BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Pengertian Refrigerasi
“Refrigerasi adalah suatu sistem yang memungkinkan untuk mengatur temperatur sehingga tercapai temperatur di bawah lingkungan” (Dossat,1981:97).
Sistem refrigerasi banyak digunakan untuk pengawetan makanan (coldstorage), industri, farmasi, transportasi dan sitem pengkondisian udara (Air Conditioning) pada bangunan contohnya, AC Split, AC Duct, AC window dan heat pump.
Ada banyak jenis sistem refrigerasi yang digunakan, seperti kompresi uap, thermo elektrik, termoakustik, multi-stage, siklus udara, siklus sterling dan masih banyak lagi. Namun sistem yang paling umum digunakan adalah sistem kompresi uap
2.1.1 Sistem Refrigerasi Kompresi Uap
Sistem refrigerasi kompresi uap merupakan salah satu dari sistem refrigerasi yang memiliki komponen paling sederhana dibandingkan dengan sistem yang lainnya. Sistem refrigerasi kompresi uap adalah sistem refrigerasi yang paling banyak digunakan, dengan komponen utamanya adalah kompresor, kondensor, alat ekspansi (throttling device) dan evaporator. Ke-empat komponen tersebut akan saling berhubungan dan membentuk siklus refrigerasi kompresi uap Dalam sistem ini kompresor merupakan pemompa refrigeran sehingga dapat tersirkulasi dengan baik (Dossat, 1981).
Sistem yang terjadi pada sistem refrigerasi kompresi uap adalah sistem tertutup, adapun gambar sistem refrigerasi kompresi uap yaitu sebagai berikut :
a) Siklus Refrigerasi Kompresi uap
Gambar 2.1 Siklus refrigerasi kompresi uap (Sumber:Windy,2007:7)
b) Pada diagram P-h, siklus refrigerasi kompresi uap dapat digambarkan sebagai berikut :
Gambar 2.2 diagram p-h Siklus sistem refrigerasi kompresi uap (Sumber: Windy, 2011 :7)
2.1.2 Proses Kerja Kompresi ( 1-2 )
Proses initerjadi di dalam kompresorfasarefrigeran yang masukkekompresoradalahuapjenuh, dengantekanandantemperatur yang rendah.
Sumberenergiberupalistrik yang
dirubahmenjadigerakdan tekanannyanaiksehingga Padafasainiuaprefrigeran
enjadiuapbertekanandanbertemperaturtinggi.
Temperatur refrigeran lingkungan.Refrigeranmengalami
yang diberikanpada
sehinggatemperaturrefrig
tersebutdapatdicapaidenganmembuat prosesberlangsungsecaraisentropik, denganasumsibahwa:
a) Tidak ada gesekan di kompresor
b) Tidak terjadi pertukaran panas antara refrigeran dan kompressor Kerja kompresor dapat diketahui dengan cara:
Gambar 2.3 Proses Kompresi
W = (ℎ dengan,
W = Kerja yang dilakukan kompresor ℎ = Entalpi masukan kompresor ℎ = Entalpi keluaran kompresor
2.1.3 Proses Kondensasi ( 2
dirubahmenjadigerakdandiberikanpadarefrigerandengancara dikompresi
tekanannyanaiksehinggatemperaturnya pun ikutnaik.
eranberubahdarifasauapbertekanandanbertemperaturrendahm enjadiuapbertekanandanbertemperaturtinggi.
Temperatur refrigeran lebih tinggi dari temperatur eranmengalamikompresisecarareversibledanisentropik.Kerja yang diberikanpadarefrigeranakanmenyebabkankenaikantekanan,
refrigeranakanlebihbesardaritemperaturlingkungan.
tersebutdapatdicapaidenganmembuat prosesberlangsungsecaraisentropik,
Tidak ada gesekan di kompresor.
Tidak terjadi pertukaran panas antara refrigeran dan kompressor.
kompresor dapat diketahui dengan cara:
Gambar 2.3 Proses Kompresi
( Windy, 2011 :7)
–ℎ )……….………...……...(2.
W = Kerja yang dilakukan kompresor
= Entalpi masukan kompresor
= Entalpi keluaran kompresor
Proses Kondensasi ( 2-3 )
kompresi agar
ya pun ikutnaik.
berubahdarifasauapbertekanandanbertemperaturrendahm
ari temperatur danisentropik.Kerja eranakanmenyebabkankenaikantekanan, eranakanlebihbesardaritemperaturlingkungan. Hal tersebutdapatdicapaidenganmembuat prosesberlangsungsecaraisentropik,
.(2.1)
Proses ini berlangsung di kondensor. Refrigeran yang bertekanan danbertemperatur tinggi keluaran dari kompresor membuang kalor sehinggafasanya berubah menjadi cair. Hal ini berarti bahwa di kondensor terjadipertukaran kalor antara refrigeran dengan udara,sehingga panas berpindahdari refrigeran ke udara pendinginan dan akhirnya refriger mengembunmenjadi cair. Proses pelepasan atau perpindahan kalor secara konveksidari refrigeran ini dapat dilakukan secara konveksi alami (
)maupun secara konveksi paksa melalui fan.Besar panas per satuan massa refrigeran yang di lepaskan di konden
dinyatakan sebagai:
Gambar 2.4 Proses Kondensasi
= (ℎ – ℎ dengan,
= Kalor yang dilepas kondenso ℎ2 = Entalpi masukan kondenso ℎ3 = Entalpi keluaran
Untuk menghasilkan efek refrigerasi secara terus menerus, uap refrigeran yang masuk ke kondensor harus di embunkan dengan laju yang dengan cairan refrigeran yang di uapkan melalui evaporator.
tinggi dan bertemperatur ti
sama sehingga proses penyerapan kalor ke sistem melalui evaporator jadi lebih maksimal. Akibatnya laju penguapan melalui evaporator menjadi meningkat dan Proses ini berlangsung di kondensor. Refrigeran yang bertekanan tinggi keluaran dari kompresor membuang kalor sehinggafasanya berubah menjadi cair. Hal ini berarti bahwa di kondensor terjadipertukaran kalor antara refrigeran dengan udara,sehingga panas berpindahdari refrigeran ke udara pendinginan dan akhirnya refriger mengembunmenjadi cair. Proses pelepasan atau perpindahan kalor secara konveksidari refrigeran ini dapat dilakukan secara konveksi alami (
)maupun secara konveksi paksa melalui fan.Besar panas per satuan massa refrigeran yang di lepaskan di kondensor
Gambar 2.4 Proses Kondensasi
( Windy, 2011 :7)
)………...….………...(
= Kalor yang dilepas kondensor
= Entalpi masukan kondensor
= Entalpi keluaran kondensor
Untuk menghasilkan efek refrigerasi secara terus menerus, uap refrigeran yang masuk ke kondensor harus di embunkan dengan laju yang dengan cairan refrigeran yang di uapkan melalui evaporator. Sehingga refrigeran
tinggi dan bertemperatur tinggi harus di keluarkan dari sistem dengan laju aliran sama sehingga proses penyerapan kalor ke sistem melalui evaporator jadi lebih maksimal. Akibatnya laju penguapan melalui evaporator menjadi meningkat dan Proses ini berlangsung di kondensor. Refrigeran yang bertekanan tinggi keluaran dari kompresor membuang kalor sehinggafasanya berubah menjadi cair. Hal ini berarti bahwa di kondensor terjadipertukaran kalor antara refrigeran dengan udara,sehingga panas berpindahdari refrigeran ke udara pendinginan dan akhirnya refrigeran mengembunmenjadi cair. Proses pelepasan atau perpindahan kalor secara konveksidari refrigeran ini dapat dilakukan secara konveksi alami (natural )maupun secara konveksi paksa melalui fan.Besar panas per satuan massa
.(2.2)
Untuk menghasilkan efek refrigerasi secara terus menerus, uap refrigeran yang masuk ke kondensor harus di embunkan dengan laju yang dengan cairan bertekenan nggi harus di keluarkan dari sistem dengan laju aliran sama sehingga proses penyerapan kalor ke sistem melalui evaporator jadi lebih maksimal. Akibatnya laju penguapan melalui evaporator menjadi meningkat dan
2.1.4 Proses Ekspansi ( 3
Proses ini terjadi pada katup ekspansi.
melepaskan kalor, refrigeran
mengalir ke katup ekspansi untuk di turunkan tekanan dan temperatur yang tinggi agar lebih rendah. Setelah melakukan perhitungan, diharapkan temperature setelah diekspansi lebih rendah dari pada temperatur
menyerap kalor pada saat berada di evaporator
isoentalpi, hal ini berarti tidak terjadi penambahan entalpi tetapi terjadi drop tekanan dan penurunan temperatur
2.1.4 Proses Evaporasi ( 4
Proses ini berlangsung di evaporator secara isobar isotermal. Refrigerandalam wujud cair bertekanan rendah
didinginkan sehingga wujudnya berubah menjadi gasbertekanan rendah.Besarnya kalor yang diserap oleh evaporator adalah
= (ℎ –ℎ )...….………
Proses Ekspansi ( 3-4 )
Proses ini terjadi pada katup ekspansi. Setelah refrigeran melewati kondensor d melepaskan kalor, refrigeran berfasa cair yang berasal dari kondensor akan mengalir ke katup ekspansi untuk di turunkan tekanan dan temperatur yang tinggi Setelah melakukan perhitungan, diharapkan temperature setelah bih rendah dari pada temperatur lingkungan, sehingga dapat menyerap kalor pada saat berada di evaporator. Proses ini berlangsung secara hal ini berarti tidak terjadi penambahan entalpi tetapi terjadi drop tekanan dan penurunan temperatur.
Gambar 2.5 Proses Ekspansi ( Windy, 2011 :7) 2.1.4 Proses Evaporasi ( 4-1 )
Proses ini berlangsung di evaporator secara isobar isotermal. Refrigerandalam wujud cair bertekanan rendah menyerap kalor dari lingkungan/media yang didinginkan sehingga wujudnya berubah menjadi gasbertekanan rendah.Besarnya kalor yang diserap oleh evaporator adalah :
Gambar 2.6 Proses Evaporasi ( Windy, 2011 :7)
)...….……….(2.3
melewati kondensor dan berfasa cair yang berasal dari kondensor akan mengalir ke katup ekspansi untuk di turunkan tekanan dan temperatur yang tinggi Setelah melakukan perhitungan, diharapkan temperature setelah gkungan, sehingga dapat Proses ini berlangsung secara hal ini berarti tidak terjadi penambahan entalpi tetapi terjadi drop
Proses ini berlangsung di evaporator secara isobar isotermal. Refrigerandalam /media yang didinginkan sehingga wujudnya berubah menjadi gasbertekanan rendah.Besarnya
…….(2.3)
dengan,
= Kalor yang diserap evaporator ℎ1 = Entalpi keluaran evaporator ℎ4 = Entalpi masukan evaporator
Berdasarkan proses-proses yang dilakukanmesin refrigerator makadidapatsikluskompresiuapsederhana. Perbandingan antara besar kalor dari lingkungan yang dapat diambil oleh evaporator dengan kerja kompresor yang harus dilakukan disebut sebagai koefesien kinerja atau coeffisient of perfomance,COP (Dossat, 1981:7)
Untukmenghitungbesarnya COP dapatdigunakanpersamaansebagaiberikut:
a. COPactualadalahperbandingankalor yang diserapoleh evaporator
darilingkunganterhadapkerja yang
dilakukanolehkompresor.Dapatdiketahuibahwa :
COPactual= ( )
( )…………....…...(2.4) sehingga berdasarkan persamaan 2.1 dan 2.3 dapat diturunkan menjadi:
COPactual
=
...(2.5)b. COPcarnotadalahperbandingantemperatur
evaporasidibandingkandenganselisihtemperaturkondensasidanevaporasi.
Satuantemperatur yangdigunakandalamrumusCOPcarnotadalah Kelvin.
c. COPcarnot= ( )
( ) ( )...…...(2.6) d. EfisiensirefrigerasiadalahperbandinganantaraCOPactualdanCOPcarnot
.Efisiensi = x 100%...……...………...(2.7)
2.2 Kapasitas Perpindahan kalor pada heat exchanger
Kapasitas perpindahan panas yaitu perpindahan yang terjadi didalam heat exchanger sebagaimana melepaskan daya yang mempengaruhi kinerja kompresor agar beban kerja kompresor dapat dikurangi untuk menghitung kapasitas pendinginan pada heat exchanger dapat dilihat dari persamaan berikut.
(Cangel,2003:1055).
Q = U.A.∆T Dimana :
Q = Perpindahan panas didalam heat exchanger (Watt)
U= Nilai koefesien liquid (W/ .°C)
A= Luas tabung Heat exchanger ( )
∆T =Perbedaan temperatur masuk dan keluar didalam heat exchanger Mencari nilai ∆T yaitu,
∆T =∆ ∆
(∆∆ )
∆T1 = T –T
∆T2 = T –T
T : Temperatur hot masuk heat exchanger (°C) T : Temperatur hot keluar heat exchanger (°C) T : Temperatur cold masuk heat exchanger (°C) T : Temperatur cold keluar heat exchanger (°C)
Mencari Luas Tabung Heat Exchanger (A) A= P x keliling lingkara kecil (cm)
Keliling lingkaran kecil = π x diameter tabung kecil π =Jari-jari setengah lingkaran
P =Panjang tabung heat exchanger
A =luas tabung heat exchanager (Cangel, 2003:2055) 2.3 Diagram ph menggunakan heat exchanger
Gambar 2.7 diagram ph menggunakan heat exchanger
ℎ1′=entapi keluaran heat exchanger superheat ℎ2′=entalpi masukan heat exchanger super heat ℎ3′=entalpi masukan heat exchanger subcooler
ℎ4′=entalpi keluaran heat exchanger subcooler a) efek superheat
Qe = (ℎ1′ – ℎ2′)...….……….(2.8)
b) Kerja kompresi menggunakan heat exchanger
W = (ℎ1′ – ℎ4′)...….……….(2.9)
2.3 Siklus Heat Pump
Heat Pump ( Pompa Kalor ) adalah suatu mesin yang berfungsi memindahkan suatu energi panas dari sumber ke tempat lain dengan memanfaatkan kerja mekanis. Pada umumnya heat pump memindahkan energi panas dari ruangan bertemperatur rendah ke ruangan bertemperatur tinggi. Contoh aplikasi heat pump yaitu pendingin ruangan memiliki cara kerja yang sama dengan heat pump.
Pompa kalor adalah sebuah mesin refrigerator yang bekerja untuk mempompa energi termal dari tandon dingin (udara dingin ) ke tandon yang lebih panas (udara panas). Tandon panas yaitu sistem yang mempunyai sistem ideal dengan besar kapasitor panas sehingga dapat menyerap energi panas atau menyalurkan energi panas tanpa perubahan temperatur. Fungsi dari heat pump sendiri bukan hanya untuk mendinginkan atau mempertahankan temperatur rendah. Akan tetapi pompa kalor dapat menyalurkan energi panas ke suatu benda dan menyerap panas untuk menaikan temperatur atau mempertahankan temperatur tinggi secara baik.
(Edward G.pita, 2002:7)
2.3.1 Prinsip Dasar Heat Pump
Gambar 2.8 Proses kerja Heat pump (sumber : faizalnizbah.blogspot.com )
Pada dasarnya Heat pump (pompa kalor) adalah suatu sistem yang memanfaatkan kalor yang dilepaskan kondensor untuk pemanasan, jadi panas tidak dibuang ke atmosfir. Heat Pump menggunakan peralatan yang sama dengan yang digunakan pada sistem refrigerasi, namun tujuannya untuk mengeluarkan kalor pada suhu tinggi. Dari evaporator cairan diuapkan untuk masuk ke kompresor, Pada kompresor uap yang berasal dari evaporator dikompresi dari uap jenuh menuju tekanan kondensor,pada bagian ini terjadi kompresi adiabatik yaitu tekanan dan temperatur naik.
Kapasitas refrigerasi dari sebuah mesin refrigerasi tergantung pada kemampuan kompresor memenuhi jumlah gas refrigeran yang perlu disirkulasikan. Setelah gas selesai dikompresi maka selanjutnya diteruskan ke kondensor pada kondensor inilah kalor yang ada dilepaskan, dari panas yang dilepaskan itulah yang dimanafaatkan sebagai pamanasan ruangan dan sebagainya. Untuk mencairkan uap refrigeran yang bertekanan dan bertemperatur tinggi (yang keluar dari kompresor), diperlukan usaha melapaskan kalor sebanyak kalor pemgembunan,dengan cara mendinginkan uap refrigeran itu.
Jumlah kalor yang dilepaskan oleh uap refrigeran kepada udara pendingin atau air pendingin, didalam kondensor sama dengan selisih entalpi uap refrigeran pada seksi masuk dengan seksi keluar kondensor. selanjutnya cairan refrigeran yang bertekanan dan bertemperatur tinggi di masukkan ke katup ekspansi untuk diekspansi secara adiabatik pada katup ekspansi terjadi proses trotel atau ekspansi.
Selain itu juga katup ekspansi juga mengatur pemasukan refrigeran sesuai dengan pendinginan yang diinginkan yang harus dilayani oleh evaporator.jadi katup ekspansi mengatur supaya evaporator selalu dapat bekerja sehingga diperoleh efisiensi refrigerasi yang maksimal.selanjutnya refrigeran dimasukkan kembali ke kondensor, pada kondensor inilah terjadi penyerapan panas. Jadi evaporator inilah yang digunakan sebagai alat untuk pendinginan dari pompa kalor sedangkan untuk pemanasan digunakan kondensor dengan memanfaatkan kalor yang dilepas.
Jadi pada intinya sistem pada heat pump sama saja dengan sistem refrigerasi kompresi uap, namun pada heat pump fungsi evaporator dapat beralih menjadi
fungsi kondensor, begitupun sebaliknya fungsi kondensor dapat beralih menjadi fungsi evaporator, (Edward G.pita, 2002:7).
2.4Heat Exchanger
Heat Exchanger adalah suatu alat penukar panas digunakan untuk memindahkan energi panas dari sistem ke sistem lain tanpa terjadi peripindahan masa dan dapat berfungsi sebagai media pendinginan maupun pemanasan. Biasanya, media pemanasan yang di pakai adalah fluida air atau refrigeran yang di panaskan dari proses kompresi dan media pendinginan menggunakan air sebagai ( Cooling Water ) atau refrigeran yang di dinginkan melaui proses evaporasi. Alat penukar panas di rancang sebisa mungkin agar proses perpindahan panas fluida di dalam Heat Exchanger dapat berlangsung secara efesien.Heat Exchanger dapat terjadi karena adanya kontak fluida dingin dan panas yang terdapat dinding pembatasdidalamnya maupun kedua fluida dingin dan panas dapat langsung bercampur (direct contact). Penggunaan heat exchanger sangat luas banyak industri-industri seperti industri kilang minyak, industri gas alam, petrokimia, pembangkit tenaga listrik, dan refrigerasi memakai alat penukar panas untuk proses produksi. Contoh sederhana alat penukar panas terdapat pada radiator mbil dimana fluida dinginmemindahkan panas mesin ke udara sekitar.
Gambar 2.9 penemapatan Heat exchanger
( sumber : https://www.facebook.com/HVAC.Tutorial/photos_stream)
2.4.1 Prinsip Kerja Heat Exchanger
Hukum kekekalan energi yaitu “ energi tidak dapat diciptakan atau di musnahkan akan tetapi energi dapat diubah bentuknya : Jame Prescott joule ).
Dengan mengacu pada hukum kekekalan energi suatu proses panas dapat mengakibatkan kenaikan suhu suatu zat atau perubahan tekanan, reaksi kimi dan kelistrikan.
Proses terjadinya perpindahan panas dapat dilakukan secara langsung yaitu fluida panas bercampur secara langsung dengan fluida dingin tanpa ada pembatas antara fluida panas dan fluida dingin sedangkan perpindahan secara tidak langsung fluida panas dan fluida dingin di dalam alat penukar kalor terdapat pembatas atau sekat-sekat yang membatasi fluida panas dan fluida dingin untuk bercampur.
2.4.1.1 Perpindahan Panas Secara Konduksi
Perpindahan panas secara konduksi merupakan perpindahan panas antara molekul-molekul yang saling berdekatan antara molekul satu dan molekul lainya dan tidak di ikuti perpindahan molekul-molekul yang berdekatan tersebut secara fisik. Molekul panas bergetar secara cepat bila dibandingkan dengan molekul dingin. Getaran yang dihasilkan, tenaganya di salurkan ke molekul-molekul di sekitar sehingga menyebabkan geteran yang lebih cepat dan dapat memberikan panas.
2.4.1.2 Perpindahan Panas Secara Konveksi
Perpindahan panas secara konveksi yaitu perpindahan yang tidak membutuhkan molekul-molekul sebagai media perpindahan akan tetapi perpindahan panas secara konveksi membutuhkan pancaran gelombang elektromagnetik untuk mengalirkan energi dari tempat ke tempat lainya. Gelombang elektromagnetik akan berubah menjadi panas jika terserap oleh benda yang lain.
Gambar 2.10 perpindahan panas pada Heat Exchanger
Pada dasarnya prinsip kerja dari alat penukar kalor untuk memindahkan fluida panas dan fluida dingin dengan temperatur berdeda sehingga perpindahan panas apat dilakukan secara langsung dan tidak langsung.
a. Secara langsung
kalor yang berpindah antara fluida panas dan fluida dingin melalui permukaan kontak langsung berarti transfer panas tidak 2 ada dinding antara dua fluida, proses transfer panas yaitu melalui penghubung kedua fluida, sebagai contoh aliran steam pada kontak langsung yaitu 2 zat cair yang immiscible (tidak dapat bercampur), gas-liquid, dan partikel padat-kombinasi fluida.
b. Secara tak langsung
kalor yang berpindah antara fluida panas dan fluida dingin melalui dinding pembatas, didalan sistem kedua fluida akan mengalir.
Gambar 2.11Double Pipe Heat Exchanger
(Sumber :http://dougleschan.com/marine-services-in-singapore/getting- the-lowdown-on-a-water-heat-exchanger/)
2.5. Jenis – Jenis Heat Exchanger
2.5.1. Penukar panas pipa rangkap (double pipe heat exchanger ) Salah satu jenis penukar panas adalah susunan pipa ganda. Dalam jenis penukar panas dapat digunakan berlawanan arah aliran atau arah aliran, baik dengan cairan panas atau dingin cairan yang terkandung dalam ruang annular dan cairan lainnya dalam pipa.
Alat penukar panas pipa rangkap terdiri dari dua pipa logam standart yang dikedua ujungnya dilas menjadi satu atau dihubungkan dengan kotak penyekat.
Fluida yang satu mengalir di dalam pipa, sedangkan fluida kedua mengalir di dalam ruang anulus antara pipa luar dengan pipa dalam. Alat penukar panas jenis ini dapat digunakan pada laju alir fluida yang kecil dan tekanan operasi yang tinggi. Sedangkan untuk kapasitas yang lebih besar digunakan penukar panas jenis selongsong dan buluh ( shell and tube heat exchanger ).
Gambar 2.12 Penukar panas jenis pipa rangkap
(Sumber :http://www.sunriseequipments.com/Double-Pipe-HeatExchanger.htm)
2.5.2. Penukar panas cangkang dan buluh ( shell and tube heat exchanger ) Alat penukar panas cangkang dan buluh terdiri atas suatu bundel pipa yang dihubungkan secara parallel dan ditempatkan dalam sebuah pipa mantel (cangkang ).
Fluida yang satu mengalir di dalam bundel pipa, sedangkan fluida yang lain mengalir di luar pipa pada arah yang sama, berlawanan, atau bersilangan. Kedua ujung pipa tersebut dilas pada penunjang pipa yang menempel pada mantel. Untuk meningkatkan effisiensi pertukaran panas, biasanya pada alat penukar panas cangkang dan buluh dipasang sekat (buffle). Ini bertujuan untuk membuat turbulensi aliran fluida dan menambah waktu tinggal (residence time), namun pemasangan sekat akan memperbesar pressure drop operasi dan menambah beban kerja pompa, sehingga laju alir fluida yang dipertukarkan panasnya harus diatur.
Gambar 2.13Penukar panas jenis cangkang dan buluh (Sumber :http://www.brighthubengineering.com/hvac/67231-shell-and-tube-
heatexchanger-design/)
2.5.3. Penukar Panas Plate and Frame ( plate and frame heat exchanger )
Alat penukar panas pelat dan bingkai terdiri dari paket pelat – pelat tegak lurus, bergelombang, atau profil lain. Pemisah antara pelat tegak lurus dipasang penyekat lunak (biasanya terbuat dari karet). Pelat – pelat dan sekat disatukan oleh suatu perangkat penekan yang pada setiap sudut pelat 10 ( kebanyakan segi empat ) terdapat lubang pengalir fluida. Melalui dua dari lubang ini, fluida dialirkan masuk dan keluar pada sisi yang lain, sedangkan fluida yang lain mengalir melalui lubang dan ruang pada sisi sebelahnya karena ada sekat
Gambar 2.14 Penukar panas jenis pelat and Frame (Sumber :http://www.slideshare.net/aayahya/heat-exchangers)
2.5.4. Adiabatic wheel heat exchanger
Jenis keempat penukar panas menggunakan intermediate cairan atau toko yang solid untuk menahan panas, yang kemudian pindah ke sisi lain dari penukar panas akan dirilis. Dua contoh ini adalah roda adiabatik, yang terdiri dari roda besar dengan benang halus berputar melalui cairan panas dan dingin, dan penukar panas cairan.
2.5.5. Pillow plate heat exchanger
Sebuah pelat penukar bantal umumnya digunakan dalam industri susu untuk susu pendingin dalam jumlah besar langsung ekspansi tank massal stainless
permukaan tangki, tanpa sela yang akan terjadi antara pipa dilas ke bagian luar tangki. Pelat bantal dibangun menggunakan lembaran tipis dari logam-spot dilas ke permukaan selembar tebal dari logam.
Pelat tipis dilas dalam pola teratur dari titik-titik atau dengan pola serpentin garis las. Setelah pengelasan ruang tertutup bertekanan dengan kekuatan yang cukup untuk menyebabkan logam tipis untuk tonjolan di sekitar lasan, menyediakan ruang untuk cairan penukar panas mengalir, dan menciptakan penampilan yang karakteristik bantal membengkak terbentuk dari logam.
2.5.6.Dynamic scraped surface heat exchanger
Tipe lain dari penukar panas disebut "(dinamis) besot permukaan heat exchanger". Ini terutama digunakan untuk pemanasan atau pendinginan dengan tinggi viskositas produk, proses kristalisasi, penguapan tinggi dan fouling aplikasi. Kali berjalan panjang yang dicapai karena terus menerus menggores permukaan, sehingga menghindari pengotoran dan mencapai kecepatan transfer panas yang berkelanjutan selama proses tersebut.
2.5.7. Phase-change heat exchanger
Selain memanas atau pendinginan cairan hanya dalam satu fasa, penukar panas dapat digunakan baik untuk memanaskan cairan menguap (atau mendidih) atau digunakan sebagai kondensor untuk mendinginkan uap dan mengembun ke cairan. Pada pabrik kimia dan kilang, reboilers digunakan untuk memanaskan um pan masuk untuk menara distilasi sering penukar panas .
Distilasi set-up biasanya menggunakan kondensor untuk mengkondensasikan uap distilasi kembali ke dalam cairan.Pembangkit tenaga listrik yang memiliki uap yang digerakkan turbin biasanya menggunakan penukar panas untuk mendidihkan air menjadi uap.
Heat exchanger atau unit serupa untuk memproduksi uap dari air yang sering disebut boiler atau generator uap.Dalam pembangkit listrik tenaga nuklir yang disebut reaktor air bertekanan, penukar panas khusus besar yang melewati panas dari sistem (pabrik reaktor) primer ke sistem (pabrik uap) sekunder, uap
memproduksi dari air dalam proses, disebut generator uap.Semua pembangkit listrik berbahan bakar fosil dan nuklir menggunakan uap yang digerakkan turbin memiliki kondensor permukaan untuk mengubah uap gas buang dari turbin ke kondensat (air) untuk digunakan kembali.
Untuk menghemat energi dan kapasitas pendinginan dalam kimia dan tanaman lainnya, penukar panas regeneratif dapat digunakan untuk mentransfer panas dari satu aliran yang perlu didinginkan ke aliran yang perlu dipanaskan, seperti pendingin distilat dan pakan reboiler pra-pemanasan.
Istilah ini juga dapat merujuk kepada penukar panas yang mengandung bahan dalam struktur mereka yang memiliki perubahan fasa. Hal ini biasanya padat ke fasa cair karena perbedaan volume kecil antara negara-negara ini. Perubahan fase efektif bertindak sebagai buffer karena terjadi pada suhu konstan tetapi masih memungkinkan untuk penukar panas untuk menerima panas tambahan. Salah satu contoh di mana ini telah diteliti untuk digunakan dalam elektronik pesawat daya tinggi.
Gambar 2.15Phase change heat exchanger (Sumber :https://en.wikipedia.org/wiki/Heat_exchanger)
2.5.8 Double Pipe Heat ExchangerParalel Flow
Pertukaran panas jenis ini, kedua fluida (dingin dan panas) masuk pada sisi Heat Exchanger yang sama, mengalir dengan arah yang sama, dan keluar pada sisi yang sama. Karakter Heat Exchanger jenis ini, temperatur fluida dingin yang keluar dari Heat Exchanger (Tco) tidak dapat melebihi temperatur fluida panas
yang keluar (Tho), sehingga diperlukan banyak.
Untuk mencari nilai perpindahan panas sebuah heat exchanger maka didapat rumus :
Q=UA Tlm
Dimana
Q=perpindahan panas yang terjadi didalam U=nilai koefesien jenis liquid
Tlm=perbandingan temperatur pada (sumber : Heat Exchanger
Sumber: http://ismantoalpha.blogspot.com/2009/12/kondensor.html
2.6. KomponenUtamaSistemRefrigerasi
Komponen yang digunakanpada
refrigerasikompresiuapumumnyaterdapatempatkomponen.Jikasalahsatudarikeemp atkomponentersebuttidakadaatautidakterpenuhi, maka
tidakakandapatbekerjasamasekali.Berikutakandibahassatu alattersebutdiatasjugarefrigera
yang keluar (Tho), sehingga diperlukan media pendinginatau media pemanas yang
Untuk mencari nilai perpindahan panas sebuah heat exchanger double pipe heat exchanger maka didapat rumus :
Q=perpindahan panas yang terjadi didalam heat exchanger jenis liquid
=perbandingan temperatur pada heat exchanger Heat Exchanger power point,2007 :3)
Gambar 2.16 aliran paralel flow
http://ismantoalpha.blogspot.com/2009/12/kondensor.html
KomponenUtamaSistemRefrigerasi
Komponen yang digunakanpada
refrigerasikompresiuapumumnyaterdapatempatkomponen.Jikasalahsatudarikeemp atkomponentersebuttidakadaatautidakterpenuhi, maka
tidakakandapatbekerjasamasekali.Berikutakandibahassatu-persatukegunaanalat refrigeransebagaifluidakerjanya.
pendinginatau media pemanas yang
heat exchanger double pipe
http://ismantoalpha.blogspot.com/2009/12/kondensor.html
system refrigerasikompresiuapumumnyaterdapatempatkomponen.Jikasalahsatudarikeemp
system persatukegunaanalat-
2.6.1 Kompresor
Kompresor yaitu suatu mesin yang
berfungsiuntukmemampatkanataumenaikkantekananataumemindahkanfluida gas darisuatutekananstatisrendahkekeadaantekananstatis yang lebihtinggi pada sisi tekanan tinggi dari sistem dan menghisap gas bertekanan rendah pada sisi intake(sisi tekanan rendah).
Jenis-jenis kompresor yaitu :
a) Kompresor Torak (Reciprocating) b) Kompresor Putar (Rotary)
c) Kompresor Heliks atau Sekrup (Helix or Screw) d) Kompresor Skrol (Scroll)
e) Kompresor Sentrifugal (Centrifugal)
Ada 3 kerja yang dilakukan oleh kompresor yaitu :
a)Fungsi penghisap :proses ini membuat gas refrigerant dari evaporator menjadi bertekanan rendah dan temperatur yang rendah sebelum masuk kedalam kompresor
b) Fungsi penekan :proses ini membuat gas refrigerant dapat ditekan
sehingga membuat temperatur dan tekananya tinggi lalu refrigerant masuk kedalam kondensor dan terjadi proses kondensasi yang menyebabkan refrigerant didalam kondensor mengalami kenaikan temperatur dan tekanan tinggi
c) Fungsi pemompaan :proses ini dapat dioperasikan secara kontinyu dengan mensirkulasikan refrigerant berdasarkan hisapan dan kompresi
Gambar 2.17 Kompresor Hermetik
(Sumber :http://www.emsteknik.com) 2.6.1 Kondensor
Kondensor yaitu suatu komponen utama dari 4 komponen sistem refrigerasi fungsi kondensor sendiri merupakan komponen yang digunakan untuk merubah fluida gas refrigerant bertekanan tinggi menjadi fluida cairan. alat tersebut alat penukar kalor yang berfungsi untuk melepaskan kalor dari refrigerant, sehingga kalor berubah fasa dari uap menjadi cair. kalor dilepas dikondensor berasal dari kalor yang diserap oleh evaporator dan berasal dari kerja kompresi. kondensor terdiri dari coil dan fin yang berfungsi untuk mempercepat proses transfer perpindahan panas dari temperatur yang lebih tingg ke temperatur yang lebih rendah refrigerant ketika udara tertiup diantaranya.kondensor ditempatkan didepan radiator yang pendinginanya dijamin oleh blower, jenis-jenis kondensor berdasarkan pendingan di bagi menjadi tiga, yaitu :
a) Kondensor berpendingin udara ( Air Cooled Condensor ) b) Kondensor berpendingin air ( Watter Cooled Condensor )
c) Kondensor berpindingin air dan udara ( Evaporative Condensor )
Gambar 2.18Fined Tube Condensor
2.6.3. KatupEkspansi
Katup ekpansi yaitu untuk mengatur laju aliran refrigerant yang masuk ke evaporator dari liquidline sehingga sesuai dengan laju penguapan refrigerant di evaporator dan menjaga beda tekanan antara sisi tekanan tinggi dan sisi tekanan rendah sehingga terjaga tekanan yang diinginkan.
Tekanan dan temperatur refrigerant yang berbentuk cair dari kondensor dan dari
penyerapan panas dan perubahan bentuk zat pendingin dari cair menjadi gas akan berlangsung dengan sempurna sebelum keluar evaporator. untuk itulah pada saluran masuk evaporator dipasang katup ekspansi yang berfungsi untuk menurunkan tekanan tinggi ke tekanan rendah dan menurunkan temperatur tinggi dan temperatur rendah dan terjadi perubahan fasa didalam katup ekspansi dari cair menjadi gas, katup ekspansi diatur sedemikian rupa agar dapat membuka dan menutup sesuai dengan temperatur evaporator yang diinginkan atau tekanan didalam sistem pendingin.
Gambar 2.19 Ekspansi A. TXV Thermostatic
Katub ekspansi thermosattik adalah jenis katub yang paling banyak digunakan, karena efisiensinya tinggi dan mudah diadaptasikan dengan berbagai aplikasi refrijerasi. Bila pada katub ekspansi otomatik pengaturannya berbasis pada tekanan evaporator, maka kaub ekspansi thermostatik pengaturannya berbasis pada suhu gas panaslanjut di bagian keluaran evaporator selalu konstan untuk memastikan refrijeran yang dihisap kompresor selalu dalam fasa gas. Karena sifatnya tersebut, katub ekspansi thermostatik sangat tepat digunakan pada sistem refrijerasi yang mempunyai beban bervariasi. Gambar 3 memperlihatkan konstruksi katub ekspansi thermostatik.
Gambar
(sumber : http://danialmandala.blogspot.com/2013/12/sistem conditioner.html
Gambar
(sumber :http://danialmandala.blogspot.com/2013/12/sistem conditioner.html
Cara kerja katup ekspansi
Jika beban bertambah, maka cairan refrigran di evaporator akan lebih banyak menguap, sehingga besarnya suhu panas lanjut di evaporator akan meningkat.
Pada akhir evaporator diletakkan tabung sensor suhu ( tersebut. Peningkatan suhu dari evaporat
yang terdapat ditabung sensor suhu tersebut akan menguap (terjadi pemuaian) sehingga tekanannya meningkat. Peningkatan tekanan tersebut akan menekan diafragma ke bawah dan membuka katup lebih lebar. Hal ini menyebabkan c refrigeran yang berasal dari kondensor akan lebih banyak masuk ke evaporator.
Akibatnya suhu panas lanjut di evaporator kembali pada keadaan normal, dengan Gambar 2.20 konstruksi ekspansi thermostatik
http://danialmandala.blogspot.com/2013/12/sistem-pendingin- conditioner.html)
Gambar 2.21Cara kerja katup ekspansi thermostatic http://danialmandala.blogspot.com/2013/12/sistem-pendingin- conditioner.html)
ja katup ekspansi thermostatic :
bertambah, maka cairan refrigran di evaporator akan lebih banyak menguap, sehingga besarnya suhu panas lanjut di evaporator akan meningkat.
Pada akhir evaporator diletakkan tabung sensor suhu (sensing bulb) dari KET tersebut. Peningkatan suhu dari evaporator akan menyebabkan uap atau cairan yang terdapat ditabung sensor suhu tersebut akan menguap (terjadi pemuaian) sehingga tekanannya meningkat. Peningkatan tekanan tersebut akan menekan diafragma ke bawah dan membuka katup lebih lebar. Hal ini menyebabkan c refrigeran yang berasal dari kondensor akan lebih banyak masuk ke evaporator.
Akibatnya suhu panas lanjut di evaporator kembali pada keadaan normal, dengan -air
-air-
bertambah, maka cairan refrigran di evaporator akan lebih banyak menguap, sehingga besarnya suhu panas lanjut di evaporator akan meningkat.
) dari KET or akan menyebabkan uap atau cairan yang terdapat ditabung sensor suhu tersebut akan menguap (terjadi pemuaian) sehingga tekanannya meningkat. Peningkatan tekanan tersebut akan menekan diafragma ke bawah dan membuka katup lebih lebar. Hal ini menyebabkan cairan refrigeran yang berasal dari kondensor akan lebih banyak masuk ke evaporator.
Akibatnya suhu panas lanjut di evaporator kembali pada keadaan normal, dengan
kata lain suhu panas lanjut di evaporator dijaga tetap konstan pada segala keadaan beban.
2.6.4 Evaporator
Refrigernatcair dari receiver dryer dan kondensor mengalami perubahan fasa dari liquid menjadi uap ketika berada dalam evaporator, maka dari itu evaporator berfungsi menyerap panas agar penyerapan panas ini berlangsung dengan sempurna, pipa-pipa evaporator diperluas permukaanya dengan memberi sirip evaporator dan blower supaya udara dingin yang dihasilkan evaporator diserap blower dan disalurkan kedalam ruangan yang dikondisikan, sirip evaporator biasa digunakan untuk temperatur-temperatur di atas nol sangat efektif bila yang didinginakn adalah udara atau fluida dalam bentuk gas. evaporator berdasarkan kontruksinya memiliki 3 bagian, yaitu :
1.tubular 2.plate surface 3.finned
1.Jenis pipa pipa spiral dengan bentuk-bentuk umum adalah a) koil zig-zag rata
b) koil trombone oval 2.jenis pipa ganda
3.jenis shell and tube
a) jenis sekat plate (plate baffel ) b) jenis sekat batang (rod baffle)
Turbular atau plate surface biasa digunakan untuk temperatur dibawah nol derajat celcius yang mana pengaruh defrost tidak jadi masalah.
Finned evaporator (evaporator bersirip)adalah evaporator yang dilengkapi sirip- sirip baik disisi tabung bagian dalam maupun disisi tabung bagian luar, digunakan untuk meningkatkan laju perpindahan panas pada fluida dan laju perpindahan panas ke liquid lebih besar dibanding ke gas.
Gambar 2.22 Evaporator
2.7 KomponenPendukungHeat Pump
Berikut merupakan beberapa komponen pendukung yang terdapat dalam heat pump :
2.7.1 Solenoid
Untuk mengatur buka tutupnya katup aliran refrigerant secara otomatis atau electric sehingga tidak perlu menggunakan hand valve.
Gambar 2.23Solenoid Valve 2.7.2 Filter Drier
Filter dryer merupakan tabung penyaringan kotoran yang dibawa oleh cairan refrigerant. filter dryer terbuat dari fiber dan desiccant (bahan pengering) untuk menyaring benda asing atau kotoran dan uap air dari sirkulasi cairan refrigerant.filter dryer dipasang di liquid line sebelum TXV dan Sight glass.filter dryer menerima cairan refrigerant bertekanan tinggi dari kondensor dan disalurkan ke katup ekpansi. filter dryer terdiri dari inlet, spring,solid
core,polyester mat,perforated plate, seal cap dan outlet.cairan refrigerant dialirkan ke dalam pipa untuk disalurkan ke katup expansi melalui outlet pipe pada bagian bawah main body setelah tersaringnya kotoran yang masuk ke dalam filter dryer.
Filter dryer mempunyai 2 fungsi, yaitu :
1. Untuk menyaring refrigerant dari kotoran
2. Mengeringkan refrigerant dari cari menyerap uap air yang terkandung dalam refrigerant.
Gambar 2.24 Filter drier
2.7.3 Akumulator
Akumulatorberfungsiuntukmenampungsementararefrigeranberwujudcair yang
belumsempatmenjadiuap di
evaporator.Sebelummasukkekompresorrefrigeranberbentukcairdanuapdipisahkan di akumulator, agar kompresortidakmenghisapcairanrefrigeran yang dapatmenyebabkankompresorrusak.
Padamesinrefrigerasisistem evaporator
basahperananakumulatorsebagaikomponenpokokdandipasangsetelahkatupekspans
i, namunpada evaporator
sistemkeringakumulatorsebagaikomponenbantudandipasangdiantara evaporator dankompresor.
2.7.4 Sight Glass
Sight Glass berfungsi untuk melihat apakah
benar-benar cair atau untuk melihat cukup tidaknya didalam sistem, menunjukan apakah dalam
dari indikator warna pada
2.7.5 Pressure Gauge
Berfungsi untuk mengukur tekanan kerja sistem.
2.7.6 Hand Valve
Merupakan komponen pendukung yang berfungsi sebagai buka
refrigeran yang dioperasikan secara manual oleh tangan. Tujuan adanya dipasang katup manual ini adalah untuk mengatur tekanan pada
Gambar 2.25 Akumulator Sight Glass
berfungsi untuk melihat apakah refrigerant yang melewati
benar cair atau untuk melihat cukup tidaknya refrigerant yang mengalir didalam sistem, menunjukan apakah dalam refrigerant terdapat uap air terlihat dari indikator warna pada sight glass.
Gambar 2.26Sight Glass Pressure Gauge
untuk mengukur tekanan kerja sistem.
Gambar 2.27Pressure gauge Hand Valve
Merupakan komponen pendukung yang berfungsi sebagai buka-tutup aliran refrigeran yang dioperasikan secara manual oleh tangan. Tujuan adanya dipasang katup manual ini adalah untuk mengatur tekanan pada intercooler supaya sesuai
yang melewati sight glass yang mengalir terdapat uap air terlihat
tutup aliran refrigeran yang dioperasikan secara manual oleh tangan. Tujuan adanya dipasang
supaya sesuai
Gambar 2.28Hand Valve 2.7.8Reversing Valve / for way
Gambar 2.29reversing valve (for-way)
(sumber:https://teachintegration.wordpress.com/hvac-forum/basic/pemasangan- reversing-valve/)
Merupakan komponen pendukung Heat Pump yang berfungsi pembalik arah aliran refrigeran, reversing valve biasa disebut dengan selenoid 4 arah dan selenoid 2 musim dimana terdapat 2 masukan discharge dan suction 2 keluaran discharge dan suction, reversing valve tidak begitu banyak dipakai didaerah beriklim tropis akan tetapi reversing valve banyak digunakan didaerah beriklim dingin dan bersalju seperti di eropa dan sekitarnya sehingga revesing valve dapat digunakan melalui cooling mode ketika cuaca panas dan heating mode ketika cuaca dingin bersalju. Pada saat proses cooling indor heat exchanger berfungsi
sebagai evaporator dan outdor heat exchanger berfungsi sebagai kondensor dan pada saat proses heating indor heat exchanger berfungsi sebagai kondensor sedangkan outdor heat exchanger berfungsi sebagai evaporator, terdapat bagian- bagian komponen reversing valve yaitu :
a. To discharge line
aliran refrigerant dischargedari kondensor menuju inputan reversing valve b. To indor heat exchanger
aliran refrigerant dari indor heat exchanger menuju inputan reversing valve c. To suction line
aliran refrigeransuctiondari evaporator menuju output reversing valve d. To outdor heat exchanger
aliran refrigerant dari outdor heat exchanger munuju outputanreversing valve e. Teflon piston
f. Tevlon seding valve g. Presure driver line h. Elektric conection
berfungsi untuk menghubungkan coil reversing valve dengan rangkaian arus listrik
i. reversing valve coil
berfungsi sebagai switch proses cooling dan proses heating
2.8Pemilihan Refrigerant pada Heat Pump 2.8.1Klasifikasi Refrigerant
Menurut sifat penyerapan dan ekspansi panas yang dapat dilakukannya maka refrigeran dapat di bagi menjadi 2 klasifikasi yaitu :
Kelas 1 :
Refrigeran yang termasuk dalam kelasifikasi ini adalah refrigeran yang dapat memberikan efek pendinginan dengan menyerap pansa laten dari substansi yang didinginkan. Refrigeran yang termasuk dalam kelas ini ada beberapa jenis yang diperlihatkan dalam tabel 1. Refrigeran ini banyak digunakan pada unit refrigerasi kompresi uap.
Kelas 2 :
Refrigeran yang termasuk dalam klasifikasi ini adalah refrigeran yang hanya dapat menyerap panas sensibel dari substansi yang didinginkannya. Yang termasuk dalam kelasifikasi ini antara lain : udara, cairan calsium klorida , cairan sodium klorida dan alkohol.
Tabel 2.1 Karakteristik Refrigerant Klasifikasi 1 Jenis Refrigerant Titik Penguapan
Dalam (°F)
Panas Laten Penguapan (BTU/lb)
Sulfur Dioksida 14 172,3
Metil klorida - 10,6 177,8
Ethil Klorida 55,6 177,0
Amonia -28,0 554,7
Carbon Dioksida -110,5 116,0
Isobutan 10,0 173,5
CFC – 11 74,8 78,31
CFC – 12 -21,7 71,04
CFC – 13 -114,6 63,85
CFC – 21 48,0 104,15
HCFC – 22 -41,4 100,15
CFC – 113 117,6 63,12
CFC – 114 38,4 58,53
CFC – 115 -37,7 54,1
HCFC – 502 -50,1 76,46
Sifat yang dimiliki oleh refrigerant klas 1:
a) Sulfur Dioksida, tidak direkomendasikan sebagai refrigeran karena beracun dan mempunyai bau yang menyengat.
b) Metil Klorida, mudah terbakar dan sedikit beracun. Amonia, banyak digunakan pada mesin refrigerasi berskala besar karena sifat panas latennya yang sangat tinggi, 555 BTU/Lb. Sehingga dengan dengan ukuran mesin yang kecil tetapi dapat menghasilkan efek refrigerasi yang besar. Amonia tidak berwarna tetapi mempunyai bau menyengat, tetapi mudah larut dalam air. Disamping itu mudah terbakar dan meledak bila bercampur dengan udara dalam proporsi tertentu. Oleh karena itu diperlukan sistem pemipaan yang kuat dan kokoh. Tekanan kerja kondensing unitnya dapat mencapai 115 sampai 200 Psi dari jenis watercooled condenser. Untuk mendeteksi adanya kebocoran gas biasanya digunakan kertas khusus yang disebut : Phenolphathalein paper. Kertas ini bila terkena gas amonia akan berubah warna menjadi pink.
c) Carbon Dioksida, banyak digunakan pada keperluan industri dan kapal laut.
Meskipun berbahaya bila terhirup oleh manusia, tetapi gas ini mempunyai tekanan kondensing yang tinggi (1000 Psi) maka menguntungkan dari segi penyediaan kompresornya, yakni ukuran kompresornya menjadi kecil disamping itu tidak mudah terbakar, tidak beracun dan tidak mudah terbakar.
d) Keluarga CFC, merupakan keluarga refrigeran yang paling banyak pemakainya.
Mulai untuk keperluan rumah tangga sampai keperluan komersial dan industrial.
refrigeran ini mempunyai segala sifat yang disyaratkan di atas kecuali satu yaitu tidak ramah lingkungan, karena merusak ozon dan mempunyai kontribusi tinggi terhadap pemanasan global.
e) CFC-11, digunakan pada mesin yang bertekanan rendah dengan kompresor sentrifugal, untuk keperluan water chiller.
f) CFC-12, digunakan untuk keperluan domestik sampai komersial.
g) HCFC-22, digunakan khusus untuk keperluan AC ruang, karena sifat
termodinamiknya yang bagus sehingga dapat memperkecil ukuran mesinnya.
i) HCFC-502, merupakan campuran asetropika antara : 48% CFC-12 dan 52% CFC- 115. Banyak digunakan pada instalasi supermarket untuk display cabinet dan pengawetan makanan.
2.8.2Refrigerant Alternatif yang Ramah Lingkungan
Sebenarnya keluarga hidrokarbon seperti propane dan isobutane sudah diperkenalkan sebagai refrigeran sejak tahun 1916, karena senyawa ini memiliki sifat thermodinamik yang sangat bagus tetapi sayangnya ia mudah terbakar. Oleh karena itu pamornya langsung saja tenggelam ditelan masa dengan ditemukannya keluarga CFC pada tahun 1930. Keluarga CFC-refrigeran yang ditemukan 60 tahun silam, merupakan refrigeran yang mempunyai sifat unik. Disamping mempunyai sifat termodinamik yang bagus juga tidak beracun dan tidah mudah terbakar. Tetapi setelah mengabdi pada kehidupan manusia selama
setengah abad lebih, dominasi keluarga CFC di pasaran refrigeran, harus menerima kenyataan pahit, yaitu dihapuskan dari peredarannya karena telah terbukti bahwa kandungan klorin mempunyai kontribusi tinggi terhadap
perusakan lapisan ozon dan pemanasann global. Oleh karena itu perlu difikirkan penggunaan refrigeran alternatif yang ramah lingkungan.
Saat ini telah ditemukan beberapa refrigeran yang dapat digunakan sebagai pengganti CFC. Refrigeran alternatif tersebut diambilkan dari keluarga HFC (hidrofluorokarbon) dan HC (hidrokarbon) serta carbondioksida. Dari hasil penelitian para ahli kita yang sudahm dipublikasikan, dapat diketahui bahwa keluarga HFC mempunyai sifat thermodinamik yang sama dengan keluarga CFC.
Disamping itu HFC mempunyai kandungan toksisitas (racun tubuh) yang juga rendah dan juga tidak mudah terbakar.
Karena memerlukan penelitian yang mendalam dalam pengembangan produknya tentu saja memerlukan biaya yang besar. Oleh karena itu harga keluarga HFC menjadi mahal bila dibandingkan dengan CFC. Selain itu walaupun kontribusi terhadap perusakan ozon nihil (0), tetapi HFC masih memiliki kontribusi terhadap pemanasan global sebesar 0,285. Oleh karena itu HFC tidak dapat diharapkan menjadi refrigeran masa depan. Sebenarnya HCFC-22 atau R22 sebagai refrigeran alternatif juga memberikan peluang cukup besar karena kontribusi terhadap perusakan ozon relatif sangat kecil (0,05) dan kontribusinya terhadap efek rumah kaca sebesar 0,37. Tetapi pemakaian bahan ini sebagai refrigeran masa depan juga tidak dapat direalisasikan.
Tabel 2.2 Karakteristik CFC, HFC, dan HC Refrigeran
Jenis Suhu Uap
(°C)
Tekanan Uap Bar (55°C)
Tekanan Uap Bar (-25°C)
Enthalpi (Kj/Kg)
CFC-12 - 29,8 13,7 1,24 120,9
HFC-134a - 26,2 14,8 1,06 153
HCFC22 - 40,7 - - 159,8
HC-600 - 0,5 5,6 0,36 306
HC-600a - 11,7 7,8 0,59 209,6
HC-290 - 42,1 19,1 2,0 290
