahkan panas dari temperatur rendah ke temperatur yang lebih tinggi dengan
bantuan kompresor. Siklus mesin pendingin adalah siklus kompresi uap. Sistem kompresi
0
50
100
150
200
250
-50 -30 -10 10 30 50 70 90
∆H(kJ/kg)
TemperaturRefrigeran (oC)
perubahan fasa=0,1
perubahan fasa =
0,2
Perubahanfasa=0,3
perubahan fasa=0,4
perubahan fasa =
0,5
0
50
100
150
200
250
-50 -30 -10 10 30 50 70 90
∆H(kJ/kg)
TemperaturRefrigeran (oC)
perubahan fasa=0,1
perubahan fasa =
0,2
Perubahanfasa=0,3
perubahan fasa=0,4
perubahan fasa =
0,5
uap akan mengalami tahap kompresi, kondensasi, ekspansi dan evaporasi, dan pada tahap-
tahap tersebut Air conditoning (AC) memiliki karakteristik sendiri. Karakteristik-
karakteristik tersebut dijelaskan pada subbab berikut ini.
Kompresi
Proses kompresi yang dilakukan oleh kompresor merupakan jantung dari sistem
refrigerasi. Dengan proses kompresi ini refrigeran dapat disirkulasikan ke semua
komponen sistem refrigerasi. Akibat proses kompresi akan dihasilkan daya yang
merupakan input pada sistem kompresi uap. Besarnya daya input ini dipengaruhi oleh
temperatur dan tekanan kompresi sehingga akan diperoleh ∆H sebagai akibat perubahan
tekanan dan temperatur. Perubahan tekanan dari tekanan evaporasi menuju tekanan
kondensasi tersebut akan menghasilkan rasio tekanan atau rasio kompresi. rasio kompresi
ini akan mempengaruhi kapasitas kompresor. Dengan kapasitas kompresor yang lebih
besar maka daya input yang dibuhkan akan lebih besar. Dan secara teoritis besarnya rasio
kompresi yang dihasilkan bergantung pada temperatur discharge evaporator semakin
tinggi temperatur discharge evaporator maka rasio kompresi yang dihasilkan akan
semakin rendah pada laju aliran masa yang berbubah. Rasio kompresi yang minimum
akan menghasilkan perubahan entalpi yang minimum juga begitu juga dengan kapasitas
kompresor yang dibutuhkan. Hubungan-hubungan tersebut ditunjukkan pada Gambar 10
dan Gambar 11
Gambar 10 Hubungan Rasio Kompresi terhadap Kapasitas Kompresor perliter Displacement Piston pada
temperatur Kondensasi 35o
C
Gambar 11 Hubungan Temperatur Discharge Evaporator terhadap Rasio Kompresi Pada Temperatur Kondensasi
35o
C
Pada rasio kompresi yang maksimum terjadi pada temperatur yang minimum maka
kapasitas kompresor juga akan minimum. Pada gambar untuk refrigeran R-22 telihat
bahwa pada rasio kompresi 3,5 terjadi pada temperatur evaporasi -5o
C sehingga kapasitas
kompresor yang diperlukan perliter displacement piston sekitar 9800 BTU/h atau sekitar
2,89 kW atau biasa disebut dengan 1PK, berbeda dengan pada rasio kompresi sebesar 3
terjadi pada temperatur di 0o
C dengan kapasitas kompresor perliter displacement piston
sebesar 11700 BTU/h sekitar 3,4 kW atau 1,5 PK. Sama halnya dengan refrigeran R-134a,
0,000
5000,000
10000,000
15000,000
20000,000
25000,000
0,000 2,000 4,000 6,000 8,000
KapasitasKompresor/liter
DisplacementPiston(BTU/h)
Rasio Kompresi
Refrigeran
R-22
Refrigerant
R-134a
0,000
1,000
2,000
3,000
4,000
5,000
6,000
7,000
8,000
-30 -20 -10 0 10 20
RasioKompresi
TemperaturDischarge Evaporator(oC)
RefrigeranR-
22
Refrigerant
R-134a
pada refrigeran 134a pada temperatur -5o
C kapasitas kompresor yang dibutuhkan perliter
displacement piston sebesar 6000 BTU/h atau 1,7 kW atau 3/4PK. Hal ini menunjukan
sizing pada penggunaan refrigeran R-134a lebih besar untuk mendapatkan volume
kompresor yang lebih besar sehingga didapat kapasitas kompresor yang sesuai dengan
yang dibutuhkan.
Peningkatan temperatur evaporator juga mempengaruhi daya input yang
dibutuhkan, untuk mendapatkan daya yang sekecil-kecilnya dibutuhkan temperatur
discharge evaporator yang maksimum pada laju aliran massa yang berubah, sehingga
diperoleh rasio kompresi dan perubahan entalpi yang minimum. Seperti yang ditunjukkan
pada Gambar 12
Gambar 12 Hubungan Perubahan entalpi terhadap Daya input dengan pada Temperatur Kondensasi 35o
C
Kondensasi
Refrigeran yang keluar dari kompresor akan dikondensasikan di dalam koil
kondensor sampai fasa berubah dari uap menjadi cair. Besar temperatur kondensasi akan
mempengaruhi laju aliran massa refrigeran sehingga akan mempengaruhi daya input
kompresor. Hal tersebut dapat dilihat pada Gambar 13
0,000
0,200
0,400
0,600
0,800
1,000
1,200
0 10 20 30 40 50 60
DayaInput(kW)
∆H (kJ/kg)
Refrigeran R-
22
RefrigerantR-
134a
Gambar 13 HubunganTemperatur Kondensasi terhadap Laju aliran Massa Refrigeran pada suhu evaporasi 5o
C
Untuk memeperoleh penggunaan aliran massa refrigeran yang seminimum mungkin
maka diperlukan temperatur kondensasi yang minimum juga. Sebagai akibat kenaikan
aliran massa refrigeran ini maka daya input kondensor akan besar, sehingga
mempengaruhi koefisien performansi dari sistem refrigerasi. hubungan temperatur
kondensasi terhadap daya input kondensor dapat dilihat pada Gambar 14
Gambar 14 Hubungan Temperatur Kondensasi terhadap Daya Input perton Kapasitas pendingin pada Temperatur
Evaporasi 5o
C
0
0,005
0,01
0,015
0,02
0,025
0,03
0,035
0 20 40 60 80
LajualiranMasaTefrigeran(kg/s)
Temperatur Kondensasi(oC)
RefrigeranR-
22
RefrigeranR-
134a
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
0 10 20 30 40 50 60 70 80
DayaInput(kW)
TemperaturKondensasi(oC)
Refrigeran
R-22
Refrigeran
R-134a
Pada refrigeran R-22 konsumsi daya listrik lebih kecil jika dibandingakan dengan
R-134a pada temperatur yang sama. Hal demikian menyebabkan refrigeran R-34a
biasanya digunakan pada kapasitas pendinginan yang lebih besar. Besarnya peningkatan
daya input ini disebabkan oleh temperatur kondensasi yang lebih besar, sehingga entalpi
pada discharge kompresor sangat besar akibat kenaikan tekanan dan temperatur. Selain
itu, temperatur kondensasi disamping mempengaruhi daya input pada kompresor juga
berdampak pada besarnya efek refrigerasi. Besar pengaruh temperatur terhadap efek
refrigerasi terlihat pada Gambar 15
Gambar 15 Hubungan Temperatur Kondensasi terhadap Efek Refrigerasi pada Temperatur Evaporasi 5o
C
Untuk refrigeran R-22 diperoleh efek refrigerasi yang lebih tinggi jika dibandingkan
dengan refrigeran R-134a. Untuk meningkatkan efek refrigerasi sebagai pengaruh dari
perubahan entalpi maka dibutuhkan temperatur kondensasi yang lebih rendah. Temperatur
kondensasi yang lebih rendah akan dicapai jika energi dari luar cukup besar. Salah satu
metode untuk menurunkan temperatur kondensasi ini adalah dengan penambahan fluida
pendingin sehingga diperoleh refrigeran subcooling. Efek subcooling di ilustrasikan pada
Gambar 16
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 20 40 60 80
EfekRefrigerasi(kJ/kg)
TemperaturKondensasi(oC)
Refrigeran
R-22
Refrigerant
R-134a
Gambar 16 Efek Subcooling Refrigeran R-22
Gambar 17 Efek Subcooling Refrigeran R-134a
Sebagai akibat penambahan fluida pendingin diperoleh temperatur kondensasi
dibawah temperatur cair jenunya sihingga mengakibatkan perubah entalpi yang lebih
besar akibatnya efek refrigerasi juga besar.
Ekspansi
Secara teorities alat ekpansi selain berfungsi menurunkan tekanan juga mengatur
laju aliran yang masuk ke evaporator. karena laju aliran refrigeran merupakan dampak
dari perubahan tekanan pada proses ekspansi maka maksimum laju aliran refrigeran
sangat tergantung pada besarnya perubahan takanan. Laju aliran refrigeran yang besar
diakibatkan kebutuhan pendinginan yang semakin besar, sehingga mempengaruhi rasio
ekspansi. Besarnya rasio ekspansi terhadap laju aliran massa refrigeran ditunjukkan pada
Gambar 18
Gambar 18 Hubungan Rasio Ekspansi Terhadap Laju Aliran Masssa Refrigeran Pada temperatur Evaporasi 35o
C
Rasio ekspansi meupakan invers dari rasio kompresi, rasio kompresi yang besar
maka rasio ekspansi akan lebih kecil. Untuk kapasitas pendinginan yang lebih besar
memerlukan rasio kompresi yang besar dan rasio ekspansi yang kecil. Besar kecilnya
rasio ekspansi mempengaruhi kapasis kompresor seperti pada Gambar 19
Gambar 19 Hubungan Rasio Ekspansi Terhadap kapasitas Kompresor perliter Displacement Piston pada
Suhu kondensasi 35o
C
1,2200
1,2400
1,2600
1,2800
1,3000
1,3200
1,3400
1,3600
1,3800
0,000 0,100 0,200 0,300 0,400 0,500 0,600
LajuAliranMassa(kg/s)
Rasio Ekspansi
RefrigeranR-
22
RefrigeranR-
134a
0,000
5000,000
10000,000
15000,000
20000,000
25000,000
0,000 0,200 0,400 0,600
KapasitasKompresorperliter
DisplacementPiston(BTU/h)
Rasio Ekspansi
RefrigeranR-22
RefrigeranR-134a
Untuk Refrigeran R-22 dengan kapasitas kompresor 9800 BTU/h membutuhkan
rasio ekspansi sebesar 0,281 dedangan untuk kebutuhan 19000 BTU/h membutuhkan
rasio ekspansi sebesar 0,5. Hal demikian sangat mempengaruhi sizing dari katup ekspansi
tersebut.
Pada rasio ekspansi minimum akan menghasilkan laju aliran yang maksimum,
akibatnya temperatur yang masuk evaporator akan kecil. Besarnya rasio ekaspansi
terhadap temperatur terlihat pada Gambar 20
Evaporasi
Pada proses evaporasi refrigeran diubah dari cairan ke gas dalam evaporator,
refrigeran cair mengalami pengkabutan pada suction evaporator, proses pengkabutan
tersebut dipengaruhi oleh temperatur dan tekanan refrigeran. Temperatur dan tekanan
refrigeran yang semakin tinggi menyebabkan efek refrigerasi semakin besar hal ini
disebabkan oleh meningkatnya entalpi pada discharge evaporator. Besar pengaruh
temperatur evaporasi terhadap efek refrigerasi ditunjukkan pada Gambar 21
Gambar 21 Hubungan Rasio Ekspansi Terhadap Temperatur Refrigeran
-25
-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
0,000 0,200 0,400 0,600
TemperaturEvaporasi(oC)
Rasio Ekspansi
Refrigeran
R-22
Rrefrigeran
R-134a
Gambar 21 Hubungan Temperatur evaporasi terhapa Efek Refrigerasi Pada suhu Kondensasi 35o
C
Untuk memperoleh efek Refrigerasi yang maksimum dibutuhkan energi dari luar
berupa energi pemanasan. Namun pada dasarnya selama proses evaporasi dalam satu
siklus kompresi uap tidak ada peningkatan temperatur evaporasi karena selama proses
evaporasi berlangsung panas yang diserap adalah panas latent jadi tidak untuk
meningkatkan temperatur hanya sebagai pengubah fasa. Peningkatan temperatur disini
sebagai efek perlakuan dari keseluruhan sistem dimana nantinya peningkatan temperatur
tersebut mempengaruhi daya input pada kompresor seperti pada Gambar 4.41 sebagai
akibat besarnya laju aliran massa refrigeran. Seperti pada Gambar 22
Gambar 22 Hubungan Temperatur Evaporasi terhada daya input pada Temperatur Kondensasi 350
C
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
-30 -20 -10 0 10 20
EfekRefrigerasi(kJ/kg)
TemperaturEvaporator (oC)
Refrigeran R-22
Refrigeran R-134a
0,000
0,200
0,400
0,600
0,800
1,000
1,200
-30 -20 -10 0 10 20
DayaInput(kW)
Temperatur Evaporator(oC)
Refrigeran
R-22
Refrigeran
R-134a
Gambar 23 Hubungan Temperatur Evaporasi terhadap Laju Aliran Massa per kapasitas refrigerasi Pada
Temperatur Kondensai 35o
C
Untuk memperoleh daya input yang kecil sebagai efek laju aliran massa refrigeran
yang kecil juga dibutuhkan temperatur evaporasi yang maksimum. Namun dalam aplikasi,
kenaikan temperatur bisa jadi meningkatkan konsumsi daya listrik dalam satu siklus
refrigerasi.meningkatnya temperatur evaporasi di luar garis jenuhnya akan menyebabkan
proses kompresi meningkat fenomena ini dikenal dengan efek superheating. Efek
superheat di ilustrasikan pada Gambar 24 dan Gambar 25
Gambar 24 Efek SuperHeating Refrigeran R-22
0,000000
0,005000
0,010000
0,015000
0,020000
0,025000
0,030000
-30 -20 -10 0 10 20
LajuAliranRefrigeran(kg/s)
Temperatur Evaporasi(oC)
RefrigeranR-22
RefrigeranR-
134a
Gambar 25 Efek Superheating Refrigeran R-134a

More Related Content

What's hot

Sistem Refrigerasi
Sistem Refrigerasi Sistem Refrigerasi
Sistem Refrigerasi Reandy Risky
 
Bahan Ajar Refrigerasi Dasar
Bahan Ajar Refrigerasi DasarBahan Ajar Refrigerasi Dasar
Bahan Ajar Refrigerasi Dasar
Rizaldi Satria N
 
Otk 2 he kelompok a 19
Otk 2 he kelompok a 19Otk 2 he kelompok a 19
Otk 2 he kelompok a 19
Ulil Anshori
 
Drying Operasi teknik kimia
Drying Operasi teknik kimiaDrying Operasi teknik kimia
Drying Operasi teknik kimia
Ratna54
 
Turbin Uap
Turbin UapTurbin Uap
Turbin Uap
Lulu Arisa
 
Perpindahan panas bu lidia
Perpindahan panas bu lidiaPerpindahan panas bu lidia
Perpindahan panas bu lidiaAlen Pepa
 
Evaporator
EvaporatorEvaporator
328793143-Laporan-Praktikum-Heat-Exchanger.docx
328793143-Laporan-Praktikum-Heat-Exchanger.docx328793143-Laporan-Praktikum-Heat-Exchanger.docx
328793143-Laporan-Praktikum-Heat-Exchanger.docx
AnnisaSeptiana14
 
Siklus dasar dan konsep teknik pendingin pada sistem kerja mesin pendingin (r...
Siklus dasar dan konsep teknik pendingin pada sistem kerja mesin pendingin (r...Siklus dasar dan konsep teknik pendingin pada sistem kerja mesin pendingin (r...
Siklus dasar dan konsep teknik pendingin pada sistem kerja mesin pendingin (r...
Ir. Najamudin, MT
 
Thermodinamika : Hukum I - Sistem Terbuka
Thermodinamika : Hukum I - Sistem TerbukaThermodinamika : Hukum I - Sistem Terbuka
Thermodinamika : Hukum I - Sistem Terbuka
Iskandar Tambunan
 
Makalah pbl 2
Makalah pbl 2Makalah pbl 2
Makalah pbl 2
Ameninta Cesanina
 
Turbin gas
Turbin gasTurbin gas
Turbin gas
Polin Panggabean
 
Presentasi pengendali suhu
Presentasi pengendali suhuPresentasi pengendali suhu
Presentasi pengendali suhu
Carrie Meiriza Virriysha Putri
 
Perpindahan Panas
Perpindahan PanasPerpindahan Panas
Perpindahan Panas
novitasarie
 
Fenomena perpindahan
Fenomena perpindahanFenomena perpindahan
Fenomena perpindahan
Ezron Wenggo
 
Modul thermodinamika (penyelesaian soal siklus pembangkit daya)
Modul thermodinamika (penyelesaian soal  siklus pembangkit daya)Modul thermodinamika (penyelesaian soal  siklus pembangkit daya)
Modul thermodinamika (penyelesaian soal siklus pembangkit daya)
Ali Hasimi Pane
 
Superheater & reheater
Superheater & reheaterSuperheater & reheater
Superheater & reheater
Kornelia Pakiding
 
Feedback and Feedforward Control (1).pptx
Feedback and Feedforward Control (1).pptxFeedback and Feedforward Control (1).pptx
Feedback and Feedforward Control (1).pptx
majestievangelistado
 

What's hot (20)

Sistem Refrigerasi
Sistem Refrigerasi Sistem Refrigerasi
Sistem Refrigerasi
 
Bahan Ajar Refrigerasi Dasar
Bahan Ajar Refrigerasi DasarBahan Ajar Refrigerasi Dasar
Bahan Ajar Refrigerasi Dasar
 
Otk 2 he kelompok a 19
Otk 2 he kelompok a 19Otk 2 he kelompok a 19
Otk 2 he kelompok a 19
 
Drying Operasi teknik kimia
Drying Operasi teknik kimiaDrying Operasi teknik kimia
Drying Operasi teknik kimia
 
Turbin Uap
Turbin UapTurbin Uap
Turbin Uap
 
Perpindahan panas bu lidia
Perpindahan panas bu lidiaPerpindahan panas bu lidia
Perpindahan panas bu lidia
 
Evaporator
EvaporatorEvaporator
Evaporator
 
Ppt perpan shell and tube
Ppt perpan shell and tubePpt perpan shell and tube
Ppt perpan shell and tube
 
328793143-Laporan-Praktikum-Heat-Exchanger.docx
328793143-Laporan-Praktikum-Heat-Exchanger.docx328793143-Laporan-Praktikum-Heat-Exchanger.docx
328793143-Laporan-Praktikum-Heat-Exchanger.docx
 
Siklus dasar dan konsep teknik pendingin pada sistem kerja mesin pendingin (r...
Siklus dasar dan konsep teknik pendingin pada sistem kerja mesin pendingin (r...Siklus dasar dan konsep teknik pendingin pada sistem kerja mesin pendingin (r...
Siklus dasar dan konsep teknik pendingin pada sistem kerja mesin pendingin (r...
 
Thermodinamika : Hukum I - Sistem Terbuka
Thermodinamika : Hukum I - Sistem TerbukaThermodinamika : Hukum I - Sistem Terbuka
Thermodinamika : Hukum I - Sistem Terbuka
 
Makalah pbl 2
Makalah pbl 2Makalah pbl 2
Makalah pbl 2
 
Turbin gas
Turbin gasTurbin gas
Turbin gas
 
Presentasi pengendali suhu
Presentasi pengendali suhuPresentasi pengendali suhu
Presentasi pengendali suhu
 
Perpindahan Panas
Perpindahan PanasPerpindahan Panas
Perpindahan Panas
 
Fenomena perpindahan
Fenomena perpindahanFenomena perpindahan
Fenomena perpindahan
 
Modul thermodinamika (penyelesaian soal siklus pembangkit daya)
Modul thermodinamika (penyelesaian soal  siklus pembangkit daya)Modul thermodinamika (penyelesaian soal  siklus pembangkit daya)
Modul thermodinamika (penyelesaian soal siklus pembangkit daya)
 
Superheater & reheater
Superheater & reheaterSuperheater & reheater
Superheater & reheater
 
Feedback and Feedforward Control (1).pptx
Feedback and Feedforward Control (1).pptxFeedback and Feedforward Control (1).pptx
Feedback and Feedforward Control (1).pptx
 
Ice cube maker
Ice cube makerIce cube maker
Ice cube maker
 

Similar to Kajian Refrigerant dan Kinerja Air Conditioning

termo
termotermo
DASAR PEMPROSESAN UDARA
DASAR PEMPROSESAN UDARADASAR PEMPROSESAN UDARA
DASAR PEMPROSESAN UDARA
Kiki Amelia
 
Siklus_Refrigerasi.pptx
Siklus_Refrigerasi.pptxSiklus_Refrigerasi.pptx
Siklus_Refrigerasi.pptx
felly11
 
Siklus_Refrigerasi.pptxhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhh
Siklus_Refrigerasi.pptxhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhSiklus_Refrigerasi.pptxhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhh
Siklus_Refrigerasi.pptxhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhh
IrwanKurniawan57
 
Materi-7-Dasar-dasar-Kompresi-Gas-dan-Klasifikasi-Kompresor-1.ppt
Materi-7-Dasar-dasar-Kompresi-Gas-dan-Klasifikasi-Kompresor-1.pptMateri-7-Dasar-dasar-Kompresi-Gas-dan-Klasifikasi-Kompresor-1.ppt
Materi-7-Dasar-dasar-Kompresi-Gas-dan-Klasifikasi-Kompresor-1.ppt
PasificGrim
 
Materi-7-Dasar-dasar-Kompresi-Gas-dan-Klasifikasi-Kompresor-1.ppt
Materi-7-Dasar-dasar-Kompresi-Gas-dan-Klasifikasi-Kompresor-1.pptMateri-7-Dasar-dasar-Kompresi-Gas-dan-Klasifikasi-Kompresor-1.ppt
Materi-7-Dasar-dasar-Kompresi-Gas-dan-Klasifikasi-Kompresor-1.ppt
KOKOKUSUMAYANTO
 
Resume materi termodinamika
Resume materi termodinamikaResume materi termodinamika
Resume materi termodinamika
Israil Ibrahim
 
Edward Edberg Halim_1400510026_Evaporative Cooling
Edward Edberg Halim_1400510026_Evaporative CoolingEdward Edberg Halim_1400510026_Evaporative Cooling
Edward Edberg Halim_1400510026_Evaporative Coolingedodngedod
 
Termodinamika 1 lanjutan
Termodinamika 1 lanjutanTermodinamika 1 lanjutan
Termodinamika 1 lanjutanAPRIL
 
Teknologi humidifikasi.pptx
Teknologi humidifikasi.pptxTeknologi humidifikasi.pptx
Teknologi humidifikasi.pptx
TengkuHastriad
 
3 steam jet
3 steam jet3 steam jet
Performasi koil pendingin (Evaporator Perfomance)
Performasi koil pendingin (Evaporator Perfomance)Performasi koil pendingin (Evaporator Perfomance)
Performasi koil pendingin (Evaporator Perfomance)nanda_auliana
 
Suhu dan-kalor
Suhu dan-kalorSuhu dan-kalor
Suhu dan-kalor
auliarika
 
Suhu dan-kalor
Suhu dan-kalorSuhu dan-kalor
Suhu dan-kalor
auliarika
 
water injection scroll compressor in automotive fuel cell systems
water injection scroll compressor in automotive fuel cell systems water injection scroll compressor in automotive fuel cell systems
water injection scroll compressor in automotive fuel cell systems
Universitas Sultan Ageng Tirtayasa
 
J4012 pneumatik dan hidraulik unit2
J4012 pneumatik dan hidraulik unit2J4012 pneumatik dan hidraulik unit2
J4012 pneumatik dan hidraulik unit2
Asraf Malik
 
Paper aliran dua fasa
Paper aliran dua fasaPaper aliran dua fasa
Paper aliran dua fasa
YOSEFRIANTOPALUMPUN
 
Jtptunimus gdl-s1-2008-dhonaelsap-978-ta+dona+-a
Jtptunimus gdl-s1-2008-dhonaelsap-978-ta+dona+-aJtptunimus gdl-s1-2008-dhonaelsap-978-ta+dona+-a
Jtptunimus gdl-s1-2008-dhonaelsap-978-ta+dona+-a
rianmitra
 
ppt termodinamika.pdf
ppt termodinamika.pdfppt termodinamika.pdf
ppt termodinamika.pdf
safirahestymaghfiro
 

Similar to Kajian Refrigerant dan Kinerja Air Conditioning (20)

termo
termotermo
termo
 
DASAR PEMPROSESAN UDARA
DASAR PEMPROSESAN UDARADASAR PEMPROSESAN UDARA
DASAR PEMPROSESAN UDARA
 
Siklus_Refrigerasi.pptx
Siklus_Refrigerasi.pptxSiklus_Refrigerasi.pptx
Siklus_Refrigerasi.pptx
 
Siklus_Refrigerasi.pptxhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhh
Siklus_Refrigerasi.pptxhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhSiklus_Refrigerasi.pptxhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhh
Siklus_Refrigerasi.pptxhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhh
 
Materi-7-Dasar-dasar-Kompresi-Gas-dan-Klasifikasi-Kompresor-1.ppt
Materi-7-Dasar-dasar-Kompresi-Gas-dan-Klasifikasi-Kompresor-1.pptMateri-7-Dasar-dasar-Kompresi-Gas-dan-Klasifikasi-Kompresor-1.ppt
Materi-7-Dasar-dasar-Kompresi-Gas-dan-Klasifikasi-Kompresor-1.ppt
 
Materi-7-Dasar-dasar-Kompresi-Gas-dan-Klasifikasi-Kompresor-1.ppt
Materi-7-Dasar-dasar-Kompresi-Gas-dan-Klasifikasi-Kompresor-1.pptMateri-7-Dasar-dasar-Kompresi-Gas-dan-Klasifikasi-Kompresor-1.ppt
Materi-7-Dasar-dasar-Kompresi-Gas-dan-Klasifikasi-Kompresor-1.ppt
 
Resume materi termodinamika
Resume materi termodinamikaResume materi termodinamika
Resume materi termodinamika
 
Edward Edberg Halim_1400510026_Evaporative Cooling
Edward Edberg Halim_1400510026_Evaporative CoolingEdward Edberg Halim_1400510026_Evaporative Cooling
Edward Edberg Halim_1400510026_Evaporative Cooling
 
Termodinamika 1 lanjutan
Termodinamika 1 lanjutanTermodinamika 1 lanjutan
Termodinamika 1 lanjutan
 
Teknologi humidifikasi.pptx
Teknologi humidifikasi.pptxTeknologi humidifikasi.pptx
Teknologi humidifikasi.pptx
 
3 steam jet
3 steam jet3 steam jet
3 steam jet
 
Performasi koil pendingin (Evaporator Perfomance)
Performasi koil pendingin (Evaporator Perfomance)Performasi koil pendingin (Evaporator Perfomance)
Performasi koil pendingin (Evaporator Perfomance)
 
Suhu dan Kalor
Suhu dan KalorSuhu dan Kalor
Suhu dan Kalor
 
Suhu dan-kalor
Suhu dan-kalorSuhu dan-kalor
Suhu dan-kalor
 
Suhu dan-kalor
Suhu dan-kalorSuhu dan-kalor
Suhu dan-kalor
 
water injection scroll compressor in automotive fuel cell systems
water injection scroll compressor in automotive fuel cell systems water injection scroll compressor in automotive fuel cell systems
water injection scroll compressor in automotive fuel cell systems
 
J4012 pneumatik dan hidraulik unit2
J4012 pneumatik dan hidraulik unit2J4012 pneumatik dan hidraulik unit2
J4012 pneumatik dan hidraulik unit2
 
Paper aliran dua fasa
Paper aliran dua fasaPaper aliran dua fasa
Paper aliran dua fasa
 
Jtptunimus gdl-s1-2008-dhonaelsap-978-ta+dona+-a
Jtptunimus gdl-s1-2008-dhonaelsap-978-ta+dona+-aJtptunimus gdl-s1-2008-dhonaelsap-978-ta+dona+-a
Jtptunimus gdl-s1-2008-dhonaelsap-978-ta+dona+-a
 
ppt termodinamika.pdf
ppt termodinamika.pdfppt termodinamika.pdf
ppt termodinamika.pdf
 

Kajian Refrigerant dan Kinerja Air Conditioning

  • 1.         KAJIAN REFRIGERANT DAN KINERJA AIR CONDITIONING OLEH PUTRI HIDAYATI TEKNIK KONVERSI ENERGI POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2013
  • 2. LAMPIRAN B Kajian Karakteristik Refrigeran Refrigeran sebagai fluida kerja primer yang digunakan dalam sistem refrigerasi mempunyai karakteristik tersendiri, karakteristik inilah yang mempengaruhi suatu sistem tersebut dan yang membatasi kinerja dari suatu sistem khususnya sistem kompresi uap. Karakteristik tersebut dapat dilihat dari proses kompresi, kondensasi, expansi dan proses evaporasi. Karakteristik refrigeran dalam setiap prosesnya dijabarkan pada setiap sub-bab berikut. Kompresi Dalam proses kompresi dimana refrigeran dimampatkan pada suatu titik sehingga tekanan dan temperatur refrigeran tersebut mengalami kenaikan. besarnya perubahan tekanan dan temperatur yang dihasilkan bergantung pada jenis refrigeran dan merupakan range dari batas maksimum kerja yang dicapai refrigeran tersebut. Pada Gambar 1 merupakan range batas kompresi pada refrigeran dimana terjadinya perubahan tekanan dan temperatur. Gambar 1 Range Perubahan Tekanan terhadap Temperatur Refrigeran 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 -50-40-30-20-10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Tekananan(Bar) TemperaturRefrigeran (oC) Refrigeran R-22 Refrigerant- 134a
  • 3. Nilai-nilai tersebuat di atas menunjukkan bahwa refrigeran baik itu R-22 maupun R- 134a tingkat kerja yang luas. Namun pada penerapanya range tekanan dan temperatur refrigeran tersebut memiliki keterbatasan. Dalam banyak aplikasi sistem refrigerasi range untuk refrigeran R22 dan R134a batas temperatur berkisar antara -20o C sampai 65o C begitu juga dengan range tekananya. Pada refrigeran R-22 range tekanan kerja berkisar antara 2,24-27 Bar sedangkan refrigeran R-134a range tekanan kerja berkisar antara 1,32 Bar sampai 19 Bar. Selain itu, dalam proses kompresi setiap kenaikan tekanan dan temperatur terjadi perubahan volume spesifik pada refrigeran. Volume spesifik refrigeran menentukan daerah kerja teknologi penerapan dalam sistem kompresi uap. Dampak dari kenaikan tekanan dan temperatur terhap volume spesifik ditunjukkan pada Gambar 2 dan Gambar 3 Gambar 2 Hubungan Temperatur terhadap Volume Spesifik 0,00 0,03 0,05 0,08 0,10 0,13 0,15 0,18 0,20 0,23 0,25 -50 -25 0 25 50 75 100 VolumeSpesifik(m^3/kg) TemperaturRefrigeran (oC) Refrigeran R-22 Refrigeran R-134a
  • 4. Gambar 3 Hubungan Tekanan Terhadap Volume Spesifik Volume spesifik menunjukkan volume persatuan massa. Nilai yang membatasi kapasitas kompresor. Pada temperatur yang lebih tinggi volume spesifik refrigeran sangat rendah untuk menyesuaikan dengan kapasitas pendinginan perlu ukuran kompresor yang lebih besar. Kondensasi Pada proses kondensasi terjadi perubahan fasa dari fasa uap ke cair, proses kondensasi ini terjadi dalam kondensor pada tekanan dan temperatur konstan. Meskipun demikian karena adanya perubahan fasa maka terjadi perubahan entalpi. Secara grafis besarnya berubahan entalpi tersebut ditunjukkan pada Gambar 4 Gambar 4 Hubungan Temperatur terhadap Perubahan Entalpi 0,00 0,03 0,05 0,08 0,10 0,13 0,15 0,18 0,20 0,23 0,25 0 25 50 VolumeSpesifik(m3/kg) TekananRefrigeran (Bar) Refrigeran R- 22 Refrigeran R- 134a 0 50 100 150 200 250 -50-40-30-20-10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 ∆H(kJ/kg) TemperaturKondensasi(oC) Refrigeran R-22 Refrigerant R-134a
  • 5. Untuk terjadi perubahan entalpi sebesar ∆H membutukan energi dari luar berupa temperatur pendingin. Besarnya ∆H tersebut menunjukkan kerja secara teoritis yang mampu diperoleh pada proses kondensasi akibat interaksi dengan lingkungan luar, sehingga dapat dicapai suatu kesetimbangan. Untuk refrigeran R-22 pada temperatur -30 o C perubahan entalpi sebesar 226,81 kJ/kg sedangkan pada temperatur 90 o C perubahan entalpi sebesar 69,78 kJ/kg hal ini membuktikan bahwa pada temperatur yang semakin tinggi refrigeran membutuhkan energi pendingin mengubah entalpi sebesar ∆H. Hal yang sama terjadi pada refrigeran R-134a. Perbedaanya adalah refrigeran R-134a memiliki kritikal panas kondensasi yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan refrigeran R-22. Dan besarnya range kondensasi pada refrigeran tersebut secara aplikasinya berkisar antara 30o C sampai 65o C terlihat pada garis yang berwarna merah. Expansi Pada proses expansi terjadi penurunan tekanan dari tekanan kondensasi menuju tekanan evaporasi sehingga akan dihasilkan perubahan tekanan sebesar ∆P. Besar kecilnya perubahan tekanan tersebut akan menentukan laju aliran massa dan temperatur refrigeran pada suction evaporator. Hal ini dikenal sebagai efek joule thomson atau yang biasa disebut dengan Joule Thomson efek. Efek Joule Thomson akan berlaku pada proses expansi pada sistem refrigerasi dimana jika ada perubahan tekanan yang terjadi pada katup atau throttling device maka akan terjadi perubahan aliran refrigeran tergantung besar kecilnya perubahan tekanan tersebut. Perubahan tekanan yang besar akan menyebabkan bukaan katup ekspansi mengecil akibatnya akan diperoleh laju aliran massa yang besar. Selain itu, dalam proses expansi, disamping adanya pengaruh perubahan tekanan mempengaruhi massa jenis cair refrigeran tersebut yang berbanding lurus dengan laju aliran massa refrigeran. Laju aliran yang semakin besar mempengaruhi gain valve pada proses expansi. Hubungan perubahan tekaanan terhadap massa jenis cair refrigeran ditunjukkan pada Gambar 5
  • 6. Gambar 5 Hubungan ∆P terhadap Massa Jenis Refrigeran Cair Untuk memperoleh massa jenis refrigeran yang maksimum sehingga diperoleh laju aliran massa refrigeran yang maksimum membutuhkan perubahan tekanan yang sangat besar. Pada refrigeran R-22 pada ∆P maksimum diperoleh massa jenis refrigeran sebesar 1406,8 m3 /kg sedangkan pada refrigeran R-134a pada kondisi ∆P maksimum diperoleh massa jenis 1388,4 m3 /kg hal demikian menunjukkan bahwa refrigeran R-22 range tingkat pendinginan yang lebih besar jika dibandingakan denga refrigeran R-134a. Pada proses ekspansi dimana jarak molekul antara fluidanya semakin berjauhan akibat adanya gaya attraktif intermolekul sehingga energi potensial meningkat. Namun karena pada proses ini tidak ada kerja atau panas dari luar maka tidak terjadi perpindahan panas oleh sebab itu secara teoritis entalpi pada proses ini adalah sama dengan nilai sebelum terjadinya proses ekspansi. Selain itu perubahan energi berupa energi kinetik maupun potensial diabaikan karena proses ini adalah adiabatik. Jadi, energi yang ada hanyalah energi dalam dari fluida itu sendiri, hal inilah yang menyebabkan adanya penurunan temperatur. Hubungan perubahan tekanan terhadap temperatur ditunjukkan pada Gambar 6 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 MassaJenisLiquid(m^3/kg) ∆P (MPa) Refrigera n R-22 Refrigera n R-1342
  • 7. Gambar 6 Hubungan Perubahan Tekanan terhadap Temperatur Refrigeran Dari hubungan tersebut menyatakan bahwa ada hubungan real antara perubahan tekanan dengan proses pendinginan dalam sitem refrigerasi. Dengan ∆P yang besar akan diperoleh temperature yang kecil. Dengan demikian untuk memperoleh tingkat pendinginan yang maksimum dibutuhkan perubahan tekanan yang besar. Pada refrigeran R-22 ∆P maksimum yang diperoleh adalah sebesar 4,33 Mpa dengan temperatur yang dihasilakan adalh -40o C sedangan pada refrigeran R-134a maksimum ∆P adalah 3,16 Bar dengan temperatur -30 o C hal yang sama menyatakan bahwa Refrigeran R-22 mempunyai range tingkat pendinginan yang lebih luas jika dibandingkan dengan Refrigeran R-134a. Evaporasi Pada proses evaporasi, refrigeran diubah dari cairan ke gas dalam evaporator. Cairan refrigeran dikabutkan oleh hisapannya sendiri dimana saat proses evaporasi panas latent diserap dari udara disekitar evaporator. Dari trottling device terjadi penurunan tekanan yang mengakibatkan titik didih refrigeran menjadi lebih rendah sehingga refrigeran menguap. Pada prinsipnya proses evaporasi adalah invers dari proses kondensasi, proses kondensasi menyerap dingin dari lingkungan sedangan pada proses evaporasi menyerap panas dari luar, akibat adanya interaksi sistem dengan lingkungan tersebut maka akan 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 ∆P(MPa) TemperaturRefrigeran (oC) Refrigeran R-22 Refrigeran R-134a
  • 8. diperoleh perubahan fasa dari cair ke uap sehingga muncullah perubahan entalpi. Besarnya perubahan entalpi ini tergantung pada temperatur. Dan besar kecilnya temperatur tersebut dikendalikan oleh throttling device seperti yang dijelaskan sebelumnya. Besarnya perubahan entalpi terhadap temperatur ditunjukkan pada Gambar 7 Gambar 7 Hubungan Temperatur terhadap Perubahan Entalpi pada Proses Evaporasi Hubungan tersebut diatas menyatakan bahwa untuk mengubahh entalpi sebesar ∆H membutuhkan energi dari luar. Pada refrigerant R-22 secara teoritis dapat dioperasikan dari range -40o C sampai 80o C begitu juga dengan R-134a, refrigeran ini dapat diopersikan dari -30o C samapi 90o C. Untuk dapat mengoperaikan refrigeran berdasarkan karakteristiknya membutuhkan energi yang maksimal. Namun pada dasarnya ini tidak pernah tercapai karena sampai saat ini energi yang tersedia masih tergantung pada lingkungan. Sehingga aplikasinya besarnya nilai proses evaporasi berkisar antara -20o C sampai dengan 10o C hal ini terlihat pada garis yang berwarna merah. Selain itu, besar perubahan entalpi tergantung pada perubahan fasa, nilai fasa yang tinggi dapat dicapai bila temperatur dari thtrottling device adalah pada suhu yang tinggi. hubungan perubahan entalpi terhadap perubahan fasa di gambarkan pada Gambar 8 dan Gambar 9 0 50 100 150 200 250 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 ∆H(kJ/kg) Temperatur Refrigeran (oC) refrigeran R-22 Refrigeran R-134a
  • 9. Gambar 8 Hubungan Temperatur terhadap ∆H fungsi Perubahan Fasa Refrigeran R-22 Gambar 9 Hubungan Temperatur terhadap ∆H fungsi Perubahan Fasa Refrigeran R-134a Dari hubungan diatas bahwa jika diperoleh suhu yang tinggi dari throttling device maka dihasilkan perubahan fasa dan mempengaruhi perubahan entalpi yang dihasilkan, semakin tinggi temperatur yang dihasilkan dari throttling device maka perubahan fasa yang dihasilkan semakin besar akibatnya terjadi penurunan entalpi. Kajian Kinerja Air Conditioning Air Conditioning (AC) merupakan salah satu mesin konversi energi yang digunakan untuk memindahkan panas dari temperatur rendah ke temperatur yang lebih tinggi dengan bantuan kompresor. Siklus mesin pendingin adalah siklus kompresi uap. Sistem kompresi 0 50 100 150 200 250 -50 -30 -10 10 30 50 70 90 ∆H(kJ/kg) TemperaturRefrigeran (oC) perubahan fasa=0,1 perubahan fasa = 0,2 Perubahanfasa=0,3 perubahan fasa=0,4 perubahan fasa = 0,5 0 50 100 150 200 250 -50 -30 -10 10 30 50 70 90 ∆H(kJ/kg) TemperaturRefrigeran (oC) perubahan fasa=0,1 perubahan fasa = 0,2 Perubahanfasa=0,3 perubahan fasa=0,4 perubahan fasa = 0,5
  • 10. uap akan mengalami tahap kompresi, kondensasi, ekspansi dan evaporasi, dan pada tahap- tahap tersebut Air conditoning (AC) memiliki karakteristik sendiri. Karakteristik- karakteristik tersebut dijelaskan pada subbab berikut ini. Kompresi Proses kompresi yang dilakukan oleh kompresor merupakan jantung dari sistem refrigerasi. Dengan proses kompresi ini refrigeran dapat disirkulasikan ke semua komponen sistem refrigerasi. Akibat proses kompresi akan dihasilkan daya yang merupakan input pada sistem kompresi uap. Besarnya daya input ini dipengaruhi oleh temperatur dan tekanan kompresi sehingga akan diperoleh ∆H sebagai akibat perubahan tekanan dan temperatur. Perubahan tekanan dari tekanan evaporasi menuju tekanan kondensasi tersebut akan menghasilkan rasio tekanan atau rasio kompresi. rasio kompresi ini akan mempengaruhi kapasitas kompresor. Dengan kapasitas kompresor yang lebih besar maka daya input yang dibuhkan akan lebih besar. Dan secara teoritis besarnya rasio kompresi yang dihasilkan bergantung pada temperatur discharge evaporator semakin tinggi temperatur discharge evaporator maka rasio kompresi yang dihasilkan akan semakin rendah pada laju aliran masa yang berbubah. Rasio kompresi yang minimum akan menghasilkan perubahan entalpi yang minimum juga begitu juga dengan kapasitas kompresor yang dibutuhkan. Hubungan-hubungan tersebut ditunjukkan pada Gambar 10 dan Gambar 11
  • 11. Gambar 10 Hubungan Rasio Kompresi terhadap Kapasitas Kompresor perliter Displacement Piston pada temperatur Kondensasi 35o C Gambar 11 Hubungan Temperatur Discharge Evaporator terhadap Rasio Kompresi Pada Temperatur Kondensasi 35o C Pada rasio kompresi yang maksimum terjadi pada temperatur yang minimum maka kapasitas kompresor juga akan minimum. Pada gambar untuk refrigeran R-22 telihat bahwa pada rasio kompresi 3,5 terjadi pada temperatur evaporasi -5o C sehingga kapasitas kompresor yang diperlukan perliter displacement piston sekitar 9800 BTU/h atau sekitar 2,89 kW atau biasa disebut dengan 1PK, berbeda dengan pada rasio kompresi sebesar 3 terjadi pada temperatur di 0o C dengan kapasitas kompresor perliter displacement piston sebesar 11700 BTU/h sekitar 3,4 kW atau 1,5 PK. Sama halnya dengan refrigeran R-134a, 0,000 5000,000 10000,000 15000,000 20000,000 25000,000 0,000 2,000 4,000 6,000 8,000 KapasitasKompresor/liter DisplacementPiston(BTU/h) Rasio Kompresi Refrigeran R-22 Refrigerant R-134a 0,000 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 7,000 8,000 -30 -20 -10 0 10 20 RasioKompresi TemperaturDischarge Evaporator(oC) RefrigeranR- 22 Refrigerant R-134a
  • 12. pada refrigeran 134a pada temperatur -5o C kapasitas kompresor yang dibutuhkan perliter displacement piston sebesar 6000 BTU/h atau 1,7 kW atau 3/4PK. Hal ini menunjukan sizing pada penggunaan refrigeran R-134a lebih besar untuk mendapatkan volume kompresor yang lebih besar sehingga didapat kapasitas kompresor yang sesuai dengan yang dibutuhkan. Peningkatan temperatur evaporator juga mempengaruhi daya input yang dibutuhkan, untuk mendapatkan daya yang sekecil-kecilnya dibutuhkan temperatur discharge evaporator yang maksimum pada laju aliran massa yang berubah, sehingga diperoleh rasio kompresi dan perubahan entalpi yang minimum. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 12 Gambar 12 Hubungan Perubahan entalpi terhadap Daya input dengan pada Temperatur Kondensasi 35o C Kondensasi Refrigeran yang keluar dari kompresor akan dikondensasikan di dalam koil kondensor sampai fasa berubah dari uap menjadi cair. Besar temperatur kondensasi akan mempengaruhi laju aliran massa refrigeran sehingga akan mempengaruhi daya input kompresor. Hal tersebut dapat dilihat pada Gambar 13 0,000 0,200 0,400 0,600 0,800 1,000 1,200 0 10 20 30 40 50 60 DayaInput(kW) ∆H (kJ/kg) Refrigeran R- 22 RefrigerantR- 134a
  • 13. Gambar 13 HubunganTemperatur Kondensasi terhadap Laju aliran Massa Refrigeran pada suhu evaporasi 5o C Untuk memeperoleh penggunaan aliran massa refrigeran yang seminimum mungkin maka diperlukan temperatur kondensasi yang minimum juga. Sebagai akibat kenaikan aliran massa refrigeran ini maka daya input kondensor akan besar, sehingga mempengaruhi koefisien performansi dari sistem refrigerasi. hubungan temperatur kondensasi terhadap daya input kondensor dapat dilihat pada Gambar 14 Gambar 14 Hubungan Temperatur Kondensasi terhadap Daya Input perton Kapasitas pendingin pada Temperatur Evaporasi 5o C 0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 0,035 0 20 40 60 80 LajualiranMasaTefrigeran(kg/s) Temperatur Kondensasi(oC) RefrigeranR- 22 RefrigeranR- 134a 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 0 10 20 30 40 50 60 70 80 DayaInput(kW) TemperaturKondensasi(oC) Refrigeran R-22 Refrigeran R-134a
  • 14. Pada refrigeran R-22 konsumsi daya listrik lebih kecil jika dibandingakan dengan R-134a pada temperatur yang sama. Hal demikian menyebabkan refrigeran R-34a biasanya digunakan pada kapasitas pendinginan yang lebih besar. Besarnya peningkatan daya input ini disebabkan oleh temperatur kondensasi yang lebih besar, sehingga entalpi pada discharge kompresor sangat besar akibat kenaikan tekanan dan temperatur. Selain itu, temperatur kondensasi disamping mempengaruhi daya input pada kompresor juga berdampak pada besarnya efek refrigerasi. Besar pengaruh temperatur terhadap efek refrigerasi terlihat pada Gambar 15 Gambar 15 Hubungan Temperatur Kondensasi terhadap Efek Refrigerasi pada Temperatur Evaporasi 5o C Untuk refrigeran R-22 diperoleh efek refrigerasi yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan refrigeran R-134a. Untuk meningkatkan efek refrigerasi sebagai pengaruh dari perubahan entalpi maka dibutuhkan temperatur kondensasi yang lebih rendah. Temperatur kondensasi yang lebih rendah akan dicapai jika energi dari luar cukup besar. Salah satu metode untuk menurunkan temperatur kondensasi ini adalah dengan penambahan fluida pendingin sehingga diperoleh refrigeran subcooling. Efek subcooling di ilustrasikan pada Gambar 16 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 0 20 40 60 80 EfekRefrigerasi(kJ/kg) TemperaturKondensasi(oC) Refrigeran R-22 Refrigerant R-134a
  • 15. Gambar 16 Efek Subcooling Refrigeran R-22 Gambar 17 Efek Subcooling Refrigeran R-134a Sebagai akibat penambahan fluida pendingin diperoleh temperatur kondensasi dibawah temperatur cair jenunya sihingga mengakibatkan perubah entalpi yang lebih besar akibatnya efek refrigerasi juga besar. Ekspansi Secara teorities alat ekpansi selain berfungsi menurunkan tekanan juga mengatur laju aliran yang masuk ke evaporator. karena laju aliran refrigeran merupakan dampak dari perubahan tekanan pada proses ekspansi maka maksimum laju aliran refrigeran sangat tergantung pada besarnya perubahan takanan. Laju aliran refrigeran yang besar diakibatkan kebutuhan pendinginan yang semakin besar, sehingga mempengaruhi rasio
  • 16. ekspansi. Besarnya rasio ekspansi terhadap laju aliran massa refrigeran ditunjukkan pada Gambar 18 Gambar 18 Hubungan Rasio Ekspansi Terhadap Laju Aliran Masssa Refrigeran Pada temperatur Evaporasi 35o C Rasio ekspansi meupakan invers dari rasio kompresi, rasio kompresi yang besar maka rasio ekspansi akan lebih kecil. Untuk kapasitas pendinginan yang lebih besar memerlukan rasio kompresi yang besar dan rasio ekspansi yang kecil. Besar kecilnya rasio ekspansi mempengaruhi kapasis kompresor seperti pada Gambar 19 Gambar 19 Hubungan Rasio Ekspansi Terhadap kapasitas Kompresor perliter Displacement Piston pada Suhu kondensasi 35o C 1,2200 1,2400 1,2600 1,2800 1,3000 1,3200 1,3400 1,3600 1,3800 0,000 0,100 0,200 0,300 0,400 0,500 0,600 LajuAliranMassa(kg/s) Rasio Ekspansi RefrigeranR- 22 RefrigeranR- 134a 0,000 5000,000 10000,000 15000,000 20000,000 25000,000 0,000 0,200 0,400 0,600 KapasitasKompresorperliter DisplacementPiston(BTU/h) Rasio Ekspansi RefrigeranR-22 RefrigeranR-134a
  • 17. Untuk Refrigeran R-22 dengan kapasitas kompresor 9800 BTU/h membutuhkan rasio ekspansi sebesar 0,281 dedangan untuk kebutuhan 19000 BTU/h membutuhkan rasio ekspansi sebesar 0,5. Hal demikian sangat mempengaruhi sizing dari katup ekspansi tersebut. Pada rasio ekspansi minimum akan menghasilkan laju aliran yang maksimum, akibatnya temperatur yang masuk evaporator akan kecil. Besarnya rasio ekaspansi terhadap temperatur terlihat pada Gambar 20 Evaporasi Pada proses evaporasi refrigeran diubah dari cairan ke gas dalam evaporator, refrigeran cair mengalami pengkabutan pada suction evaporator, proses pengkabutan tersebut dipengaruhi oleh temperatur dan tekanan refrigeran. Temperatur dan tekanan refrigeran yang semakin tinggi menyebabkan efek refrigerasi semakin besar hal ini disebabkan oleh meningkatnya entalpi pada discharge evaporator. Besar pengaruh temperatur evaporasi terhadap efek refrigerasi ditunjukkan pada Gambar 21 Gambar 21 Hubungan Rasio Ekspansi Terhadap Temperatur Refrigeran -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 0,000 0,200 0,400 0,600 TemperaturEvaporasi(oC) Rasio Ekspansi Refrigeran R-22 Rrefrigeran R-134a
  • 18. Gambar 21 Hubungan Temperatur evaporasi terhapa Efek Refrigerasi Pada suhu Kondensasi 35o C Untuk memperoleh efek Refrigerasi yang maksimum dibutuhkan energi dari luar berupa energi pemanasan. Namun pada dasarnya selama proses evaporasi dalam satu siklus kompresi uap tidak ada peningkatan temperatur evaporasi karena selama proses evaporasi berlangsung panas yang diserap adalah panas latent jadi tidak untuk meningkatkan temperatur hanya sebagai pengubah fasa. Peningkatan temperatur disini sebagai efek perlakuan dari keseluruhan sistem dimana nantinya peningkatan temperatur tersebut mempengaruhi daya input pada kompresor seperti pada Gambar 4.41 sebagai akibat besarnya laju aliran massa refrigeran. Seperti pada Gambar 22 Gambar 22 Hubungan Temperatur Evaporasi terhada daya input pada Temperatur Kondensasi 350 C 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 -30 -20 -10 0 10 20 EfekRefrigerasi(kJ/kg) TemperaturEvaporator (oC) Refrigeran R-22 Refrigeran R-134a 0,000 0,200 0,400 0,600 0,800 1,000 1,200 -30 -20 -10 0 10 20 DayaInput(kW) Temperatur Evaporator(oC) Refrigeran R-22 Refrigeran R-134a
  • 19. Gambar 23 Hubungan Temperatur Evaporasi terhadap Laju Aliran Massa per kapasitas refrigerasi Pada Temperatur Kondensai 35o C Untuk memperoleh daya input yang kecil sebagai efek laju aliran massa refrigeran yang kecil juga dibutuhkan temperatur evaporasi yang maksimum. Namun dalam aplikasi, kenaikan temperatur bisa jadi meningkatkan konsumsi daya listrik dalam satu siklus refrigerasi.meningkatnya temperatur evaporasi di luar garis jenuhnya akan menyebabkan proses kompresi meningkat fenomena ini dikenal dengan efek superheating. Efek superheat di ilustrasikan pada Gambar 24 dan Gambar 25 Gambar 24 Efek SuperHeating Refrigeran R-22 0,000000 0,005000 0,010000 0,015000 0,020000 0,025000 0,030000 -30 -20 -10 0 10 20 LajuAliranRefrigeran(kg/s) Temperatur Evaporasi(oC) RefrigeranR-22 RefrigeranR- 134a
  • 20. Gambar 25 Efek Superheating Refrigeran R-134a