MODUL PRAKTIKUM LABORATORIUM INSTRUKSIONAL TEKNIK KIMIA REFRIGERASI (REF) Koordinator LabTK Dr. Pramujo Widiatmoko

(1)

REFRIGERASI

(REF)

Koordinator LabTK

Dr. Pramujo Widiatmoko

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

2016

(2)

REF – 2016/PW 2

Kontributor:

Ir. Johnner Sitompul, M.Sc., Ph.D., Dr. Ardiyan Harimawan, Joseph Bimandita Sunjoto, Atika Salma

(3)

REF – 2016/PW 3

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI ... 3 DAFTAR GAMBAR ... 4 DAFTAR TABEL ... 5 BAB I PENDAHULUAN ... 6

BAB II TUJUAN DAN SASARAN PERCOBAAN... 9

2.1 Tujuan... 9

2.2 Sasaran ... 9

BAB III RANCANGAN PERCOBAAN ... 10

3.1 Alat dan Bahan ... 10

3.1 Skema Alat Percobaan ... 10

BAB IV PROSEDUR KERJA ... 11

4.2 Prosedur Kerja Penggunaan Alat ... 11

DAFTAR PUSTAKA ... 13

LAMPIRAN A TABEL DATA MENTAH ... 14

LAMPIRAN B PROSEDUR PERHITUNGAN ... 16

LAMPIRAN C DATA SPESIFIKASI DAN LITERATUR ……….………..15

(4)

REF – 2016/PW 4

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Perbedaan Siklus Refrigerasi dan Siklus Carnot... 7

Gambar1.2 Siklus Refrigerasi ... 8

Gambar 3.1 Skema Alat ... 10

(5)

REF – 2016/PW 5

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Variasi Bukaan Valve Pipa Kapiler 50% ... 14 Tabel 2. Variasi Bukaan Thermal Expansion Valve 100% ... 14 Tabel 2. Variasi Beban Pemanasan Pada Evaporator ... 15

(6)

REF – 2016/PW 6

(7)

REF – 2016/PW 7

PENDAHULUAN

Pengembangan prinsip refrigerasi berawal pada abad ke-19, tertulis dalam London Practical Mechanics Journal oleh penulis anonim. Paten pertama mesin refrigerasi tercatat atas nama Thomas Harris dan John Long, yang dipublikasikan di Great Britain pada tahun 1790. Refrigerasi adalah proses pemindahan panas dari sistem bertemperatur rendah ke sistem bertemperatur lebih tinggi untuk mendapatkan temperatur tetap di bawah temperatur lingkungan. Siklus refrigerasi ini pada prinsipnya adalah kebalikan dari siklus mesin panas (siklus Carnot). Efek dari siklus seperti itu adalah adanya absorbsi energi kerja dan transfer energi panas dari heat reservoir temperatur rendah ke heat reservoir temperature tinggi.

Gambar 1.1 Perbedaan Siklus Refrigerasi dan Siklus Carnot

Sistem refrigerasi sering dimanfaatkan untuk pengondisian udara dalam suatu ruang tertentu, seperti ruang kantor atau ruang penyimpanan barang. Selain berfungsi sebagai pengondisi udara, system refrigerasi telah dimanfaatkan selama bertahun – tahun di industri manufaktur, perminyakan, kimia, dan pangan. Contoh aplikasi sistem refrigerasi untuk industri manufaktur adalah dalam proses pendinginan baja. Aplikasi sistem refrigerasi utama pada industri kimia yaitu proses pencairan atau likuefaksi gas alam. Aplikasi refrigerasi dalam bidang pangan terutama untuk pengawetan makanan (food preserving seperti daging, telur, es krim, atau pengawetan makanan di dalam storage) maupun dalam proses distribusi atau transportasi bahan makanan menggunakan truk atau trailer. Banyaknya aplikasi sistem

(8)

REF – 2016/PW 8 refrigerasi di dunia industri ini menjadikan sistem refrigerasi sebagai topik yang sangat penting untuk dibahas. Pemahaman dan pengamatan lebih jauh mengenai prinsip kerja refrigerasi dan parameter yang mempengaruhi kinerja dari sistem refrigerasi juga sangat diperlukan. P T E _C QH _B K Q L A N D A Win A N H ENTALPI

Gambar1.2 Siklus Refrigerasi

Siklus refrigerasi ini dapat dilihat pada Gambar 1.2, terdiri dari proses berikut:

 Proses A – B: Refrigeran dikompresi secara isentropik dan fasa berubah dari saturated vapor menjadi superheated vapor.

 Proses B – C: Energi panas dikeluarkan dari siklus dengan mengkondensasi refrigerant. Fasa berubah menjadi saturated liquid.

 Proses C – D: Ekspansi isentalpi pada refrigerant yang menyebabkan fasa berubah menjadi campuran liquid – vapor.

 Proses D – A: Pemasukan energi panas ke dalam siklus dengan mengevaporasi refrigerant. Fasa berubah menjadi saturated vapor.

(9)

REF – 2016/PW 9

BAB II

TUJUAN DAN SASARAN PERCOBAAN

2.1 Tujuan

Tujuan praktikan melakukan percobaan Refrigerasi adalah sebagai berikut: a. Mempelajari siklus refrigerasi mekanik khususnya siklus kompresi uap.

b. Mengetahui unjuk kerja alat refrigerasi berdasasarkan beban di evaporator dan kondensor.

2.2 Sasaran

a. Mengukur kinerja peralatan refrigerasi, dinyatakan dengan COP (Coefficient of

Performance) evaporator dan kondensor.

(10)

REF – 2016/PW 10

BAB III

RANCANGAN PERCOBAAN

3.1 Alat dan Bahan

Dalam percobaan refrigerasi ini bahan yang digunakan adalah refrigerant-22 yang formula kimianya CHClF₂ atau Chlorodifluoromethane. Peralatan yang digunakan antara lain kompresor, kondensor, penampung uap, rotameter, sightglass, filter drier, thermal expantion

valve, kerangan ekspansi kapiler, evaporator, high-low pressurestat, dan manometer.

3.1 Skema Alat Percobaan

Skema alat yang digunakan dalam percobaan dapat dilihat pada Gambar V.1 berikut.

(11)

REF – 2016/PW 11

BAB IV

PROSEDUR KERJA

4.1 Diagram Alir Percobaan

Diagram alir percobaan dapat dilihat pada gambar 4.2 berikut.

Start up peralatan (Keran ekspansi dibuka)

Refrigeran dialirkan (Perhatikan sightglass)

Lakukan variasi

Peralatan mencapai steady state (P dan T konstan)

Ukur P dan T untuk tiap variasi Mulai

Selesai

Gambar 4.1 Diagram alir percobaan

4.2 Prosedur Kerja Penggunaan Alat

Hal yang pertama kali dilakukan adalah

1. Memasang alat percobaan pada sumber listrik yang sesuai 2. Memulai start up peralatan dengan membuka kerangan ekspansi

3. Mengalirkan refrigerant dengan membuka katupnya hingga tidak terdapat aliran udara dalam alat. Hal ini dapat diketahui dengan melihat melalui sightglass, karena bila terdapat uap yang lolos dari receiver cairan dalam sightglass akan

(12)

REF – 2016/PW 12 terlihat memiliki gelembung-gelembung. Ini terus dilakukan hingga gelembung tidak ada dan hingga peralatan mencapai keadaan steady state, yang ditandai dengan nilai tekanan (P) dan temperature (T) yang konstan.

4. Setelah keadaan steady state tercapai dilakukan variasi. 5. Mengukur tekanan discharge dan tekanan suction

6. Mengukur temperatur pada tiga titik yaitu sebelum masuk kondensor, sebelum masuk kerangan ekspansi, dan sebelum masuk evaporator.

Hal ini dilakukan pada tiap variasi kerangan ekspansi. Variasi juga dapat dilakukan dalam bentuk gangguan eksternal pada kedua penukar kalor yaitu evaporator maupun kondensor. Gangguan yang diberikan dapat berupa pemanasan maupun pendinginan.

(13)

REF – 2016/PW 13

DAFTAR PUSTAKA

Daubert, T.E., (1985), Chemical Engineering Thermodynamics, International Edition, Singapore : Mc-Graw Hill, Inc.

Http://www.refrigerants.com/MSDS/r22.pdf, (2004),Material Safety Data Sheet,Internet Edition, New Jersey : National Refrigerants, Inc.

Jordan, R.C. dan Priester, G.B., 1956, Refrigeration and Air Conditioning, Second Edition, Englewood Cliffs, N.J.: Prentice Hall, Inc.

Smith, J. M.,. Van Ness, H. C dan Abbot, MM, (1996), Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics, Fifth Edition, New York : Mc-Graw Hill, Inc.

(14)

REF – 2016/PW 14

LAMPIRAN A

TABEL DATA MENTAH

Pada lampiran ini ditunjukkan beberapa contoh variasi yang mungkin dilakukan, namun variasi ini bersifat tidak tetap bergantung pada penugasan dari dosen yang terkait.

Variasi 1 : Bukaan Valve Pipa Kapiler 50%

Tabel 1. Variasi Bukaan Valve Pipa Kapiler 50%

Waktu (t) Tb Tc Td P suction P discharge

Tegangan (V) Arus (I) Laju Alir

Variasi 2 : Bukaan Thermal Expansion Valve 100%

Tabel 2. Variasi Bukaan Thermal Expansion Valve 100%

(15)

REF – 2016/PW 15 Tegangan (V)

Arus (I) Laju Alir

Variasi 3 : Beban Pemanasan Pada Evaporator

Tabel 2. Variasi Beban Pemanasan Pada Evaporator

Waktu (t) Tb Tc Td P suction P discharge

Tegangan (V) Arus (I) Laju Alir

(16)

REF – 2016/PW 16

LAMPIRAN B

PROSEDUR PERHITUNGAN

Pengolahan data yang diperlukan pada percobaan ini dapat dilakukan dengan mengikuti langkah berikut :

1. Siapkan diagram P – H refrigeran R-22 2. Melakukan Perhitungan

a. Laju alir massa refrigeran i. m = Q x r

b. Perpindahan panas

i. qcond = m x (hB – hC)

ii. qevap = m x (hA – hD)

c. Kerja kompresor

i. Wkomp = qcond – qevap

d. COP (Coefficient of Performance) i. COPevap,teoretik =

ii. COPcond,teoretik =

e. Daya Listrik

(17)

REF – 2016/PW 17

LAMPIRAN C

(18)

REF – 2016/PW 18

LAMPIRAN D

LEMBAR KENDALI KESELAMATAN KERJA

No Bahan Sifat Bahan Tindakan

Penanggulangan

1 Refrigeran-22 (CHClF2)

 Titik leleh -160 oC.  Titik didih -40,8oC.

 Tidak mudah terbakar pada temperatur ruang dan tekanan atmosferik

 Dapat terbakar saat tercampur dengan udara bertekanan rendah dan saat dekat dengan sumber api

 Jika terkena bagian tubuh,

 segera bilas dengan air hangat.

 Jika terhirup, segera keluar dari ruangan lab

Kecelakaan yang mungkin terjadi Penanggulangan

Alat mengalami tekanan berlebih dan dapat mengalami kerusakan

Pastikan thermal expansion valve berada dalam keadaan terbuka meskipun alat berada dalam keadaan dimatikan.

Perlengkapan keselamatan kerja

Jas praktikum

Prosedur Keselamatan Kerja Pengecekan Alat

Asisten Pembimbing Koordinator Lab TK

 Tutup semua kerangan refrigeran kecuali thermal expansion valve.

 Putus hubungan listrik pada rangkaian alat refrigerasi.

Pastikan listrik pada rangkaian alat terhubung dengan baik.

 Pastikan thermal expansion valve berada dalam kondisi terbuka.

 Buka keran pengalir refrigeran

 Usahakan agar tidak ada orang yang ada di depan kondensor atau evaporator agar tidak mengacaukan alat

 Pastikan tekanan discharge tidak terlalu besar untuk mencegah terjadinya tekanan berlebih