T E K N I K R E F R I G E R A S I d a n T A T A U D A R A 4
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Udara2.1.1 Komposisi Udara
Udara yang mengandung uap air dinamakan udara lembab sedangkan udara yang tidak mengandung uap air dinamakan udara kering. Udara atmosfir terdiri dari udara kering dan lembab. Volume udara kering mengandung 78,18 % nitrogen, 21.05 % oksigen, argon, selebihnya karbondioksida dan lain-lain, seperti ditunjukan pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1 Komposisi Udara Kering
2.1.2 Psikrometri
Psikrometri adalah sebuah diagram yang merepresentasikan prilaku udara, sifat-sifat udara dan proses termal udara, Gambar 2.2 merupakan sebuah contoh dari diagram psikrometri.
Gambar 2.2 Diagram Psikrometri
T E K N I K R E F R I G E R A S I d a n T A T A U D A R A 5 2.1.3 Komponen Diagram Psikometrik
o Garis jenuh
Garis yang menyatakan temperatur uap air mulai mengembun pada udara.
o Garis Kelembapan Relatif
Garis yang menyatakan seberapa besar kemampuan untuk terjadinya penguapan uap air, secara teori kelembaban relatif (RH) didefinisikan sebagai perbandingan antara uap air yang terkandung di udara dengan kandungan uap air maksimal yang dapat ditampung oleh udara.
o Garis Rasio Kelembaban
Garis yang menyatakan jumlah massa air yang terkandung dalam setiap kilogram udara kering.
o Garis Volume spesifik
Garis yang menyatakan volume udara campuran per massa udara kering.
o Garis Entalpi
Garis yang menyatakan energi yang dimiliki oleh suatu zat pada temperatur tertentu.
o Garis Temperatur Bola Basah
Garis yang menyatakan nilai temperatur yang terbaca pada termometer dengan sensor yang dibalut dengan kain basah.
o Garis Temperatur Tabung Kering
Garis yang menyatakan nilai temperatur yang terbaca oleh termometer dengan sensor kering dan terbuka.
2.1.4 Dasar Dasar Proses Udara
Gambar 2.3, merupakan gambaran dari proses udara yang dipresentasikan pada diagram psikrometri.
T E K N I K R E F R I G E R A S I d a n T A T A U D A R A 6
Gambar 2.3 Proses Udara Pada Psikrometri
a. Pemanasan Sensibel (Heating)
Pemanasan sensibel terjadi pada udara yang mengalami pemanasan tanpa penambahan atau pengurangan uap air. Hal ini dapat dilakukan dengan cara melewatkan udara pada koil pemanas.
b. Pemanasan dan Humidikasi (Heating & Humidifying)
Terjadi pada udara yang mengalami pemanasan dengan penambahan uap air. Hal ini dapat terjadi pada udara yang mendapat semprotan air dengan temperatur lebih tinggi daripada temperatur tabung kering udara.
c. Humidifikasi (Humidifying)
Proses Humidifikasi terjadi pada udara yang mengalami penambahan kandungan uap air tanpa terjadi pemanasan ataupun pendinginan secara sensibel.Hal ini dapat dilakukan dengan cara menambah sprayer air dengan temperatur air sama dengan temperatur tabung kering udara.
d. Pendinginan dan Humidifikasi (Cooling and Humidifying)
Terjadi pada udara yang mengalami pendinginan dengan pengurangan uap air. Ini terjadi pada udara yang mendapat semprotan air dengan temperatur lebih rendah daripada temperatur tabung kering udara.
e. Pendinginan Sensibel (Cooling)
Pendinginan sensibel terjadi pada udara yang mengalami pendinginan tanpa
T E K N I K R E F R I G E R A S I d a n T A T A U D A R A 7
perubahan kandungan uap air. Hal ini dapat dilakukan dengan melewatkan udara pada koil pendingin yang memiliki temperatur lebih rendah dari temperatur tabung keringnya namun memiliki temperatur yang lebih tinggi atau samadengan temperatur titik embun udara.
f. Pendinginan dan Dehumidifikasi ( Cooling and Dehumidifying)
Terjadi pada udara yang mengalami pendinginan dengan pengurangan uap air. Proses ini terjadi pada udara yang didinginkan oleh koil yang temperaturnya lebih rendah dibanding temperatur titik embun udara.
g. Dehumidifiasi (Dehumidifying)
Terjadi pada udara yang mengalami pengurangan uap air tanpa pemanasan atau pendinginan. Proses ini terjadi pada udara yang melewati dehumidifier seperti silica
gel, meskipun metoda ini pada dasarnya tidak dapat menghasilkan dehumidifikasi
murni.
h. Pemanasan dan Dehumidifikasi (Heating dan Dehumidifying)
Terjadi pada udara yang mengalami pemanasan dan pengurangan uap air. Proses ini terjadi pada udara yang melewati koil pemanas dan dehumidifier.
Pada proses proses tersebut besarnya kalor sensibel maupun laten dapat dicari dengan persamaan :
Q = Δh ...(2-1) dimana :
q = daya yang dibutuhkan (watt) m = laju aliran massa (kg/s)
Δh = perubahan entalpi dari kondisi 1 ke kondisi 2 (kj/kg)
Untuk laju penambahan maupun pengurangan uap air dapat dicari dengan rumus : Δw = (w1-w2)...(2-2)
dimana :
Δw = besar laju perubahan uap air ( kg/s) m = laju aliran massa udara (kg/s)
w1-w2 = selisih kandungan uap air pada kondisi 1 dan kondisi 2
T E K N I K R E F R I G E R A S I d a n T A T A U D A R A 8 2.2 Pengaturan Temperatur
Proses pengaturan temperatur dapat dilakukan dalam 2 garis besar cara, yaitu pemanasan dan pendinginan.
2.3 Pemanasan
Proses pemanasan (heating) dilakukan apabila diinginkan suatu keadaan temperatur yang lebih tinggi dari keadaan awal. Proses pemanasan dapat dilakukan dengan berbagai metode antara lain,
a. Menggunakan koil pemanas
Pada penggunaan koil pemanas dialirkan sejumlah fluida yang memiiki karakteristik temperaturnya lebih tinggi dari keadaan temperatur yang akan di panaskan pada sejumlah gabungan gabungan pipa (koil) ,contohnya dengan mengalirkan uap panas hasil pembakaran pada boiler pada koil.
b. Pemanas listrik
Konsep kerja pemanasan dengan pemanas listrik adalah dengan mengalirkan sejumlah arus listrik terhadap suatu hambatan atau resistor, karena arus listrik terehambat maka akan terjadi konversi dari energi listrik menjadi energi panas sebagai hasil dari rugi rugi kalor yang dihasilkan oleh resistor tersebut.
2.4 Pendinginan
Proses pendinginan dilakukan apabila didinginkan suatu keadaan temperatur yang lebih rendah dari keadaan awal, proses pendinginan dapat dilakukan dengan cara antara lain,
a. Penggunaan koil pendingin
Pada penggunaan koil pendingin di alirkan sejumlah fluida yang memiliki temperatur lebih rendah daripada benda yang akan didinginkan. Fluida tersebut akan mengambil sejumlah kalor dari benda yang akan didinginkan sehingga fluida akan menjadi panas, sementara benda tersebut akan menjadi dingin. Biasanya sistem penggunaan koil pendingin dikenal dengan nama sistem refrigerasi kompresi uap
2.4.1 Sistem Refrigerasi Kompresi Uap
Sistem kompresi uap merupakan salah satu dari sistem refrigerasi. Sistem
T E K N I K R E F R I G E R A S I d a n T A T A U D A R A 9
refrigerasi sendiri secara umum suatu proses perpindahan kalor. Namun lebih khusus lagi, refrigerasi didefinisikan sebagai bagian dari ilmu pengetahuan yang berfungsi untuk pengkondisian temperatur dibawah temperatur ruangan. Jadi dalam hal ini, terjadi proses penyerapan kalor dari suatu benda atau ruangan sehingga temperatur benda atau ruangan tersebut lebih rendah dari temperatur lingkungan sekitar.
Dapat dikatakan bahwa refrigerasi merupakan penerapan dari teori perpindahan kalor dan termodinamika. Hal ini dikarenakan hampir semua proses yang terjadi (kecuali pada sistem kelistrikan) merupakan proses perpindahan kalor dan termodinamika.
Sistem refrigerasi kompresi uap merupakan salah satu sistem refrigerasi mekanik yang saat ini merupakan sistem yang paling banyak dipakai karena dipandang secara komersial harganya terjangkau masyarakat menengah dan komponen yang digunakan sederhana dibandingkan sistem refrigerasi lainnya.Sistem refrigerasi kompresi uap ini merupakan sistem yang mempergunakan kompresor sebagai alat pemompa refrigeran, yang mana uap refrigeran bertekanan rendah yang masuk pada sisi penghisap (suction) kemudian uap refrigeran tersebut ditekan didalam kompresor sehingga berubah menjadi uap bertekanan tinggi yang dikeluarkan pada sisi keluaran (discharge), kemudian uap refrigeran yang memiliki tekanan tinggi tersebut akan memiliki temperatur tinggi sebagai dampak dari perubahan tekanan yang tinggi , selanjutnya refrigeran akan mengalir menuju kondensor, di kondensor refrigeran akan melepas sejumlah panas sehingga refrigeran akan berubah fasa menjadi cair,refrigeran cair tersebut kemudian akan mengalir menuju alat ekspansi untuk diturunkan tekannanya, sebagai dampaknya temperatur pun akan turun. Refrigeran dingin kemudian mengalir menuju evaporator,di evaporator refrigeran menyerap panas dan fasa refrigeran berubah menjadi gas. Refrigeran berfasa gas kemudian mengalir menuju kompresor dan mengalami proses kompresi kembali sehingga tekanannya akan naik. Pada Gambar 2.4 terlihat siklus sederhana refrigeran dari sebuah sistem refrigerasi kompresi uap.
T E K N I K R E F R I G E R A S I d a n T A T A U D A R A 10
Gambar 2.4 Siklus Sistem Refrigerasi Kompresi Uap Sederhana
2.4.2 Komponen Sistem Refrigerasi Kompresi Uap
Komponen yang digunakan pada sistem rfrigerasi kompresi uap terdiri dari 4 komponen utama. Jika salah satu komponen tersebut tidak ada atau tidak terpenuhi maka sistem tidak dapat bekerja. Berikut akan dibahas satu persatu kegunaan 4 komponen tersbut.
a. Kompresor
Kompresor berfungsi sebagai penghasil beda tekanan dari refrigerant, sehingga mengakibatan refrigerant dapat mengalir pada sistem. Jenis kompresor ada beberapa macam, berdasarkan proses kompresinya kompresor terbagi menjadi beberapa jenis diantaranya Torak,Rotari,Screw,Scroll,Centrifugal.
b. Kondensor
Kondensor berfungsi untuk membuang kalor dan mengubah fasa refrigeran dari gas menjadi cair. Ada beberapa macam jenis kondensor, berdasarkan media/zat pendinginnya kondensor diklasifikasikan menjadi 3 yaitu Air Cooled
Condenser,Water Cooled Condenser dan Evaporative Cooling
c. Katup Ekspansi
Fungsi utama katup ekspansi adalah untuk mengatur lau aliran refrigeran dari
liquid line ke evaporator dan menjaga beda tekanan dari sisi tekanan rendah ke sisi
tekanan tinggi. Jenis katup ekspansi terdapat bebrapa macam salah satunya adalah pipa kapiler. Penggunaan pipa kapiler terdapat beberapa keuntungan dan kerugian, salah satu keuntungannya adalah harganya yang murah, sementara kerugian dari pipa
T E K N I K R E F R I G E R A S I d a n T A T A U D A R A 11
kapiler adalah tidak dapat mengatur laju aliran massa (konstan) sehingga tidak cocok untuk beban yang berubah ubah
d. Evaporator
Evaporator berfungsi sebagai tempat penyerapan panas dari media/ruangan yang akan didinginkan dan hasil penyerapan panas tersbut digunakan untuk mengubah fasa refrigeran dari cair menjadi gas.
Selain 4 komponen utama diatas terdapat beberapa komponen pendukung yang digunakan dalam proses instalasi sistem refrigerasi kompresi uap, diantaranya : a. Filter Drier
Filter drier terdiri atas silica gel dan screen (saringan). Gunanya saringan ini ialah untuk menyaring uap refrigeran sebelum masuk ke alat ekspansi agar kotoran yang terbawa oleh uap tersebut tidak masuk kedalam alat ekspansi dan juga untuk menyerap uap air yang tertinggal atau masuk saat proses instalasi. Jika alat ekspansi tersumbat oleh kotoran, maka laju aliran refrigeran akan terhenti (mampet) akibatnya tidak ada refrigeran yang masuk ke evaporator ( pendinginan tidak terjadi). Alat ini dipasang pada daerah liquid line.
b. Sight Glass
Sight glass dapat berfungsi sebagai indikator apakah refrigeran keluaran kondensor telah benar benar berfasa cair atau tidak,hal ini dapat dilakukan dengan mengamati fasa refrigeran yang pada sight glass, selain itu sight glass berfungsi untuk mengetahui ada atau tidaknya kandungan uap air pada refrigeran.h,al ini dapat dilakukan dengan mengamati kertas lakmus yang berada di tengah tengah sight glass. c. Solenoid Valve
Solenoid valve berfungi untuk menghentikan atau meneruskan cairan refrigeran dalam sistem refrigerasi. Jika dipasang pada liquid line, akan menjaga refrigeran terperangkap di sisi tekanan tinggi dan menurunkan kerja kompresor saat awal dijalankan.
2.4.3 Siklus Sistem Refrigerasi Kompresi Uap pada Diagram Tekanan Entalpi
Penggambaran suatu proses termodinamika dapat dilakukan pada diagram T-s
T E K N I K R E F R I G E R A S I d a n T A T A U D A R A 12
atau p-h .Dalam pembahasan siklus refrigerasi adalah hal biasa bila proses digambarkan dalam diagram P-h. Pada Gambar 2.5 ditunjukkan gambaran umum sifat-sifat fluida pada diagram P-h.
Gambar 2.5 Diagram p-h
Pada gambar tersebut ditunjukkan garis-garis untuk proses konstan, misalnya garis isobar, garis isoentalphy, isoentropi ataupun isotermal. Digambarkan pula keadaan fasa fluida pada masing-masing bidang. Kondisi
subcooled liquid (cair bawah dingin), adalah kondisi fluida dimana pada tekanan
tertentu temperaturnya lebih rendah dari temperatur jenuh (saturated temperature) pada tekanan tersebut. Kondisi campuran adalah keadaan fluida saat terjadi perubahan fasa dari cair menjadi uap. Sedangkan kondisi superheated vapor (uap panas lanjut), adalah keadaan fluida dimana temperaturnya lebih tinggi dari temperatur jenuhnya pada tekanan yang sama.
Siklus ideal sistem refrigerasi kompresi uap pada diagram P-h ditunjukan pada Gambar 2.6.
Gambar 2.6 Proses Sistem Refigerasi Kompresi Uap Pada Diagram p – h
T E K N I K R E F R I G E R A S I d a n T A T A U D A R A 13
Proses yang terjadi pada Gambar 2.6 adalah sebagai berikut: Proses Kompresi (1-2)
Pada tahapan proses ini adalah terjadi di kompresor secara isentrophy atau (entropi konstan ).
Kerja yang dilakukan kompresor adalah:
Wk = (h2 – h1) ...(2-3)
Wk = kerja Kompresi, (kW)
ṁ= laju aliran massa refrigeran, (kg/s)
h1 = entalphy refrigeran masuk kompresor, ( kJ/kg)
h2 = entalphy refrigeran keluar kompresor, ( kJ/kg)
Proses Kondensasi (2-3)
Proses ini terjadi dalam keadaan tekanan konstan (Isobar) dan besar kalor yang dilepaskan di kondenser atau heat rejection adalah:
Qk = (h2 – h3)...(2-4)
Qk = besarnya kalor yang dilepaskan di kondenser, (kW)
ṁ= laju aliran massa refrigeran, (kg/s)
h2 = entalphy refrigeran masuk kondenser, ( kJ/kg)
h3 = entalphy refrigeran keluar kondenser, ( kJ/kg)
Proses Ekspansi (3-4)
Dalam hal ini refrigeran tidak mengalami penambahan atau pengurangan energi sehingga prosesnya dalam kondisi entalphy konstan (isoentalphy) yaitu h3
= h4,
dimana,
h3 = Entalphy refrigeran masuk ekspansi, ( kJ/kg)
h4 = Entalphy refrigeran keluar ekspansi, ( kJ/kg)
umumnya refrigeran yang masuk dalam keadaan cair jenuh dan setelah diekspansi refrigeran dalam keadaan campuran.
T E K N I K R E F R I G E R A S I d a n T A T A U D A R A 14
Proses Evaporasi (4-1)
Proses ini terjadi pada tekanan konstan (isobar). Kalor yang diserap evaporator
Qe = (h1 – h4)...(2-5)
dimana,
Qe = besarnya kalor yang dilepaskan evaporator, (kW)
ṁ= laju aliran massa refrigeran, (kg/s)
h4 = entalphy refrigeran masuk evaporator, ( kJ/kg)
h1 = entalphy refrigeran keluar evaporator, ( kJ/kg)
Efesiensi Sistem
Besarnya efesiensi sistem didapat dari COPactual dan COPcarnot dari sistem
tersebut. COP didapat dari perbandingan antara efek refrigerasi dengan kerja kompresi.
Untuk menghitung besarnya COPactual digunakan persamaan sebagai
berikut,
COPactual = = –– …………...(2-6)
COPactual = –– ………...(2-7)
Sedangkan untuk mencari COPcarnot dapat digunakan persamaan sebagai
berikut,
COPcarnot = ...(2-8)
dimana,
Te = temperatur evaporasi (Kelvin) Tc = temperatur kondensasi (Kelvin)
Efesiensi sistem refrigerasi merupakan perbandingan besaran COPactual
T E K N I K R E F R I G E R A S I d a n T A T A U D A R A 15
dengan COPcarnot .Jadi besarnya harga efesiensi (η) adalah sebagai berikut :
η =
x 100……...(2-9)
2.5 Pengaturan Kelembapan
Proses pengaturan kelembapan dapat dilakukan dengan cara menambah atau mengurangi kadar air di dalam udara.Proses penambahan dan pengurangan kadar uap air dalam udara dikenal dengan proses humidifikasi dan dehumidifikasi.
2.6 Proses Humidifikasi
Proses humidifikasi adalah proses penambahan uap air, secara umum biasanya proses ini dilakukan dengan menginjeksikan air terhadap udara dalam bentuk butiran (spray), ada beberapa metoda dalam proses humidifikasi salah satunya adalah water
sprayer injection
2.6.1 Injeksi Butiran Air
Pada water spray injection sejumlah air yang telah mengalami proses atomizing
( penguraian atom) diinjeksikan ke dalam udara. Proses atomizing air sendiri terdiri
dari beberapa macam cara, salah satunya menggunakan sistem pompa bertekanan tinggi, kemudian air dilewatkan pada suatu nozzle yang memiliki diamater kecil antara 0.1 mm – 0.8 mm, besarnya diamater nozzle bergantung pada hasil besarnya butiran air yang dan kapasitas debit yang diinginkan. Gambar 2.7 merupakan salah satu contoh karakteristik keluaran air pada nozzle water spray injection
Gambar 2.7 Injeksi Butiran Air
2.6.2 Komponen Injeksi Butiran Air
Komponen komponen yang digunakan pada water spray injection antara lain :
T E K N I K R E F R I G E R A S I d a n T A T A U D A R A 16
a. Pompa air
Pompa air digunakan untuk mendistribusikan air dari sumber air sampai ke keluaran nozzle. Selain itu pompa air juga dimaksudkan untuk menghasilkan tekanan tinggi agar karakterisitik air keluaran nozzle dapat selembt mungkin b. Selang atau pipa air
Selang atau pipa air berfungsi sebagai jalur distribusi air dari pompa sampai
nozzle. Spesifikasi dari selang harus memperhatikan besarnya tekanan yang
dihasilkan oleh pompa,hal ini dimaksudkan agar selang atau pipa air tidak pecah ketika air memiliki tekanan tinggi
c. Nozzle
Nozzle yang digunakan pada Water Spray Injection harus memiliki karakteristik khusus, antara lain dapat menghasilkan butiran air selembut mungkin hal ini dimaksudakan agar butiran udara tersebut dapat bercampur dengan mudah bersama udara.Gambar 2.8 merupakan salah satu contoh nozzle yang digunakan pada water spray injection.
Gambar 2.8 Nozzle Injeksi Butiran Air
2.7 Proses Dehumidifikasi
Proses dehumidifikasi adalah proses pengurangan kadar uap air pada udara. Ada beberapa metoda yang dapat digunakan dalam proses dehumidifikasi salah satunya adalah
condensation dehumidfying atau refrigeration dehumidifying.
2.7.1 Dehumidifikasi dengan Refrigerasi
Konsep kerja dari metoda ini terdiri dari beberapa proses, pertama udara dilewatkan pada suatu koil pendingin yang memiliki temperatur sama dengan temperatur dew point dari udara, akibatnya udara akan terkondensasi dan kadar uap air pada udara akan berkurang. Selanjutnya udara yang telah mengalami proses
T E K N I K R E F R I G E R A S I d a n T A T A U D A R A 17
kondensasi akan dialirkan melalui sebuah koil pemanas, akibatnya akan terjadi kenaikan temperatur dan penurunan kelembapan relatif (RH). Proses dehumidifikasi udara pada metoda ini dapat dilihat pada Gambar 2.9.
Gambar 2.9 Dehumidifikasi dengan Refrigerasi
Pada gambar tersebut udara dingin dan lembab (1), mengalir menuju filter (2), setelah melalui proses penyaringan,kemudian udara bergerak menuju koil pendingin (3), udara yang melewati koil pendingin akan terkondensasi, air hasil kondensasi tersebut akan ditampung oleh bak penampung (5), karateristik udara keluaran koil akan memiliki temperatur rendah dan pengurangan kadar uap air (6), selanjutnya udara mengalir menuju koil pemanas (7), setelah melewati koil pemanas udara akan mengalami peningkatan temperatur sementara RH nya akan turun (9).
2.7.2 Komponen Dehumidifikasi dengan Refrigerasi
Komponen utama yang digunakan antara lain : a. Koil pendingin
Koil pendingin dipilih berdasarkan temperatur dew point udara yang diinginkan. Pemilihan koil pendingin tidak terlepas dari kapasitas pendingin/efek refrigerasi yang diperlukan untuk menghasilkan udara sesuai dengan dew point dan pertimbangan lainnya (sistem refrigerasi yang digunakan). Dasar pemilihan koil pendingin akan dibahas selanjutnya.
b. Koil pemanas
Koil pemanas dimaksudkan untuk menurunkan kelembapan relatif.
2.8 Beban Pendinginan
Perhitungan beban pendinginan bertujuan untuk memilih jenis dan kapasitas peralatan yang akan digunakan dalam sistem pendingin/refrigerasi. Beban pendinginan
T E K N I K R E F R I G E R A S I d a n T A T A U D A R A 18
sendiri terdiri dari beberapa macam dan jenis beban yang terdapat pada suatu sistem juga variatif tergantung pada aplikasi sistem,tempat sistem dll, antara lain :
a. Beban melalui dinding b. Beban pertukaran udara c. Beban produk
2.8.1 Beban Melalui Dinding
Beban melalui dinding dapat dihitung dengan rumus :
qd = U x A x ΔT...(2-10)
dimana :
qd = Beban pendinginan dinding (W).
U = Koefesien pepindahan kalor menyeluruh (W/m2K). ΔT = Perbedaan temperatur bagian dalam dan luar dinding (K). A = Luas penampang dinding (m2).
Nilai U bisa dicari melalui persamaan :
1/U = 1/fo + x1/k1 + x2/k2 +... xn/kn + 1/fi...(2-11)
dimana :
k = Konduktivitas thermal bahan (W/m.k). x = Tebal lapisan bahan (m).
fi = Koefesien konveksi dinding dalam (W/m2K).
fo = Koefesien konveksi dinding luar (W/m2K).
2.8.2 Beban Pertukaran Udara (infiltrasi)
Udara luar yang masuk ke ruang refrigerasi bisa menjadi beban pendinginan. Infiltrasi sendiri adalah masuknya udara ke dalam ruangan tanpa disengaja atau tidak diharapkan. Beban infiltrasi dapat dihitung dengan persamaan :
qinf = I x Δh...(2-12)
dimana :
qinf = Beban pendinginan akibat infiltrasi (W)
T E K N I K R E F R I G E R A S I d a n T A T A U D A R A 19
I = Laju infiltrasi ( l/s)
Δh = Faktor perubahan entalpi (J/l)
2.8.3 Beban Produk
Beban produk dapat dibagi menjadi 3 kategori
a. Beban pendinginan produk
Beban ini dapat dihitung dengan persamaan :
qprod = m.Cp.ΔT...(2-13)
dimana,
qprod = Beban pendinginan produk (kW)
m = Massa ( kg)
Cp = Kalor spesifik produk (kJ/kg.K)
ΔT = Beda temperatur antara kondisi awal dan akhir produk (K)
Rumus diatas digunakan untuk proses pendinginan secara sensibel, untuk proses pendinginan sampai produk mencapai titik beku, dihitung berdasarkan persamaan :
qprod = m x L...(2-14)
dimana,
L = Kalor laten beku produk (kJ/kg) Kalor persatuan waktunya yaitu
q = qtot / n.3600.RF...(2-15)
dimana
qtot = Kalor penurunan temperatur + pembekuan (jika ada) (kW)
n = Chilling Time (jam) Rf = Rate factor
b. Beban Respirasi
Setiap produk yang disimpan dalam ruang refrigerasi masih tetap “hidup”, oleh karenanya perlu dipertimbangkan beban respirasi yang dihasilkan dari produk. Rumusan beban respirasi adalah
qres = m x w...(2-16)
T E K N I K R E F R I G E R A S I d a n T A T A U D A R A 20
dimana,
qres = Beban pendinginan karena proses respirasi produk (W)
m = massa produk (kg) w = Laju respirasi (W/kg)
c. Beban Wadah
Kemasan produk dapat menjadi beban jika mempunyai perbedaan temperatur dengan ruangan refrigerasi. Besarnya beban ini dapat dihitung dengan persamaan :
qw = ...(2-17)
dimana,
qw = Beban pendinginan wadah (kW)
m = massa wadah (kg)
Cp = Kalor spesifik wadah (kJ/kg.K)
ΔT = Beda temperatur wadah dengan ruangan refrigerasi (K)
2.9 Beban Pemanasan
Pada konsepnya perhitungan besarnya jumlah beban pemanasan yang terjadi pada suatu ruangan hampir sama dengan beban pendinginan,perbedaannya terletak pada beban pertukaran udara. Pada perhitungan beban pemanasan jika proses konveksi terjadi secara alami, artinya proses masuknya udara hanya diakibatkan oleh perbedaan temperatur (udara mengalir dari temperatur tinggi ke rendah), maka beban pertukaran udara yang terjadi adalah beban eksfiltrasi, atau panas hilang karena udara panas dari ruangan terbuang keluar. Sementara untuk konveksi paksa maka harus diperhitungkan jumlah rasio udara dingin yang masuk ke ruangan (beban ventilasi).
2.10 Beban Humidifikasi dan Dehumidifikasi
Beban humidifikasi dapat dihitung dari perubahan kelembapan absolut kondisi awal udara ke kondisi akhir udara . Gambar 2.10 merupakan salah satu tinjauan psikometrik perubahan kadar kelembapan absolut udara dari titik 1 (udara kering) ke titik 2 (udara lembab/basah).
T E K N I K R E F R I G E R A S I d a n T A T A U D A R A 21
Gambar 2.10 Tinjauan Psikrometri Proses Humidifikasi
Pada gambar tersebut besarnya beban humidifikasi dapat dihitung melalui persamaan berikut ,
H = ρ.V ( w2-w1 )...(2-18)
Dimana,
H = Beban humidifikasi/besar penguapan/besar pengembunan ( kg) ρ = Massa jenis udara pada keadaan awal (kg/m3)
V = Volume udara/ruangan (m3)
w2 = Kelembapan absolut keadaan akhir (kg/kg dry air)
w1 = Kelembapan absolut keadaan awal (kg/kg dry air)
