DIAGRAM SIKLUS REFRIJERASI
6.5 Siklus Refrigerasi Aktual
29
100
3
,
241
3
,
241
3
,
311
x
6.5 Siklus Refrigerasi Aktual
Gambar 6.7 memperlihatkan diagram aliran dari suatu sistem refrijerasi kompresi uap. Dalam Proses ini, refrijerannya mengalami kondisi panaslanjut. Dalam sesi ini, marilah kita tinjau pengaruh panaslanjut yang dialami oleh refrijeran gas yang dihisap oleh kompresor.
Gambar 6.8 Diagram aliran untuk proses gas panaslanjut.
Data yang diperlukan untuk keperluan pemetaan siklus pada Diagram mollier meliputi:
1. Suhu Kondensasi, meliputi saturated vapor (E), liquid-vapor mixture(E-A) dan saturated liquid(A) mempunyai suhu sama, yaitu 40 oC.
2. Suhu Evaporasi, meliputi liquid-vapor mixture (B), dan saturated vapor (C) mempunyai suhu sama, yaitu -5oC.
3. Suhu gas refrigerant yang keluar dari saluran discharge kompresor, atau superheated vapor (D), yaitu 46,8oC, D’ 66,7 oC 4. Suhu liquid refrigerant yang akan masuk ke katub ekspansi,
saturated liquid (A) yaitu 40oC.
5. Suhu gas refrigeran yang akan masuk ke sisi hisap kompresor, titik C saturasi gas -5oC, dan titik C’, superheat vapor, yaitu 15
oC.
Data yang telah kita tetapkan dengan bantuan titik-titik lokasi tersebut di atas untuk memudahkan kita mem-plot data pada diagram mollier. Dengan berbekal data tersebut marilah kita petakan data pada setiap titik pada diagram Mollier, sebagai berikut.
1. Tentukan lokasi titik suhu kondensasi 40 oC pada diagram mollier, kemudian tarik garis lurus secara horisontal hingga
memotong skala tekanan absolut pada sisi kiri diagram dan tandai titik tekanan absolutnya, dalam hal ini didapatkan 9,61 bar absolut.
2. Tentukan lokasi titik suhu evaporasi -5 oC pada diagram mollier, kemudian tarik garis lurus secara horisontal hingga memotong skala tekanan absolut pada sisi kiri diagram dan tandai titik tekanan absolutnya, dalam hal ini didapatkan 2,61 bar absolut. 3. Tentukan lokasi titik Suhu gas refrigeran yang akan masuk ke sisi
hisap kompresor, atau superheat vapor (C’), yaitu 15 oC.
4. Tentukan lokasi titik suhu Suhu gas refrigerant yang keluar dari saluran discharge kompresor, atau superheated vapor (D’), yaitu 66.7 oC.
5. Tentukan lokasi titik suhu liquid refrigerant yang akan masuk ke katub ekspansi, saturated liquid (A), yaitu 40 oC.
6. Kemudian Tarik garis lurus, dari titik C’ ke titik D’.
7. Selanjutnya tarik dari titik A garis lurus kebawah hingga memotong garis isobar 2,61 bar.
Bila pemetaan data tersebut dilakukan dengan benar maka akan diperoleh suatu chart siklus aktual dari mesin refrigerasi yang sedang diperiksa unjuk kerjanya. Dengan bantuan ph-chart, fungsi dan performansi mesin refrigerasi dapat diketahui. Kegiatan pemeriksaan siklus aktual pada suatu mesin refrigerasi unit komersial dan industrial harus dilakukan secara periodik, untuk mengetahui fungsi dan performasi mesin setiap saat. Dalam hal ini diharapkan mesin harus selalu dalam kondisi operasi yang optimal.
Gambar 6.9 Hasil Pemetaan Siklus Panaslanjut Dari chart di atas dapat disimpulkan sebagai berikut:
1. Dengan asumsi mesin refrigerasinya type air cooled condenser, suhu ambient sebesar 27 oC, dan suhu evaporasi sebesar – 5 oC, Suhu kondensasi sebesar 40 oC, dapat dianggap telah mencapai suhu optimal. Dalam hal ini beda suhu ambient dan suhu kondensasi sebesar 13K. Artinya proses kondensasi mencapai titik optimalnya, sehingga produksi liquid refrigeran juga optimal.
2. Beda suhu antara suhu evaporasi -5oC, (titik B) dan suhu refrigeran yang masuk ke sisi hisap kompresor (titik C’) sebesar 15oC, berarti proses ekspansi dan proses evaporasi juga berlangsung secara optimal. Dalam hal ini kompresor hanya menghisap gas refrigeran dalam kondisi superheated vapor, dengan derajad superheat sebesar 20K.
Menentukan Kapasitas Sistem Refrigerasi
Dengan bekal gambar pemetaan pada ph-chart seperti diperlihatkan pada gambar 6.9 di atas, maka kapasitas sistem refrigerasi dapat ditentukan dengan mudah, sebagai berikut:
1. Menentukan nilai entalpi untuk setiap kondisi refrigeran, yaitu titik A, B, C, D, C’, dan D’.
1.1 Dari titik A, tarik garis lurus ke bawah, hingga memotong skala enthalpy. Sehingga dapat diperoleh nilai entalpinya, yaitu ha = 238,54 kJ/kg. Titik B mempunyai entalpi sama dengan titik A.
1.2 Demikian juga dari titik C, tarik garis lurus ke bawah, hingga memotong skala enthalpy. Sehingga dapat diperoleh nilai entalpinya, yaitu hc = 349,32 kJ/kg.
1.3 Dari titik D, tarik garis lurus ke bawah, hingga memotong skala enthalpy. Sehingga dapat diperoleh nilai entalpinya, yaitu hd = 372,4 kj/kg
1.4 Demikian juga dari titik C’, tarik garis lurus ke bawah, hingga memotong skala enthalpy. Sehingga dapat diperoleh nilai entalpinya, yaitu hc = 362,04 kJ/kg.
1.5 Dari titik D’, tarik garis lurus ke bawah, hingga memotong skala enthalpy. Sehingga dapat diperoleh nilai entalpinya, yaitu hd = 387,47 kj/kg
2. Menentukan nilai kapasitas sistem
2.1 Kapasitas efek refrigerasi untuk siklus saturasi (titik C) dapat ditentukan dengan mencari selisih antara hc dan ha, yaitu 349,32 kj/kg – 238,54 kj/kg = 110,78 kj/kg. Artinya bila masa refrigeran yang diuapkan di evaporator sebesar 2 kg, maka kapasitas efek refrigerasi mencapai 221,56 kJ.
2.2 Kapasitas efek refrigerasi untuk siklus panaslanjut (titik C’) dapat ditentukan dengan mencari selisih antara hc’ dan ha, yaitu 362,04 kj/kg – 238,54 kj/kg = 123,50 kj/kg. Artinya bila masa refrigeran yang diuapkan di evaporator sebesar 2 kg, maka kapasitas efek refrigerasi mencapai 247 kJ.
2.3 Kapasitas kompresi saturasi dapat ditentukan dengan mencari selisih antara hd dan hc, yaitu 372,4 kj/kg – 349,32 kj/kg = 23,08 kj/kg.
2.4 Kapasitas kompresi panaslanjut dapat ditentukan dengan mencari selisih antara hd’ dan hc’, yaitu 387,47 kj/kg – 362,04 kj/kg = 25,43 kj/kg
2.5 Kapasitas kondensasi siklus saturasi dapat ditentukan dengan mencari selisih antara hd dan ha, yaitu 372,4 kj/kg – 238,54 kj/kg = 133,86 kj/kg.
2.6 Kapasitas kondensasi siklus panaslanjut dapat ditentukan dengan mencari selisih antara hd’ dan ha, yaitu 387,47 kj/kg – 238,54 kj/kg = 148,93 kj/kg.
Dari perhitungan di atas dapat diambil kesimpulan, sebagai berikut: 1. Panas kompresi per kilogram pada siklus panaslanjut sedikit lebih
besar daripada siklus saturasi, yaitu sebesar 10%. Di mana daya kompresi siklus saturasi 23,08 kJ/kg sedang daya kompresi siklus panaslanjut adalah 25,43 kj/kg.
%
10
100
08
,
23
08
,
23
43
,
25
x
2. Pada suhu dan tekanan kondensasi sama, suhu gas panas yang keluar dari katub discharge kompresor pada siklus panaslanjut sedikit lebih tinggi daripada siklus saturasi, yaitu 66,7oC untuk siklus panaslanjut dan 46,8oC untuk siklus saturasi.
3. Pada siklus panaslanjut, panas yang dibuang di kondenser lebih besar daripada siklus saturasi. Pada siklus panaslanjut qc = 148,93 kj/kg, pada siklus saturasi qc = 133,86 kj/kg. Kenaikannya sebesar
%
26
,
11
100
86
,
133
86
,
133
93
,
148
x
4. COP pada siklus saturasi adalah
8
,
4
08
,
23
79
,
110
5. COP pada siklus panaslanjut adalah
85
,
4
43
,
25
5
,
123
Permasalahan
1. Pelajari hasil pemetaan siklus refrijerasi pada gambar berikut ini, berikan kesimpulanmu.
2. Pelajari juga hasil pemetaan siklus refrijerasi pada gambar berikut ini, berikan kesimpulanmu.