Tujuan Khusus

BAB I PENDAHULUAN

1.4.2 Tujuan Khusus

1. Untuk mengetahui koefisien Performansi (COP) dari system.

2. Untuk mengetahui perencanaan kompresor dan pipa kapiler untuk mesin

pengering pakaian system pompa kalor dengan daya 1PK.

1. 5 Manfaat Penelitian

Manfaat yang didapat dari hasil penelitian ini adalah

1. Sistem yang sederhana ini secara luas berkontribusi untuk memenuhi

kebutuhan pengeringan pakaian pada sektor rumah tangga, khususnya

usaha laundry di Indonesia.

2. Pemanfaatan konversi energi surya yang menarik dan terarah yang dapat

mengurangi ketergantungan terhadap pemakaian energi berupa bahan bakar

gas yang berlebihan.

3. Sebagai pengembangan dalam bidang energi terbarukan khususnya

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Teori Pengeringan

Pengeringan adalah proses perpindahan panas dan uap air secara simultan yang memerlukan energi panas uantuk menguapkan kandungan air yang dipindahkan dari permukaan bahan yang dikeringkan oleh media engering yang biasanya berupa panas.

Pengeringan Buatan

Pengeringan dengan menggunakan alat pengering dimana, suhu, kelembapan udara, kecepatan udara dan waktu dapat diatur dan di awasi.

Keuntungan Pengering Buatan:

ƒ Tidak tergantung cuaca

ƒ Kapasitas pengeringa dapat dipilih sesuai dengan yang diperlukan

ƒ Tidak memerlukan tempat yang luas

ƒ Kondisi pengeringan dapat dikontrol

ƒ Pekerjaan lebih mudah.

Jenis Jenis Pengeringan Buatan Berdasarkan media panasnya,

ƒ Pengeringan adiabatis ; pengeringan dimana panas dibawa ke alat pengering oleh udara panas, fungsin udara memberi panas dan membawa air.

ƒ Pengeringan isotermik; bahan yang dikeringkan berhubungan langsung dengan alat/ plat logam yang panas.

Proses pengeringnan:

ƒ Dengan cara menurunkan RH dengan mengalirkan udara panas disekeliling bahan

ƒ Proses perpindahan panas; proses pemanasan dan terjadi panas sensible dari medium pemanas ke bahan, dari permukaan bahan kepusat bahan.

ƒ Proses perpindahan massa ; proses pengeringan (penguapan), terjadi panas laten, dari permukaan bahan ke udara

ƒ Panas sensible ; panas yang dibutuhkan/ dilepaskan untuk menaikkan /menurunkan suhu suatu benda

ƒ Panas laten ; panas yang diperlukan untuk mengubah wujud zat dari padat kecair, cair ke gas, dst, tanpa mengubah suhu benda tersebut.

Faktor faktor yang mempengaruhi pengeringan.

Pada pengeringan selalu diinginan kecepatan pengeringan yang maksimal. Oleh karena itu perlu dilakukan usah- usah untuk memercepat pindah panas dan pindah massa ( pindah massa dalam hal ini adalah perpindahan air keluar dari bahan yang dikeringksan dalam proses pengeringan tersebut.

Ada beberapa faktor yang perlu diperhatikan untuk memperoleh kecepatan pengeringan maksimum, yaitu :

(a) Luas permukaan

(b) Suhu

(c) Kecepatan udara

(d) Kelembapan udara

(e) Tekanan atm dan vakum

(f) Waktu.

Dalam rancang mesin ini faktor yang perlu diperhatikan untuk memperoleh kecepatan pengeringan maksimum adalah :

• Suhu

Semakin besar perbedaan suhu ( antara medium pemanas dengan bahan bahan) maka akan semakin cepat proses pindah panas berlangsung sehingga mengakibatkan proses penguapan semaki cepat pula. Atau semkain tinggi suhu udara pengeringan maka aka semakin besar anergi panas yang dibawa ke udara yang akan menyebabkan proses pindahan panas semakin cepat sengingga pindah massa akan berlangsung juga dengan cepat.

ƒ Kecepatan udara

Umumnya udara yang bergerak akan lebih banyak mengambil uap air dari permukaan bahan yang dikeringkan. Udara yang bergerak adalah udara yang mempunyai kecepatan gerak yang tinggi yang berguna untuk mengambil uap air dan menghilangkan uapa air dari permukaan bahan yang dikeringkan, sehingga dapat mencegah terjadinya udara jenuh yang dapat memperlambat penghilangan air.

ƒ Kelembaban Udara (RH)

Semakin lembab udara di dalam ruang pengering dan sekitarnya maka akan semakin lama proses pengerngan berkangsung kering, begitu juga sebaliknya. Karena udara kering dapat mengabsobsi dan menahan uap air. Setiap bahan mempunyai keseimbangan kelembaban nisbi ( RH keseimbangan) masing- maasin, yaitu kelembaban pada suhu tertentu dimana bahan tidak akan kehilangan air ( pindah) ke atmosfir atau tidak akan mengambil uap air dari atmosfir.

Jika RH udara < RH keseimbangan maka bahan masih dapat dikeringkan

Jika RH udara > RH keseimbangan maka bahan malahan akan menarik uap air dari udara.

Semakin lama waktu (batas tertentu) pengeringan maka akan semakin cepat proses pengeringan selesai. Dalam pengeringan diterapkan konsep HTST ( High Temperature Short Time), short time dapat menekan biaya pengeringan.

2.2 Siklus Kompresi Uap

Sistem kompresi uap merupakan dasar sistem refrigerasi yang terbanyak di gunakan, dengan komponen utama nya adalah kompresor, evaporator, alat

ekspansi (Throttling Device), dan kondensor. Keempat komponen tersebut melakukan proses yang saling berhubungan dan membentuk siklus refrigerasi

kompresi uap.

Gambar 2.1. Siklus Kompresi Uap

Pada diagram P-h, siklus kompresi uap dapat digambarkan pada gambar

Gambar 2.2. Diagram T-S dan Diagram P-h

Proses yang terjadi pada Siklus Refrigerasi Kompresi Uap adalah sebagai berikut:

2.2.1 Proses Kompresi (1 – 2)

Proses ini berlangsung di kompresor secara isentropik adiabatik. Kondisi

awal refrigeran pada saat masuk di kompresor adalah uap jenuh

bertekanan rendah, setelah di kompresi refrigeran menjadi uap bertekanan

tinggi. Oleh karena proses ini di anggap isentropik, maka temperatur

keluar kompresor pun muningkat. Besarnya kerja kompresi per satuan

massa refrigeran bisa di hitung dengan rumus :

Gambar 2.2a. Proses kerja Kompresi

W = = ...(2.1)

(Teknik Pendingin & Pengkondisian Udara ,Dr. Eng. Himsar Ambarita, 2012, hal :5)

= besarnya kerja kompresi yang di lakukan (kJ/kg)

= entalpi refrigeran saat masuk kompresor (kJ/kg)

= entalpi refrigeran saat keluar kompresor (kJ/kg)

= laju aliran refrigeran pada sistem (kg/s)

Dalam pengujian besarnya daya kompresor untuk melakukan kerja dapat juga ditentukan dengan rumus:

= daya listrik kompresor (Watt)

= tegangan listrik (Volt)

= kuat arus listrik (Ampere)

= 0,6 – 0,8

2.2.2 Proses Kondensasi (2 – 3)

Proses ini berlangsung di kondensor, refrigeran yang bertekanan dan temperatur tinggi keluar dari kompresor membuang kalor sehingga fasanya berubah menjadi cair. Hal ini berarti bahwa di kondensor terjadi penukaran kalor antara refrigeran dengan udara, sehingga panas berpindah dari refrigeran ke udara pendingin dan akhirnya refrigeran mengembun menjadi cair.

Besarnya kalor per satuan massa refrigerant yang di lepaskan di kondensor dinyatakan sebagai:

...(2.2)

(Teknik Pendingin & Pengkondisian Udara ,Dr. Eng. Himsar Ambarita, 2012,hal :5)

Dimana :

= besarnya kalor dilepas di kondensor (kJ/kg)

= entalpi refrigeran saat masuk kondensor (kJ/kg)

= entalpi refrigeran saat keluar kondensor (kJ/kg)

2.2.3 Proses Ekspansi (3 – 4)

Proses ini berlangsung secara isoentalpi, hal ini berarti tidak terjadi

penambahanentalpi tetapi terjadi drop tekanan dan penurunan temperatur. Proses

penurunan tekanan terjadi pada katup ekspansi yang berbentuk pipa kapiler atau

orifice yang berfungsi mengatur laju aliran refrigerant dan menurunkan tekanan. =

(Teknik Pendingin & Pengkondisian Udara ,Dr. Eng. Himsar Ambarita, 2012, hal :5)

Dimana :

h3 ^{= entalpi refrigeran saat keluar kondensor (kJ/kg)}

h4 ^{= harga entalpi masuk ke evaporator (kJ/kg)} 2.2.4 Proses Evaporasi (4 – 1)

Proses ini berlangsung di evaporator secara isobar isotermal. Refrigerant dalam wujud cair bertekanan rendah menyerap kalor dari lingkungan / media yang

di dinginkan sehingga wujudnya berubah menjadi gas bertekanan rendah.

Gambar 2.2c. Proses Kerja Evaporasi

...(2.3)

(Teknik Pendingin & Pengkondisian Udara ,Dr. Eng. Himsar Ambarita, 2012, hal :6) Maka : COP = Wc Qe ...(2.4)

(Teknik Pendingin & Pengkondisian Udara ,Dr. Eng. Himsar Ambarita, 2012, hal :6)

COP diperlukan untuk menyatakan performansi unjuk kerja dari siklus refrigerasi :

Dimana :

= kalor yang di serap di evaporator ( kW )

= efek pendinginan (efek refrigerasi) (kJ/kg)

= harga entalpi ke luar evaporator (kJ/kg)

= harga entalpi masuk ke evaporator (kJ/kg)

Selanjutnya refrigeran kembali masuk ke kompresor dan bersirkulasi kembali, begitu seterusnya sampai kondisi yang diinginkan tercapai.

2.3 Komponen Utama Pompa Kalor Siklus Kompresi Uap 2.3.1 Kompresor

Pada sistem mesin refrigerasi, kompresor berfungsi seperti jantung. Kompresor berfungsi untuk mensirkulasikan refrigeran dan menaikan tekanan refrigerant agar dapat mengembun di kondensor pada temperatur di atas

temperatur udara sekeliling.(www:Google/Komponen Utama Siklus Kompresi Uap).

Berdasarkan cara kerjanya, kompresor yang biasa dipakai pada sistem

refrigerasi dapat dibagi menjadi:

KOMPRESOR

RECIPROCATING

ROTARY EJEKTOR TURBO

VANE SCROLL ^ROLLING

PISTON ^{SCREW CENTRIFUGAL AXIAL}

Gambar 2. 3 Pembagian Kompresor (Teknik Pendingin & Pengkondisian Udara

,Dr. Eng. Himsar Ambarita, 2012, hal : 46)

1. Kompresor perpindahan (positive displacement)

Kompresor yang memerangkap refrigeran dalam suatu ruangan yang

terpisah dari saluran masuk dan keluarnya, kemudian dimampatkan. Kompresor

ini dapat dibagi lagi menjadi:

a. Bolak-balik (reciprocating) kompresor torak. b. Putar (rotary)

c. Kompresor sudu luncur (rotary vane atau sliding vane) d. Kompresor ulir (screw)

e. Kompresor gulung (Scroll)

2. Analisa Sliding Vane Compressor

Disebut juga rotary vane compressor atau kompresor sudu luncur. Teridiri

atas sebuah rotor yang dipasang secara eksentris pada slinder yang sedikit lebih

besar daripada rotor. Gambar berikut menunjukan bagian – bagian kompresor

sudu luncur :

Gambar 2. 4 bagian – bagian kompresor sudu luncur (www.google/Bab-8-Kompresor-Rotary1.pdf).

Baling-baling bergerak maju mundur secara radial dalam slot rotor

mengikuti kontur dinding silinder saat rotor berputar. Sudu didorong oleh gaya

sentrifugal yang timbul saat rotor berputar sehingga selalu rapat dengan dinding

silinder. Untuk menjamin kerapatan antara sudu dengan dinding silinder dipasang

pegas pada slot rotor. Untuk menjaga agar sudu tidak cepat aus, maka biasanya

diujung sudu yang bersinggungan dengan casing digunakan logam lain. Kapasitas

kompresor untuk ukuran rotor dan casing yang sama adalah fungsi jumlah sudu.

Semakin banyak sudunya, makin besar kapasitasnya, tetapi perbandingan

kompresinya lebih rendah dan volume vane lebih besar. (www.google/Bab-8-Kompresor-Rotary1.pdf).

Tabel 2.1 Penggunaan beberapa refrigerant

Refrigeran Jenis Kompresor Keterangan Penggunaan

Amonia

Screw ^{Unit Pembuat es, ruang dingin,}

pendingin larutan garam, peti es, pendingin pabrik kimia

Reciprocating

R-11 Sentrifugal Pendingin air sentrifugal

R-12 Sentrifugal

Penyegar udara, refrigerasi pada umumnya, pendingin air sentrifugal ukuran besar, AC mobil

R-12 ^{Reciprocating}

Rotary

R-134a Reciprocating AC Mobil

R-134a Screw AC Mobil

R-22 Sentrifugal _{Penyegar Udara, Refrigerasi pada}

umumnya, Pendingin, Beberapa unit refrigerasi, unit temperatur rendah. Pendinginan air sentrifugal

temperature rendah ukuran besar. R-22 Reciporating

R-22 Scroll R-22 Screw

R-500

Torak ^{Refrigerasi pada umumnya,}

pendinginan, pendingin air sentrifugal temperatur rendah

Berikut diberikan beberapa informasi komersial dari kompresor

sentrifugal yang umum dijual dipasaran. Temperature dan tekanan evaporasi yang

biasa menggunakan kompresor sentrifugal adalah -100 ⁰C sampai 10⁰C dan 14

kPa sampai 700 kPa. Sementara tekanan kondensasi bisa mencapai 2000 kPa.

Kecepatan putar motor untuk kompresor sentrifugal adalah 1800 samapai 90.000

rpm dan kapasitas refrigerasi bervariasi antara 300 kW sampai 30.000 kW.

(Teknik Pendingin & Pengkondisian Udara ,Dr. Eng. Himsar Ambarita, 2012, hal

: 48)

Tabel 2. 2 Pedoman Efisiensi Energi untuk Industri di Asia – www.energyefficienc yasia.org

Item reciprocating ^{Baling-baling}

putar ^{Ulir putar Sentrifugal}

Efisiensi pada

beban penuh ^{Tinggi Medium-tinggi Tinggi Tinggi}

Efisiensi pada beban sebagian Tinggi karena bertahap-tahap staging Buruk dibawah 60% beban penuh Buruk dibawah 60% beban penuh Buruk dibawah 60%beban penuh Efisiensi tanpa beban (daya sama dengan persen bebas penuh) Tinggi (10%-25%) Medium (30%-40%) Tinggi-buruk (25%-60%) Tinggi- medium(20%-30%) Tingkat

kebisingan ^{Bising Tenang}

Tenang jika

tertutup ^Tenang

Ukuran Besar Kompak Kompak Kompak

Penggantian

minyak pelumas ^Sedang

Rendah-

medium ^{Rendah Rendah}

Getaran Tinggi ^Hampir-tidak

ada

Hamper tidak ada

Hampir tidak ada

Perawatan ^{Banyak bagian}

peralatan Sedikit peralatan yang dipakai Sangat sedikit bagian peralatan yang dipakai Sensitif terhadap debu dan udara

Kapasitas Rendah-tinggi Rendah-medium Rendah-tinggi Medium-tinggi

Tekanan ^{Medium- sangat}

- Kecepatan tip Vane (u₂), dihitung dengan persamaan:

u₂ = ω x r2...(2.5)

(Teknik Pendingin & Pengkondisian Udara ,Dr. Eng. Himsar Ambarita, 2012, hal : 49)

dimana ω adalah kecepatan sudut Vane - Kecepatan absolut fluida adalah V₂

- Kecepatan relative fluida terhadap Vane adalah Vr^,2

- Kecepatan tangensial dari V₂ adalahV_r,2

- Kecepatan normal dari V2 ^{adalah V}r,2

Dengan mengasumsikan bahwa uap refrigeran masuk Vane secara

tangensial, maka besarnya torsi pada fluida dapat dihitung dengan persamaan:

τ = mr2^Vt,2...(2.6)

(Teknik Pendingin & Pengkondisian Udara ,Dr. Eng. Himsar Ambarita,

2012, hal : 49)

sementara, daya terhadap Vane adalah:

W = τ ω = mr₂ωV_t,2 = mu₂Vt,2...(2.7)

(Teknik Pendingin & Pengkondisian Udara ,Dr. Eng. Himsar Ambarita,

2012, hal : 49)

Dari diagram segitiga kecepatan dapat dibuktikan bahwa kecepatan absolut

fluida arah tangensial adalah:

Vt,2 ^{= u}2 ^{– V}n,2^{cotβ = u}2       − 2 2 , ^cot 1 u v_n β

...(2.8)

(Teknik Pendingin & Pengkondisian Udara ,Dr. Eng. Himsar Ambarita,

2012, hal : 49)

Dengan mensubstitusi persamaan (2.7) ke persamaan (2.8) akan didapat

daya yang diberikan kepada blade adalah:

W = mu₂² _      − 2 2 , ^cot 1 u v_n β

...(2.9)

(Teknik Pendingin & Pengkondisian Udara ,Dr. Eng. Himsar Ambarita,

2012, hal : 49)

Dimana βadalah sudut blade dari Vane dan jika blade dalam posisi radial, nilai β = 90 (cotβ= 0). Daya pada persamaan dapat dihitung dengan menggunakan diagram Ph refrigerant, yaitu perbedaan h2 ^{dan h}1. ^(Teknik Pendingin & Pengkondisian Udara ,Dr. Eng. Himsar Ambarita, 2012).

Gambar 2.5. Assembling dari Sliding Vane Compressor(www.google/rotary sliding vane compressor).

Gambar 2.6. Bentuk Roller dari Sliding Vane Compressor (www.google/rotary sliding vane compressor).

Maka :

V

_p

= m

_{r-22 .}

v

₁

…..………...…….….………...(2.10)

(Arismunandar, 2002).

Dimana:

Vp ^{= Kapasitas kompresor (m3/s)}

m_r-22 = laju aliran massa refrigerant R-22

v = volume (m³/kg) - Rasio Kompresi :

Rc

= 1 2 P P ….. ... (2.11) (Arismunandar, 2002). Dimana:

P₁= Laju aliran massa ideal gas refrigerant (kg/s)

P2 ^{= Berat jenis dari gas refrigerant yang masuk kompresor (kg/m3)}

Rc ^{= Rasio Kompresi}

P_M = m c C x P η η ^{………..………} ………..……(2.12) (Arismunandar, 2002). Dimana : Pc ^{= Tekanan kompresor} ηm ^{= 0,82 (Arismunandar, 2002)} η_c = 0,9

Berikut ini adalah komponen yang terdapat pada Sliding Vane Compressor: (www.Google/Komponen sistem Pendingin)

A. Akumulator

Adalah salah satu alt bantu dalam sistem refrigerasi yang berfungsi untuk menampungatau memisahkanantara cairan refrigerant dan gas refrigerant agar yg masuk kedalam kompresor semuanya berbentuk gas refrigerant. Akumulator biasanya dipasang setelah evaporator dan sebelum kompresor atau pada bagian sisi tekanan rendah pada sistem.

B. Shock Absorber

Adalah untuk meredam getaran dari kompresor pada saat sistem berjalan agar tidak menyebabkan pipa dari bagian suction dan discharger menjadi patah. Alat ini dipasang pipa suction atau discharge. C. Liquid Receiver

Mempunyai fungsi untuk menampung sementara cairan refrigerant yang keluar dari kondensor, agar refrigerant yang mengalir ke katup

ekspansi semuanya berbentuk cairan. Cairan refrigerant ditampung pada bagian bawah dari alat ini, sedangkan uap refrigerant berada di bagian atas dari alat ini.

E. Selenoid Valve

Alat ini mempunyai fungsi untuk mengalirkan dan menghentikan refrigerant dalam sistem refrigerasi dan tata udara. cara krja alat ini adalah apabila plunyer [inti besi] di aliri arus listrik maka akan menjadi medan magnet sehingga akan menarik plunyer keatas dan menyebabkan katup menjadi terbuka dan aliran refrigerant pun akan mengalir, sedangkan apabila arus listrik diputus maka tidak akan trjadi medan magnet pada plunyer dan dng karena beratnya plunyer tersebut akan turun ke bawah dan menutup aliran refrigerant. Beberapa type dari solenoid valve yaitu :

a. Solenoid dua jalan ~ mempunyai dua sambungan pipa, satu sambungan masuk satu sambungan kluar.

b. Solenoid tiga jalan ~ mempnyai tiga sambungan pipa, satu sambungan masuk dua sambungan kluar.

c. Solenoid empat jalan [reversing valve] ~ banyak digunakan pada heat pump,satu smbungan masuk, tiga smbngan kluar.

E. Filter Dryer

Alat ini mempunyai fungsi untuk menyaring kotoran dari sistem, pada alat ini didalamnya trdapat silica gel. Silica gel inilah yg dapat menyerap kotoran dari sistem. Alat ini dipasang sesudah liquid receiver dan sebelum sight glass

F. Sight Glass

Fungsi ~ melihat keadaan refrigerant di dalam sistem. pada alat ini trdapat dua indikator yaitu kuning dan hijau. kuning mengindikatorkan bahwa sistem trsbut trdapat uap air dan hijau mengindikatorkan bahwa sistem trsbut tidak ada uap air. jika di dalam

sight glass trdapat buih buih refrigerant maka sistem trsebut kurang refrigerant.(www.Google/Komponen sistem Pendingin)

2. 3. 2 Katup Ekspansi

Komponen utama yang lain untuk mesin refrigerasi adalah katup ekspansi. Katup ekspansi ini dipergunakan untuk menurunkan tekanan dan untuk mengekspansikan secara adiabatik cairan yang bertekan dan bertemperatur tinggi sampai mencapai tingkat tekanan dan temperatur rendah, atau mengekspansikan refrigeran cair dari tekanan kondensasi ke tekanan evaporasi, refrigeran cair diinjeksikan keluar melalui oriffice, refrigeran segera berubah menjadi kabut yang tekanan dan temperaturnya rendah.

Selain itu, katup ekspansi juga sebagai alat kontrol refrigerasi yang berfungsi : 1. Mengatur jumlah refrigeran yang mengalir dari pipa cair menuju evaporator

sesuai dengan laju penguapan pada evaporator.

2. Mempertahankan perbedaan tekanan antara kondensor dan evaporator agar penguapan pada evaporator berlangsung pada tekanan kerjanya.

Pipa Kapiler

Pipa kapiler adalah salah satu alat ekspansi. Alat ekspansi ini mempunyai dua kegunaan yaitu untuk menurunkan tekanan refrigeran cair dan untuk mengatur aliran refrigeran ke evaporator. Cairan refrigeran memasuki pipa kapiler tersebut dan mengalir sehingga tekanannya berkurang akibat dari gesekan dan percepatan refrigeran. Pipa kapiler hampir melayani semua sistem refrigerasi yang berukuran kecil, dan penggunaannya meluas hingga pada kapasitas regrigerasi 10 kw. Pipa kapiler mempunyai ukuran panjang 1 hingga 6 meter, dengan diameter dalam 0,5 sampai 2 mm (Stoecker, 1996). Diameter dan panjang pipa kapiler ditetapkan berdasarkan kapasitas pendinginan, kondisi operasi dan jumlah refrigeran dari mesin refrigerasi yang bersangkutan.

Konstruksi pipa kapilar sangat sederhana, sehingga jarang terjadi gangguan. Pada waktu kompresor berhenti bekerja, pipa kapiler menghubungkan bagian tekanan tinggi dengan bagian tekanan rendah, sehingga menyamakan tekanannya dan memudahkan start berikutnya.

Gambar 2.7. Pipa Kapiler (Sunyoto,2010)

1. Laju aliran massa refrigeran persatuan luas

W=

A m_r−22

………

………(2.13)

(Refrigerasi dan Pengkondisian Udara, Edisi II, W.F. Stoecker, hal :251) Dimana :

w = Laju aliran Massa R-22

A = Luas Penampang (m³)

2. Kecepatan refrigeran pada pipa kapiler di titik 3

V3 ^{= w . v}3

-……….………(2.14)

(Refrigerasi dan Pengkondisian Udara, Edisi II, W.F. Stoecker, hal :251) v₃= Volume spesifik cair jenuh (m³/kg)

3. Bilangan Reynolds

Re = V3^{.D/µ3. v}3

-………..….….…(2.15)

(Refrigerasi dan Pengkondisian Udara, Edisi II, W.F. Stoecker, hal :251)

µ3 = Viskositas cair jenuh

D = Diameter dalam pipa kapiler = 2 mm

4. Faktor gesek

f =

0,33/Re^0.25………....………..….…(2.16)

(Refrigerasi dan Pengkondisian Udara, Edisi II, W.F. Stoecker, hal :251)

mencari harga Fraksi Uap (x) :

a = (v_4V - v-4L^)2.

( )

w ².0,5……….……….…...…(2.17) b = 1000(h4V^{- h}4L^{) + v}4L^(v4V ^–v4L^).

( )

w ²……….………(2.18) c = 1000(h4c^-h1⁾⁺

( )

w ².0,5. V4L² -      2 2 3 V ………..…….….……..(2.19)

(Refrigerasi dan Pengkondisian Udara, Edisi II, W.F. Stoecker, hal :251) maka fraksi uap (x) yang terkandung pada evaporator di titik 4,

x = a c a b b 2 . . 4 2 − ± − ………...……….….….…….2.20)

(Refrigerasi dan Pengkondisian Udara, Edisi II, W.F. Stoecker, hal :251) Dimana :

h4L ^{= Entalpi untuk cair jenuh (kJ/kg )} h4V ^{= Entalpi untuk uap jenuh ( kJ/kg )} h4c ^{= Entalpi untuk campuran ( kJ/kg)} v4L ^{= Volume spesifik cair jenuh ( m3/kg)} v4V ^{= Volume spesifik uap jenuh, ( m3/kg)}

µ4L= Viskositas cair jenuh (Ns/m²)

µ4V = Viskositas uap jenuh (Ns/m²)

2. 3. 3 Refrigrant

Refrigerant adalah fluida kerja utama pada suatu siklus refrigerasi yang bertugas menyerap panas pada temperatur dan tekanan rendah dan membuang

panas pada temperatur dan tekanan tinggi. Umumnya refrigerant mengalami

perubahan fasa dalam satu siklus.

1. Kecepatan refrigeran pada Evaporator di titik 4

V₄ = w . v₄

-…………..……….……….……..………(2.21)

(Refrigerasi dan Pengkondisian Udara, Edisi II, W.F. Stoecker, hal :251) v4^{= Volume spesifik cair jenuh (m3/kg)}

Re = V3^{.D/µ4. v}4

-….……….……….….…(2.22)

(Refrigerasi dan Pengkondisian Udara, Edisi II, W.F. Stoecker, hal :251)

µ3 = Viskositas cair jenuh

D = Diameter dalam pipa kapiler = 2 mm

3. Faktor gesek

f =

0,33/Re^0.25……….………....……….….…(2.23)

(Refrigerasi dan Pengkondisian Udara, Edisi II, W.F. Stoecker, hal :251) 4. Faktor gesek rata-rata untuk tiap ruas

fm⁼ 2 4 3 ^f f + ……….………..…..………….…. …(2.24)

(Refrigerasi dan Pengkondisian Udara, Edisi II, W.F. Stoecker, hal :251) 5. Kecepatan rata-rata refrigeran

V_m = 2 4 3 ^V V + ………..…..………….….…(2.25 )

( )

² .

(

_{4 3}

)

4 3 2v ^{A mV V} V x D L x f P P _m ^m = −         _∆ − − ……….….…(2.26)

1. Pengelompokan Refrigrant

Refrigerant dirancang untuk ditempatkan didalam siklus tertutup atau

tidak bercampur dengan udara luar. Tetapi, jika ada kebocoran karena sesuatu hal

yang tidak diinginkan, maka refrigerant akan keluar dari system dan bisa saja

terhirup manusia. Untuk menghindari hal-hal yang tidak diinginkan maka

refrigerant harus dikategorikan aman atau tidak aman. Ada dua faktor yang

digunakan untuk mengklassifikasikan refrigerant berdasarkan keamanan, yaitu

bersifat racun (toxicity) dan bersifat mudah terbakar (flammability).

Berdasarkan toxicity, refrigerants dapat dibagi dua kelas, yaitu kelas A bersifat tidak beracun pada konsentrasi yang ditetapkan dan kelas B jika bersifat

racun. Batas yang digunakan untuk mendefinisikan sifat racun atau tidak adalah

sebagai berikut. Refrigerant dikategorikan tipe A jika pekerja tidak mengalami

gejala keracunan meskipun bekerja lebih dari 8 jam/hari (40 jam/minggu) di

lingkungan yang mengandung konsentrasi refrigerant sama atau kurang dari 400

ppm (part per million by mass). Sementara kategori B adalah sebaliknya.

Berdasarkan flammability, refrigerant dibagi atas 3 kelas, kelas 1, kelas 2, dan kelas 3. Yang disebut kelas 1 jika tidak terbakar jika diuji pada tekanan 1 atm

(101 kPa) temperature 18,3°C. Kelas 2 jika menunjukkan keterbakaran yang

rendah saat konsentrasinya lebih dari 0,1 kg/m³ pada 1 atm 21.1°C atau kalor

Refrigerant ini akan terbakar jika konsentrasinya kurang dari 0,1 kg

kg/m³ atau kalor pembakarannya lebih dari 19 MJ/kg. Berdasarkan defenisi ini,

sesuai standard 34-1997, refrigerants diklassifikasikan menjadi 6 kategori, yaitu:

(Refrigerasi dan Pengkondisian Udara, Edisi II, W.F. Stoecker ). 1. A1: Sifat racun rendah dan tidak terbakar

2. A2: Sifat racun rendah dan sifat terbakar rendah

3. A3: Sifat racun rendah dan mudah terbakar

4. B1: Sifat racun lebih tinggi dan tidak terbakar

5. B2: Sifat racun lebih tinggi dan sifat terbakar rendah

6. B3: Sifat racun lebih tinggi dan mudah terbakar

Tabel 2. 3. Pembagian Refrigerant berdasarkan keamanan Refrigerant

number ^{Chemical Formula}

Safety group Old New 10 CCl₄ 2 B1 11 CCl3^{F 1 A1} 12 CCl2^F2 ^{1 A1} 13 CClF3 ^{1 A1} 13B1 CBrF3 ^{1 A1} 14 CF₄ 1 A1 21 CHCl₂F 2 B1 22 CHClF₂ 1 A1 23 CHF3 ^A1 30 CH2^CL2 ^{2 B2} 32 CH2^F2 ^A2 40 CH₃Cl 2 B2 50 CH₄ 3a A3 113 CCl₂FCClF₂ 1 A1 114 CClF2^CClF2 ^{1 A1} 115 CClF2^CF3 ^{1 A1} 116 CF3^CF3 ^A1

123 CHCl2^CF3 ^B1 124 CHClFCF3 ^A1 125 CHF₂CF₃ A1 134a CF₃CH₂F A1 142b CClF2^CH3 ^{3b A2} 143a CF3^CH3 ^A2 152a CHF2^CH3 ^{3b A2} 170 CH₃CH₃ 3a A3 218 CF₃CF₂CF₃ A1

Sumber, ASHRAE Inc., (2008). ASHRAE Handbook – HVAC Systems and Equipment. SI Edition. Atlanta.

2. Persyaratan Refrigerant

Beberapa persyaratan dari penggunaan refrigerant adalah sebagai berikut:

a. Tekanan Evaporasi dan Tekanan Kondensasi

Tekanan evaporasi refrigerant sebaiknya lebih tinggi dari atmosfer. Hal

ini menjaga agar udara luar tidak masuk ke siklus jika terjadi kebocoran minor.

Tekanan kondensasi refrigerant sebaiknya tidak terlalu tinggi. Tekanan yang

tinggi pada kondensor akan membuat kerja kompressor lebih tinggi dan

kondensor harus dirancang untuk tahan pada tekanan tinggi, hal ini akan

menambah biaya.

b. Sifat ketercampuran dengan pelumas (oil miscibility)

Refrigerant yang baik jika dapat bercampur dengan oli dan membantu

melumasi kompressor. Oli sebaiknya kembali ke compressor dari kondensor,

evaporator, dan part lainnya. Refrigerant yang tidak baik justru melemahkan sifat

pelumas dan membentuk semacam lapisan kerak yang melemahkan laju

c. Tidak mudah bereaksi (Inertness)

Refrigerant yang bersifat inert tidak bereaksi dengan material lainnya

untuk menghindari korosi, erosi, dan kerusakan lainnya.

d. Mudah dideteksi kebocorannya (Leakage Detection)

Kebocoran refrigerant sebaiknya mudah di deteksi, jika tidak akan

mengurangi performansinya. Umumnya refrigerant tidak berwarna (colorless) dan