Buku ini memberikan contoh soal penyelesaian alat penukar kalor (heat exchanger) untuk pipa ganda dan shell dan tube, meliputi teori dasar tentang koefisien perpindahan kalor, perbedaan temperatur rata-rata logaritma, dan metode efektivitas-NTU."
Turbin uap memanfaatkan energi fluida berupa entalpi uap dengan tekanan dan temperatur tinggi sesuai siklus Rankine. Siklus ini terdiri atas proses kompresi cairan, pemanasan uap pada tekanan tetap, ekspansi uap, dan pendinginan uap pada tekanan tetap. Efisiensi siklus ditentukan oleh hubungan antara kalor masuk dan keluar.
Kalor ada dalam dua bentuk, yaitu kalor sensible dan kalor laten. Kalor sensible menyebabkan perubahan suhu tanpa perubahan fase, sedangkan kalor laten diperlukan untuk mengubah fase zat pada suhu yang sama. Rumus untuk menghitung kalor sensible dan laten diberikan beserta contoh soalnya.
Dokumen tersebut membahas mengenai alat penukar panas (heat exchanger) yang berfungsi untuk memindahkan panas antara dua fluida. Jenis-jenis alat penukar panas dijelaskan seperti penukar panas pipa rangkap, penukar panas cangkang dan buluh, serta penukar panas pelat dan bingkai. Faktor yang mempengaruhi efektivitas alat penukar panas juga dibahas.
Dokumen tersebut membahas tentang double pipe heat exchanger, yaitu jenis penukar panas yang terdiri dari dua pipa konsentris dimana satu fluida mengalir di dalam pipa dan fluida lainnya mengalir di ruang antar pipa. Dokumen juga menjelaskan prinsip kerja, kelebihan, dan kekurangannya.
Dokumen tersebut membahas tentang konversi satuan suhu antara Celcius, Fahrenheit, Rankine, dan Kelvin. Juga membahas tentang fase padat, cair, dan gas, serta suhu kritis beberapa gas seperti oksigen, nitrogen, dan hidrogen. Terdapat pula penjelasan mengenai tabel uap, uap jenuh, dan uap super panas.
Buku ini memberikan contoh soal penyelesaian alat penukar kalor (heat exchanger) untuk pipa ganda dan shell dan tube, meliputi teori dasar tentang koefisien perpindahan kalor, perbedaan temperatur rata-rata logaritma, dan metode efektivitas-NTU."
Turbin uap memanfaatkan energi fluida berupa entalpi uap dengan tekanan dan temperatur tinggi sesuai siklus Rankine. Siklus ini terdiri atas proses kompresi cairan, pemanasan uap pada tekanan tetap, ekspansi uap, dan pendinginan uap pada tekanan tetap. Efisiensi siklus ditentukan oleh hubungan antara kalor masuk dan keluar.
Kalor ada dalam dua bentuk, yaitu kalor sensible dan kalor laten. Kalor sensible menyebabkan perubahan suhu tanpa perubahan fase, sedangkan kalor laten diperlukan untuk mengubah fase zat pada suhu yang sama. Rumus untuk menghitung kalor sensible dan laten diberikan beserta contoh soalnya.
Dokumen tersebut membahas mengenai alat penukar panas (heat exchanger) yang berfungsi untuk memindahkan panas antara dua fluida. Jenis-jenis alat penukar panas dijelaskan seperti penukar panas pipa rangkap, penukar panas cangkang dan buluh, serta penukar panas pelat dan bingkai. Faktor yang mempengaruhi efektivitas alat penukar panas juga dibahas.
Dokumen tersebut membahas tentang double pipe heat exchanger, yaitu jenis penukar panas yang terdiri dari dua pipa konsentris dimana satu fluida mengalir di dalam pipa dan fluida lainnya mengalir di ruang antar pipa. Dokumen juga menjelaskan prinsip kerja, kelebihan, dan kekurangannya.
Dokumen tersebut membahas tentang konversi satuan suhu antara Celcius, Fahrenheit, Rankine, dan Kelvin. Juga membahas tentang fase padat, cair, dan gas, serta suhu kritis beberapa gas seperti oksigen, nitrogen, dan hidrogen. Terdapat pula penjelasan mengenai tabel uap, uap jenuh, dan uap super panas.
Dokumen tersebut merupakan panduan kuliah dasar refrigerasi yang disusun oleh Windy Hermawan Mitrakusuma untuk mata kuliah Dasar Refrigerasi pada Program Studi Teknik Pendingin dan Tata Udara, Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara, Politeknik Negeri Bandung. Panduan ini membahas tentang sistem refrigerasi kompresi uap, komponen-komponennya, proses kerja, dan refrigeran."
Operasi Teknik Kimia I membahas percobaan perpindahan panas pada alat penukar panas jenis Plate and Frame. Tujuan percobaan adalah melihat fenomena perpindahan panas secara konveksi dan menentukan koefisien perpindahan panas. Hasil percobaan menunjukkan nilai koefisien perpindahan panas untuk aliran counter current dan co-current pada suhu 350°C masing-masing sebesar 89,5 W/m2°C dan 89,52 W/m2°
Pengeringan adalah proses penghilangan air dari bahan melalui penguapan dengan bantuan panas dan aliran udara. Proses ini penting untuk mengawetkan dan memperpanjang umur simpan produk pertanian dan makanan. Beberapa faktor yang mempengaruhi laju pengeringan antara lain luas permukaan, suhu, kecepatan udara, tekanan udara, dan kelembaban udara. Metode pengeringan umumnya dikelompokkan menjadi batch dan kontinu.
Laporan ini membahas percobaan mengenai heat exchanger pipa ganda untuk menghitung koefisien perpindahan panas, faktor kekotoran, efektivitas, dan perbandingan untuk aliran searah dan berlawanan arah."
Siklus dasar dan konsep teknik pendingin pada sistem kerja mesin pendingin (r...Ir. Najamudin, MT
Siklus Dasar dan Konsep Teknik Pendingin Prinsip pesawat pendingin yang banyak digunakan adalah “Sistem Kompresi”.Kompresi tersebut dapat dihasilkan dengan tenaga Kompresor. Refrigerant (Media Pendingin) pada system Kompresi tersebut bekerja pada dua fasa yaitu cair dan uap.Refrigrant di uapkan kemudian diembunkan, sedangkan pengkompresian terjadi pada fasa uap, sehingga system disebut “Vapor Compression System”. Siklus Refrigran Carnot. Prinsipnya disini mesin menyerap panas pada suhu rendah dan melepaskan panas pada suhu tinggi. Siklus Refrigrant” memerlukan tenaga dari luar untuk bekerja misalnya yang didapat dari kompresor.
Dokumen ini membahas komponen-komponen yang digunakan dalam pengendali suhu, yaitu heat exchanger jenis plate and frame, motor operated valve, thermocouple jenis T untuk mengukur suhu, dan rotameter untuk mengukur laju aliran fluida. Komponen-komponen ini bekerja bersama untuk mengontrol suhu dengan cara mentransfer panas antara dua cairan melalui plate heat exchanger dan mengatur laju aliran cairan dengan motor operated valve.
Dokumen tersebut membahas tentang tiga cara perpindahan kalor yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi. Dijelaskan definisi dan contoh-contoh setiap jenis perpindahan kalor beserta faktor-faktor yang mempengaruhinya. Terdapat pula latihan soal untuk menerangkan konsep-konsep yang diajarkan.
Dokumen tersebut membahas tentang fenomena perpindahan yang mencakup perpindahan momentum, energi panas, dan massa. Ketiga fenomena perpindahan tersebut dapat terjadi melalui proses difusi dan dipengaruhi oleh hukum-hukum fisika seperti hukum Newton, Fourier, dan Fick."
Modul thermodinamika (penyelesaian soal siklus pembangkit daya)Ali Hasimi Pane
Modul ini berisi contoh soal penyelesaian siklus pembangkit daya termasuk siklus Otto, Diesel, Dual, dan Rankine. Juga membahas analisis manual dasar tentang heat exchanger, sistem uap, dan sistem pendinginan. Buku ini ditujukan untuk mahasiswa teknik, pengajar, dan masyarakat umum yang membutuhkan. [ringkasan 3 kalimat]
Dokumen ini membahas tentang superheater dan reheater. Superheater berfungsi untuk meningkatkan suhu uap jenuh menjadi uap panas lanjut dengan memanfaatkan panas hasil pembakaran. Reheater berfungsi untuk memanaskan kembali uap superheater setelah melakukan kerja di turbin tinggi tekanan sehingga efisiensi sistem meningkat. Kedua alat ini bekerja pada suhu dan tekanan tinggi sehingga memerlukan perawatan yang baik
Dokumen tersebut merupakan panduan kuliah dasar refrigerasi yang disusun oleh Windy Hermawan Mitrakusuma untuk mata kuliah Dasar Refrigerasi pada Program Studi Teknik Pendingin dan Tata Udara, Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara, Politeknik Negeri Bandung. Panduan ini membahas tentang sistem refrigerasi kompresi uap, komponen-komponennya, proses kerja, dan refrigeran."
Operasi Teknik Kimia I membahas percobaan perpindahan panas pada alat penukar panas jenis Plate and Frame. Tujuan percobaan adalah melihat fenomena perpindahan panas secara konveksi dan menentukan koefisien perpindahan panas. Hasil percobaan menunjukkan nilai koefisien perpindahan panas untuk aliran counter current dan co-current pada suhu 350°C masing-masing sebesar 89,5 W/m2°C dan 89,52 W/m2°
Pengeringan adalah proses penghilangan air dari bahan melalui penguapan dengan bantuan panas dan aliran udara. Proses ini penting untuk mengawetkan dan memperpanjang umur simpan produk pertanian dan makanan. Beberapa faktor yang mempengaruhi laju pengeringan antara lain luas permukaan, suhu, kecepatan udara, tekanan udara, dan kelembaban udara. Metode pengeringan umumnya dikelompokkan menjadi batch dan kontinu.
Laporan ini membahas percobaan mengenai heat exchanger pipa ganda untuk menghitung koefisien perpindahan panas, faktor kekotoran, efektivitas, dan perbandingan untuk aliran searah dan berlawanan arah."
Siklus dasar dan konsep teknik pendingin pada sistem kerja mesin pendingin (r...Ir. Najamudin, MT
Siklus Dasar dan Konsep Teknik Pendingin Prinsip pesawat pendingin yang banyak digunakan adalah “Sistem Kompresi”.Kompresi tersebut dapat dihasilkan dengan tenaga Kompresor. Refrigerant (Media Pendingin) pada system Kompresi tersebut bekerja pada dua fasa yaitu cair dan uap.Refrigrant di uapkan kemudian diembunkan, sedangkan pengkompresian terjadi pada fasa uap, sehingga system disebut “Vapor Compression System”. Siklus Refrigran Carnot. Prinsipnya disini mesin menyerap panas pada suhu rendah dan melepaskan panas pada suhu tinggi. Siklus Refrigrant” memerlukan tenaga dari luar untuk bekerja misalnya yang didapat dari kompresor.
Dokumen ini membahas komponen-komponen yang digunakan dalam pengendali suhu, yaitu heat exchanger jenis plate and frame, motor operated valve, thermocouple jenis T untuk mengukur suhu, dan rotameter untuk mengukur laju aliran fluida. Komponen-komponen ini bekerja bersama untuk mengontrol suhu dengan cara mentransfer panas antara dua cairan melalui plate heat exchanger dan mengatur laju aliran cairan dengan motor operated valve.
Dokumen tersebut membahas tentang tiga cara perpindahan kalor yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi. Dijelaskan definisi dan contoh-contoh setiap jenis perpindahan kalor beserta faktor-faktor yang mempengaruhinya. Terdapat pula latihan soal untuk menerangkan konsep-konsep yang diajarkan.
Dokumen tersebut membahas tentang fenomena perpindahan yang mencakup perpindahan momentum, energi panas, dan massa. Ketiga fenomena perpindahan tersebut dapat terjadi melalui proses difusi dan dipengaruhi oleh hukum-hukum fisika seperti hukum Newton, Fourier, dan Fick."
Modul thermodinamika (penyelesaian soal siklus pembangkit daya)Ali Hasimi Pane
Modul ini berisi contoh soal penyelesaian siklus pembangkit daya termasuk siklus Otto, Diesel, Dual, dan Rankine. Juga membahas analisis manual dasar tentang heat exchanger, sistem uap, dan sistem pendinginan. Buku ini ditujukan untuk mahasiswa teknik, pengajar, dan masyarakat umum yang membutuhkan. [ringkasan 3 kalimat]
Dokumen ini membahas tentang superheater dan reheater. Superheater berfungsi untuk meningkatkan suhu uap jenuh menjadi uap panas lanjut dengan memanfaatkan panas hasil pembakaran. Reheater berfungsi untuk memanaskan kembali uap superheater setelah melakukan kerja di turbin tinggi tekanan sehingga efisiensi sistem meningkat. Kedua alat ini bekerja pada suhu dan tekanan tinggi sehingga memerlukan perawatan yang baik
Dokumen tersebut membahas tentang siklus refrigerasi, termasuk definisi, jenis-jenisnya seperti siklus kompresi uap, siklus gas, dan siklus bertingkat. Juga dibahas mengenai pemilihan refrigeran yang tepat berdasarkan temperatur media yang akan didinginkan dan panas yang akan dibuang.
Dokumen tersebut membahas tentang sifat-sifat fisik udara dan prinsip-prinsip dasar kompresi gas, termasuk definisi berat jenis udara, panas jenis, kelembaban, tekanan, dan efek pemanasan selama kompresi gas. Secara khusus, dibahas proses kompresi isotermal, adiabatik, dan politropik serta efisiensi volumetrik dan adiabatik kompresor.
Teknologi humidifikasi dan dehumidifikasi melibatkan proses penambahan dan pengurangan uap air dalam campuran udara. Humidifikasi menambahkan uap air ke udara sedangkan dehumidifikasi menghilangkan uap air dari udara. Kedua proses ini penting dalam berbagai aplikasi industri seperti pengeringan.
Sistem refrigerasi steam jet menggunakan uap air bertekanan tinggi untuk menghisap dan mengompresi uap air dari ruang pendingin, menggunakan efek pendinginan dari penguapan air untuk mendinginkan sistem. Sistem ini fleksibel namun volume uap yang besar membatasi kapasitasnya.
Teks tersebut membahas tentang suhu dan kalor. Secara singkat, teks tersebut menjelaskan tentang (1) pengertian suhu dan kalor, (2) pengukuran suhu menggunakan termometer, dan (3) hubungan antara suhu dengan perubahan volume, luas, dan panjang suatu zat.
Teks tersebut membahas tentang suhu dan kalor. Secara singkat, teks tersebut menjelaskan tentang (1) pengertian suhu dan kalor, (2) pengukuran suhu menggunakan termometer, dan (3) hubungan antara suhu dengan perubahan volume, luas, dan panjang suatu zat.
1. Dokumen tersebut membahas tentang kompresor udara, termasuk pengertian, asas kerja, klasifikasi, teori kompresi, efisiensi volumetrik, dan jenis penggerak kompresor.
2. Kompresor berfungsi untuk memampatkan udara atau gas dengan cara mengurangi volume ruang yang menempatinya pada suhu yang tetap.
3. Ada beberapa jenis kompresor seperti kompresor bolak-balik dan kompresor
Termodinamika adalah ilmu yang menghubungkan panas dan mekanika. Dokumen ini membahas berbagai konsep dasar termodinamika seperti proses adiabatik, diatermik, dan kuasistatik beserta contoh-contohnya. Juga dibahas mengenai hukum nol dan satu termodinamika serta penerapannya dalam mesin kalor.
Similar to Kajian Refrigerant dan Kinerja Air Conditioning (20)
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