Senin, 18 Mei 2009

Psikometri dan Suhu
1. Prinsip Dasar Pengkondisian Udara
Untuk mencapai kenyamanan, kesehatan dan kesegaran hidup dalam rumah tinggal atau bangunan – bangunan bertingkat, khususnya di daerah beriklim tropis dengan udara yang panas dan tingkat kelembaban tinggi, diperlukan usaha untuk mendapatkan udara segar baik udara segar dari alam dan aliran udaran buatan. Udara yang nyaman mempunyai kecepatan tidak boleh lebih dari 5 km/jam dengan suhu/ temperatur kurang dari 30°C dan banyak mengandung O2.
Daerah di Indonesia kebanyakan kurang memberikan kenyamanan karena udaranya panas (23 -34°C), kotor (berdebu, berasap) dan angin tidak menentu, khususnya pada bangunan tinggi dimana angin mempunyai kecepatan tinggi. Karena keadaan alam yang demikian, maka diperlukan suatu cara untuk mendapatkan kenyamanan dengan menggunakan alat penyegaran udara (air condition).
Pengkondisian udara adalah perlakuan terhadap udara untuk mengatur suhu, kelembaban, kebersihan dan pendistribusiannya secara serentak guna mencapai kondisi nyaman yang diperlukan oleh orang yang berada di dalam suatu ruangan. Atau dapat didefinisikan suatu proses mendinginkan udara sehingga mencapai temperatur dan kelembaban yang ideal. Sistem pengkondisian udara pada umumnya dibagi menjadi 2 golongan utama :
• Pengkondisian udara untuk kenyamanan kerja
• Pengkondisian udara untuk industri
Sistem pengkondisian udara untuk industri dirancang untuk memperoleh suhu, kelembaban dan distribusi udara yang sesuai dengan yang dipersyaratkan oleh proses serta peralatan yang dipergunakan di dalam ruangan. Dengan adanya pengkondisian udara ini, diharapkan udara menjadi segar sehingga karyawan dapat bekerja dengan baik, pasien di rumah sakit menjadi lebih nyaman dan penghuni rumah tinggal menjadi nyaman
1.b. Komposisi utama sistem pengkondisian udara

Gambar 9.1. Sistem pengkondisian udara Gambar 9.1. memperlihatkan komponen utama dari skema sistem pengkondisian.
Komponen sistem pengkondisian udara adalah:
a. sistem pembangkit kalor, mesin refrigerasi, menara pendingin dan ketel uap
b. sistem pipa: pipa air dan pipa refrigerasi dan pompa
c. pengkondisian udara: saringan udara, pendingin udara, pemanas udara dan pelembab udara
d. sistem saluran udara: kipas dan saluran udara


Komponen AC yang dilalui sirkkulasi udara
• Fan (kipas udara) menggerakkan udara dari atau ke dalam ruangan. Udara yang dialirkan fan dapat berupa udara luar, udara ruangan atau gabungan dari udara luar dan udara ruangan. Jumlah aliran udara dan kecepatan udara harus diatur, agar memperoleh sirkulasi udara yang baik
• Supply Duct (saluran udara keluar): untuk saluran udara dingin dari fan ke dalam ruangan
• Supply out let (lubang keluar): untuk megatur arah aliran udara dari fan, sehingga udara terdistribusi ke seluruh ruangan. Untuk kenyamanan, jumlah out let turut menentukan
• Ruangan yang didinginkan: ruangan harus tertutup, sehingga udara dingin dalam ruangan tidak terbuang keluar dan udara luar tidak masuk ke dalam ruangan.

Gambar 9.2 Diagram sistem pengkondisian udara Prinsip pengkondisian udara adalah kondisi udara dalam ruangan dapat dalam keadaan sangat dingin, panas, lembab, kering, kecepatan udara tinggi atau tidak ada gerakan udara. Udara dingin digerakkan oleh Fan masuk reducting (saluran udara) dan melalui out let (lubang keluar) udara masuk ke dalam ruangan. Udara dari dalam ruangan kembali ke return out let (grile/ lubang isap) masuk ke ducting return (saluran kembali) dan melalui filter untuk pembersihan udara masuk melewati celah-celah/ permukaan coil evaporator (koil pendinginan) dan kembali digerakkan Fan (kipas udara).
2. Psikrometrik untuk Proses Air Conditioning
Psikometrik adalah ilmu yang mempelajari sifat-sifat termodinamika dari udara basah. Secara umum digunakan untuk mengilustrasikan dan menganalisis perubahan sifat termal dan karakteristik dari proses dan siklus sistem penyegaran udara (air conditioning). Diagram psikometrik adalah gambaran dari sifat-sifat termodinamika dari udara basah dan variasi proses sistem penyegaran udara dan siklus sistem penyegaran udara. Dari diagram psikometrik akan membantu dalam perhitungan dan menganalis kerja dan perpindahan energi dari proses dan siklus sistem penyegaran udara. Diagram psikrometrik ditunjukkan pada Gambar 9.3.

Gambar 9-3 Kurva Psikrometri
Proses yang terjadi pada udara dapat diganbarkan dalam bagan psikrometrik guna menjelaskan perubahan sifat-sifat udara yang penting seperti suhu, asio kelembaban dan entalpi dalm proses-proses tersebut. Beberapa proses dasar dapat ditunjukkan sebagai berikut
a. Proses Pemanasan dan pendinginan
Proses pemanasan dan pendinginan diartikan sebagai laju perpindahan kalor yang hanya disebabkan oleh perubahan suhu bola kering. Gambar 9.4. menunjukkan suatu perubahan suhu bola kering tanpa ada perubahan rasio kelembaban.
Gambar 9.4. Pemanasan dan pendinginan sensibel
b. Pelembaban adiabatik dan non adiabatik
Gambar 9.5. menunjukkan proses pelembaban yang dapat bersifat adiabatik (proses 1-2) atau dengan penambahan kalor (proses 1-3).
Gambar 9.5. Proses pelembaban udara
c. Pendinginan dan pengurangan kelembaban
Proses ini menurunkan suhu bola kering dan rasio kelembaban (Gambar 9.6). Proses ini terjadi pada koil pendingin atau alat penurun kelembaban.
Gambar 9.6. Pendinginan dan penurunan kelembaban
d. Pengurangan kelembaban kimiawi
Pada proses kimiawi (Gambar 9.7), uap air dari udara diserap atau diadsorbsi oleh suatu bahan higroskopik. Jika proses tersebut diberi penyekat kalor, sehingga entalpinya tetap, dan karena kelembabannya turun maka suhu udara tersebut harus naik.
Gambar 9.7. Proses penurunan kelembaban kimiawi
e. Pencampuran Udara
Campuran dua aliran udara adalah proses yang umum di dalam pengkondisian udara. Gambar 9.8 menunjukkan pencampuran udara antara w1 kg/detik udara dari keadaan 1 dengan w2 kg/detik udara dari keadaan 2. Hasilnya adalah kondisi 3, terlihat pada grafik psikrometrik dalam Gambar 9.9.
Gambar 9.8. Skema pencampuran udara

Gambar 9.9. Proses pencampuran udara pada kurva psikrometrik
Persamaan dasar untuk proses pencampuran ini adalah persamaan kesetimbangan energi dan keseimbangan massa. Persamaan keseimbangan energi adalah:

......................................................................................... 9-1

Dan persamaan kestimbangan massa air adalah:

......................................................................................... 9-2

Persamaan 9.1 dan 9.2 menunjukkan bahwa entalpi dan rasio kelembaban akhir adalah rata-rata dari entalpi dan rasio kelembaban udara saat masuk. Suatu pendekatan yang dilakukan oleh para ahli adalah bahwa suhu dan rasio kelembaban merupakan harga rata-rata udara masuk. Dengan pendekatan ini, titik yang terdapat pada grafik psikrometrik di atas menyatakan hasil dari suatu proses pencampuran yang terletak pada garis lurus yang menghubungkan titik-titik dari kondisi-kondisi pemasukan. Selanjutnya perbandingan jarak pada garis 1-3 dan 2-3 sama dengan perbandingan laju aliran w2 dan w1.
3. Perhitungan Beban Pendinginan
Tujuan utama sistem pengkondisian udara adalah mempertahankan keadaan udara didalam ruangan dan meliputi pengaturan temperatur, kelembaban relatif, kecepatan sirkulasi udara maupun kualitas udara. Sistem pengkondisian udara yang dipasang harus mempunyai kapasitas pendinginan yang tepat dan dapat dikendalikan sepanjang tahun. Kapasitas peralatan yang dapat diperhitungkan berdasarkan beban pendinginan setiap saat yang sebenarnya. Alat pengatur ditentukan berdasarkan kondisi yang diinginkan untuk mempertahankan selama beban puncak maupun sebagian. Beban puncak maupun sebagian tidak mungkin dapat diukur sehingga diperlukan prediksi melalui perhitungan yang mendekati keadaan yang sebenarnya.
Untuk maksud perkiraan tersebut diperlukan survei secara mendalam agar dapat dilakukan analisis yang teliti terhadap sumber-sumber beban pendinginan. Pemilihan peralatan yang ekonomis dan perancangan sistem yang tepat dapat dilakukan juga beban pendinginan sesaat yang sebenarnya dapat dihitung secara teliti.
Beban pendinginan sebenarnya adalah jumlah panas yang dipindahkan oleh sistem pengkondisian udara setiap hari. Beban pendinginan terdiri atas panas yang berasal dari ruang dan tambahan panas. Tambahan panas adalah jumlah panas setiap saat yang masuk kedalam ruang melalui kaca secara radiasi maupun melalui dinding akibat perbedaan temperatur. Pengaruh penyimpanan energi pada struktur bangunan perlu dipertimbangkan dalam perhitungan tambahan panas.
Perhitungan beban pendingin dapat diperoleh dari ASHRAE Handbook of Fundamentals. Tata cara perhitungan ini dapat menghasilkan sistem pengaturan udara yang terlalu besar yang mengakibatkan kurang efisien dalam pemakaian.
Dengan makin besarnya biaya-biaya pemakaian energi maka makin dirasa perlu mengadakan optimasi sistem pengaturan udara suatu gedung atau bangunan yang harus dihitung dari waktu kewaktu secara dinamis.

Gambar 9.10. Perhitungan beban pendinginan
Didalam kenyataannya kalor yang masuk kedalam gedung tidak tetap, karena faktor-faktor yang mempengaruhi kalor tersebut juga berubah-ubah. Sebagai contoh temperatur udara luar (lingkungan) nilainya merupakan fungsi waktu, yaitu maksimum disiang hari rendah dipagi dan sore hari, sedang minimumnya dimalam hari. Demikian pula kelengasan udara luar maupun radiasi surya yang mengenai dinding bangunan nilainya berubah terhadap waktu.
Untuk memperhitungkan pengaruh dari perubahan tersebut sangatlah sulit, bahkan mungkin tidak praktis untuk dihitung. Oleh karena itu untuk menentukan keadaan tak lunak (transien) akan dipilih faktor-faktor yang dominan. Disamping itu akan diperhatikan adanya absorbsi oleh struktur bangunan.
Dasar perhitungan beban pendinginan dilakukan dengan dua cara, yaitu:
• perhitungan beban kalor puncak untuk menetapkan besarnya instalasi
• perhitungan beban kalor sesaat, untuk mengetahui biaya operasi jangka pendek dan jangka panjang serta untuk mengetahui karakteristik dinamik dari instalasi yang bersangkutan.
Beban pendinginan merupakan jumlah panas yang dipindahkan oleh suatu sistem pengkondisian udara. Beban pendinginan terdiri dari panas yang berasal dari ruang pendingin dan tambahan panas dari bahan atau produk yang akan didinginkan. Tujuan perhitungan beban pendinginan adalah untuk menduga kapasitas mesin pendingin yang dibutuhkan untuk dapat mempertahankan keadaan optimal yang diinginkan dalam ruang.
Aspek-aspek fisik yang harus diperhatikan dalam perhitungan beban pendingin antara lain :
1. Orientasi gedung dengan mempertimbangkan pencahayaan dan pengaruh angin
2. Pengaruh emperan atau tirai jendela dan pantulan oleh tanah
3. Penggunaan ruang
4. Jumlah dan ukuran ruang
5. Beban dan ukuran semua bagian pembatas dinding
6. Jumlah dan aktivitas penghuni
7. Jumlah dan jenis lampu
8. Jumlah dan spesifikasi peralatan kerja
9. Udara infiltrasi dan ventilasi
Beban pendinginan suatu ruang berasal dari dua sumber, yaitu melalui sumber eksternal dan sumber internal.
a. Sumber panas eksternal antara lain :
• Radiasi surya yang ditransmisikan melaui kaca
• Radiasi surya yang mengenai dinding dan atap, dikonduksikan kedalam ruang dengan memperhitungkan efek penyimpangan melalui dinding
• Panas Konduksi dan konveksi melalui pintu dan kaca jendela akibat perbedaan temperatur.
• Panas karena infiltrasi oleh udara akibat pembukaan pintu dan melalui celah-celah jendela.
• Panas karena ventilasi.

b. Sumber panas internal antara lain :
• Panas karena penghuni
• Panas karena lampu dan peralatan listrik
• Panas yang ditimbulkan oleh peralatan lain
Beban pendinginan total merupakan jumlah beban pendinginan tiap ruang. Beban ruang tiap jam dipengaruhi oleh perubahan suhu udara luar, perubahan intensitas radiasi, surya dan efek penyimpanan panas pada struktur/dinding bagian luar bangunan gedung.
Dalam sistem pendingin dikenal dua macam panas atau kalor yaitu panas sensible (panas yang menyebabkan perubahan temperatur tanpa perubahan fase). Setiap sumber panas yang dapat menaikkan suhu ruangan ditandai dengan naiknya temperatur bola kering (Tdb) akan menambah beban panas sensible.
Panas laten yaitu : panas yang menyebabkan perubahan fase tanpa menyebabkan perubahan temperatur misalnya : kalor penguapan. Setiap sumber panas yang dapat menambah beban laten. Udara yang dimasukkan kedalam ruangan harus mempunyai kelembaban rendah agar dapat menyerap uap air (panas laten) dan temperatur yang rendah agar dapat menyerap panas dari berbagai sumber panas dalam ruangan (panas sensible), agar kondisi ruangan yang diinginkan dapat dipercepat.
Beban ini dapat diklasifikasikan sebagai berikut :
a. Penambahan beban sensible
• Transmisi panas melalui bahan bangunan, melewati atap, dinding, kaca, partisi, langit-langit dan lantai
• Radiasi sinar matahari
• Panas dari penerangan atau lampu-lampu
• Pancaran panas dari penghuni ruangan
• Panas dari peralatan tambahan dari ruangan
• Panas dari elektromotor
b. Penambahan panas laten
• Panas dari penghuni ruangan
• Panas dari peralatan ruangan
c. Ventilasi dan infiltrasi
• Penambahan panas sensible akibat perbedaan temperatur udara dalam dan luar
• Penambahan panas laten akibat kelembaban udara dalam dan luar
Beban pendinginan puncak (total heat load) adalah total panas yang harus diambil oleh suatu sistem pendingin. Secara umum terdiri dari
a. Panas konduksi (Q1)

Gambar 9.11. Skema perpindahan panas melalui dinding Beban panas yang melalui dinding disebut sebagai beban kebocoran dinding, yaitu banyaknya panas yang bocor menembus dinding ruang dari bagian luar ke dalam. Karena tidak ada insulasi yang sempurna, maka akan selalu ada beban panas yang berasal dari luar ke dalam ruangan, karena suhu di dalam ruangan lebih rendah dari pada suhu di luar ruangan. Gambar 9.11. menunjukkan skema perpindahan panas melalui dinding..
Panas yang masuk melalui dinding dan atas:

....................................................................................... 9-3
dimana Q = jumlah panas (W)
U = koefisien perpindahan panas total (W/m2 K)
A = luas permukaan (m2)
 (to-ti) = perbedaan suhu dalam dan luar ruang pendingin (K)
koefisien perpindahan panas total (U) dihitung dengan persamaan:

.......................................... 9-4

dimana x = tebal bahan insulasi (m)
k = konduktivitas termal bahan (W/m K)
h = koefisien perpindahan panas konveksi (W/m2 K)
b. Field heat (Q2)
Beban kalor yang dibawa oleh produk yang akan didinginkan atau disimpan:

..................................................................................... 9-5

dimana Q = jumlah panas (KJoule)
m = berat dari produk yang didinginkan (kg)
Cp= panas jenis dari produk di atas titik beku (KJoule/kg K)
ΔT= perubahan suhu produk (K)
c. Panas Respirasi (Q3)
Panas yang diperoleh dari produk sebagai akibat dari proses respirasi.

....................................................... 9-6
d. Beban lampu (Q4)

.................................................................................... 9-7
e. Service load (Q5)
Service load adalah panas lain yang timbul dalam proses operasi pendinginan seperti kipas, operator, udara luar ketika pintu dibuka, motor listrik dan panas infiltrasi dari penyekat dan rak pendingin. Diperkirakan besarnya adalah sekitar 10% dari total konduksi panas, field heat dan panas respirasi.
Contoh soal:
1. Suatu campuran udara-uap bersuhu bola kering 30 °C dan rasio kelembaban 0.015. Hitunglah pada dua tekanan barometrik yang berbeda, 85 dan 101 kPa:
a. entalpi udara campuran
b. suhu pengembunanrasio
2. Dalam suatu unit pengkondisian udara, dimasukkan 3.5 m3/detik udara dengan suhu 27°C bola kering, kelembaban relatip 50 persen dan tekanan atmosfir standar. Udara keluar dengan keadaan suhu bola kering 13°C dan kelembaban relatif 90 persen. Dengan menggunakan sifat-sifat udara yang terdapat dalam kurva psikrometrik:
a. hitung kapasitas refrigerasi dengan satuan kilowatt
b. tentukan laju pemisahan air dan udara
3. Suatu aliran udara luar dicampur dengan aliran udara balik dalam suatu sistem pengkondisian udara yang bekerja pada tekanan 101 kPa. Laju aliran udara luar 2 kg/detik bersuhu bola kering 35°C dan suhu bola basah 25°C. Laju udara balik 3 kg/detik dengan suhu 24°C dan kelembaban relatif 50 persen. Tentukan:
a. entalpi udara campuran
b. rasio kelembaban udara campuran
c. suhu bola kering udara campuran yang ditentukan dari sifat-sifat yang ditunjukkan dalam bagian a dan b
d. suhu bola kering dengan mengukur suhu bola kering rata-rata arus masuk
4. Udara di dalam suatu ruangan bersuhu 30 oC dan RH 80%. Ukuran ruangan adalah 2 m x 3 m x 3 m. Dengan menggunakan diagram psikrometri tentukan:
• Suhu bola basah ruangan.
• Suhu titik embun ruangan.
• Kelembaban mutlak ruangan.
• Tekanan uap air di dalam ruangan.
• Jumlah panas yang harus dipindahkan dari ruangan tersebut (hint. Tentukan volume jenis berdasarkan suhu rata-rata udara)
Test Formatip
1. Dapat dipahami apabila kelembaban mutlak di dalam ruang pendingin lebih rendah daripada kelembaban mutlak lingkungan. Akan tetapi, dapatkah anda jelaskan mengapa kelembaban relatif (RH) dalam ruang pendingin dapat mempunyai nilai yang lebih rendah daripada RH lingkungan? (Gunakan skema bagan psikrometrik)
2. Diketahui udara di titik 1 mempunyai kondisi suhu (bola kering): 35oC dengan RH: 60% sedangkan udara di titik 2 mempunyai kondisi kondisi suhu (bola kering): 22oC dengan RH: 90%. Dengan laju aliran masing-masing 2 kg/detik (dari titik 1) dan 3 kg/detik (dari titik 2) keduanya bercampur di titik 3. Hitunglah suhu (bola kering) dan RH di titik 3 dengan:


• menggunakan diagram psikrometri, dan gambarkan sketsa pencampuran tersebut
• menggunakan rumus pencampuran udara.
3. Bila udara dengan kondisi Tdb = 30oC dan RH=70% didinginkan sampai kondisi jenuh, dengan dua cara berikut:
• Didinginkan pada kelembaban mutlak konstan
• Didinginkan secara adiabatik
Berapa suhu udara setelah pendinginan pada (a) dan (b) ?
4. Jika udara yang bersuhu 30oC dengan RH 60%,
• Didinginkan secara adiabatis sampai RH 90%, tentukan suhu udara bola kering, bola basah dan kelembaban mutlak dan perubahan entalpi
• Didinginkan pada kelembaban mutlak yang konstan sampai kondisi RH 90%, tentukan suhu bola kering, suhu bola basah dan juga perubahan entalpi
5. Suhu udara yang masuk dalam suatu unit pendingin udara (AC) adalah 27°C bola kering, RH 50% dan debit 3.5m3/detik. Sedangkan udara yang keluar bersuhu 13°C dan RH 90%. Dengan menggunakan sifat-sifat udara yang terdapat dalam bagan psikrometrik, hitung:
• kapasitas pendinginan (kilowatt)
• laju pemisahan air dari udara (kg/detik)
6. Diketahui beban panas sensibel dan laten dalam ruang pendingin single zone secara berturut-turut adalah 60 dan 6 kW. Ruang tersebut dijaga dalam suhu 18oC dengan RH 50%. Kondisi udara lingkungan adalah suhu 30oC dengan RH =70%. Untuk keperluan ventilasi digunakan campuran udara lingkungan dengan udara resirkulasi dengan perbandingan 1:4. Tentukan kondisi udara sebelum melalui koil (evaporator) dan suhu udara setelah melalui koil.
7. Jika perolehan (beban) panas dalam suatu ruang yang menggunakan pengkondisian udara zone tunggal adalah sebagai berikut: panas sensibel 60 kW dan panas laten 5 kW. Kondisi udara yang diinginkan dari ruangan tersebut adalah 25oC dan RH 60%, sedangkan kondisi udara luar adalah 35oC dan RH 60%. Misalnya syarat ventilasi untuk ruangan tersebut adalah: udara luar : udara resirkulasi = 1 : 7. Tentukan: (a) suhu udara masuk koil pendingin dan (b) suhu udara meninggalkan koil pendingin.

Senin, 06 April 2009

KOMPONEN - KOMPONEN POKOK REFRIGRASI
Operasi refrigerasi butuh suatu mesin yang disebut dengan refrigerator. Refrigerator merupakan kumpulan serangkaian peralatan, seperti:
1. Kompressor.
2. Kondensor.
3. Akumulator.
4. Mesin ekspansi / katup ekspansi.
5. Evaporator.

1. Kompressor
Kompressor adalah alat yang digunakan untuk menghisap uap refrigerant dan mengkompresinya sehingga tekanan uap refrigerant naik sampai ke tekanan yang diperlukan untuk pengembunan (kondensasi) uap regrigerant di dalam kondensor.

Kompressor ini digerakkan oleh sumber tenaga dari mesin penggerak, seperti:
• Motor listrik
• Motor bakar
• Diesel
• Mesin uap
• Turbin gas
Pada kompressor, berlaku persamaan neraca energi;

Karena kompressi, fluida kerja (uap refrigerant) terkompressi menjadi naik entalpinya (H2 > H ), sehingga dapat dikatakan energi dari sumber digunakan untuk menaikkan entalpi fluida kerja.

2. Kondensor
Kondensor merupakan alat penukar panas yang berguna untuk mendinginkan uap refrigerant dari kompressor agar dapat mengembun menjadi cairan. Pada saat pengembunan ini, refrigerant mengeluarkan sejumlah kalori (panas pengembunan) yang mana panas ini diterima oleh media pendingin di dalam kondensor.

3. Akumulator
Merupakan alat yang berguna untuk mengumpulkan cairan refrigerant yang berasal dari kondensor. Dengan adanya alat ini akan memudahkan pengaturan stock dari total refrigerant.

4. Mesin Ekspansi atau Katup Ekspansi
Mesin atau katup ekspansi ini berfungsi untuk menurunkan tekanan dari cairan refrigerant sebelum masuk ke evaporator, sehingga akan memudahkan refrigerant menguap di evaporator dan menyerap kalori (panas) dari media yang didinginkan.

5. Evaporator
Juga merupakan alat penukar panas. Refrigerant cair dengan tekanan rendah setelah proses ekspansi, diuapkan dalam alat ini. Untuk penguapan refrigerant cair ini tentunya diperlukan sejumlah kalori, yang mana diambil dari media yang akan didinginkan oleh sistem refrigerasi. Misalnya pada mesin Air Conditioning (AC), media yang didinginkan adalah udara di dalam ruangan (kamar). Begitu pula pada kulkas, media yang didinginkan adalah ruangan dalam kulkas dan segala sesuatu yang berada dalam kulkas. Uap refrigerant yang terbentuk di evaporator langsung dihisap oleh kompressor, demikian seterusnya mengulangi langkah pertama tadi sehingga membentuk suatu siklus, yang disebut dengan siklus refrigerasi.
chiller room/freezer
Ruang pendingin dengan ukuran dan suhu sesuai kebutuhan

Radiator

Radiator
Radiator dengan ukuran dan medium yang berbeda beda

coils

coils
untuk penggantian condenser maupun AHU

plate heat exchanger

plate heat exchanger
dengan berbagai ukuran sesuai kebutuhan

Komponen - Komponen Refrigasi

KOMPRESOR

REFRIGERASI

Refrigeration Compressor Performance Test Stand atau disebut juga Alat Uji Kinerja Kompresor Mesin Pendingin merupakan alat uji yang ada di laboratorium/bengkel refrigerasi Akademi Perikanan Sorong. Alat ini merupakan bantuan dari pemerintah Cina kepada Indonesia, lebih khusus lagi kepada Akademi Perikanan Sorong. Alat ini dapat digunakan antara lain :

  1. Untuk mengetahui komposisi sistem sirkulasi refrigerasi pada suatu mesin pendingin.
  2. Untuk mengukur kinerja suatu kompresor mesin pendingin, antara lain : kapasitas refrigerasi, daya kompresor dan lain-lain.
  3. Untuk menganalisa faktor-faktor yang mempengaruhi kinerja kompresor suatu mesin pendingin.

Dengan menggunakan alat uji ini kita bisa menganalisa kinerja suatu kompresor mesin pendingin dengan merubah-ubah beban pendinginan pada evaporator dan bukaan katup ekspansi. Pada alat ini beban pendinginan pada evaporator adalah air yang dipanaskan oleh heater.

Komponen-Komponen Alat Uji

Alat ini terdiri dari beberapa komponen, antara lain : kompresor, kondensor, receiver, filter drier, katup ekspansi, evaporator, dan komponen-komponen lain yang melengkapi yaitu heater dan pompa air. Selain komponen-komponen tersebut, pada alat uji ini juga dilengkapi dengan katup searah, alat ukur tekanan sisi hisap dan sisi buang kompresor, alat ukur tegangan pada kompresor dan heater, alat ukur arus pada kompresor dan heater, alat ukur temperatur, dan alat ukur debit aliran air. Pada alat uji ini juga terdapat komponen kontrol yaitu High Pressure Control (HPC) dan Low Pressure Control (LPC).

  1. Kompresor

Kompresor mempunyai fungsi untuk menghisap bahan pendingin (refrigeran) kemudian memampatkan bahan pendingin tersebut sehingga bahan pendingin tersebut mempunyai tekanan dan temperatur yang tinggi. Jenis kompresor yang digunakan pada alat uji ini adalah kompresor jenis rotari.

  1. Kondensor

Kondensor merupakan tempat untuk melepas kalor dari bahan pendingin ke media pendingin. Pada kondesor terjadi proses pengembunan bahan pendingin karena lepasnya kalor dari bahan pendingin ke media pendingin. Bahan pendingin setelah melewati kondensor akan berubah menjadi cair dengan tekanan yang masih tinggi. Tipe kondensor yang digunakan pada alat ini adalah kondensor dengan pendinginan air, jadi air digunakan sebagai media pendingin. Air sebagai pendingin kondensor disirkulasikan dengan menggunakan pompa air.

  1. Receiver

Receiver digunakan untuk menampung sementara waktu bahan pendingin yang mengembun di dalam kondensor sebelum masuk ke katup ekspansi. Disamping itu, receiver juga berfungsi untuk menampung bahan pendingin dari mesin pendingin pada waktu mesin direparasi atau berhenti bekerja untuk suatu jangka waktu lama.

  1. Filter Drier

Filter drier digunakan untuk menyaring kotoran yang mungkin terbawa di dalam bahan pendingin yang bersirkulasi dan menghilangkan uap air dari bahan pendingin sebelum masuk katup ekspansi. Kotoran tersebut dapat mengendap atau menempel di katup ekspansi dan katu hisap atau katup buang kompresor, sehingga dapat mengganggu kerja kompresor dan merusak bantalan dan penyekat poros.

  1. Katup ekspansi

Katup ekspansi dipergunakan untuk mengekspansikan secara adiabatik cairan bahan pendingin yang bertekanan tinggi sampai mencapai tingkat keadaan tekanan dan temperatur rendah. Selain itu katup ekspansi mengatur pemasukan refrigeran sesuai dengan beban pendinginan yang harus dilayani oleh evaporator. Katup ekspansi yang digunakan pada alat ini adalah katup ekspansi manual.

  1. Evaporator

Evaporator merupakan tempat untuk menyerap kalor dari produk untuk menguapkan bahan pendingin. Pada evaporator terjadi proses penguapan bahan pendingin, karena bahan pendingin tersebut menyerap kalor dari produk, sehingga ketika keluar dari evaporator bahan bahan pendingin berubah fase menjadi uap bertekanan dan bertemperatur rendah. Produk pada alat uji ini yang kalornya diserap oleh bahan pendingin adalah air.

  1. Pompa air

Pompa air berfungsi untuk mesirkulasikan air di dalam kondensor dan di dalam evaporator.

  1. Pemanas

Pemanas digunakan untuk memanaskan air sebelum masuk evaporator. Air yang dipanaskan tersebut berfungsi sebagai variasi beban pendinginan pada evaporator.

  1. Katup searah

Katup searah berfungsi untuk mencegah terjadinya aliran balik pada sistem.

Siklus Pendinginan Pada Alat UjiGambar Skema Alat Uji Kinerja Kompresor Mesin Pendingin

Keterangan gambar :

1. Kompresor 2. Kondensor 3. Receiver 4. Filter Drier 5. Titik pengukuran temperatur sebelum katup ekspansi 6. Katup ekspansi 7. Evaporator 8. Titik pengukuran temperatur sisi hisap kompresor 9. Alat ukur tekanan sisi hisap kompresor 10. Katup searah pada sisi hisap kompresor 11. Katup searah pada sisi buang kompresor 12. Alat ukur tekanan sisi buang kompresor 13. Titik pengukuran temperatur sisi buang kompresor 14. Titik pengukuran temperatur setelah katup ekspansi 15. Pompa air pada evaporator 16. Tangki air pemanas 17. Alat ukur debit air 18. Katup pengatur 19. Titik pengukuran temperatur sebelum evaporator 20. Titik pengukuran temperatur setelah evaporator 21. Pompa air pendingin kondensor 22. Alat ukur debit air 23. Katup pengatur 24. Titik pengukuran temperatur sebelum kondensor 25. Titik pengukuran temperatur setelah kondensor 26 dan 27. Bak air 28. Katup buang

Siklus pendinginan pada alat uji ini dimulai dari kompresor (1) menghisap bahan pendingin kemudian memampatkan bahan pendingin tersebut hingga bahan pendingin tersebut bertekanan dan bertemperatur tinggi. Bahan pendingin keluar dari kompresor dalam bentuk uap dengan tekanan dan temperatur yang tinggi dan mengalir menuju kondensor (2). Ketika melewati kondensor, bahan pendingin bertemu dengan air pendingin yang temperaturnya lebih rendah, sehingga bahan pendingin melepas kalor ke air pendingin tersebut. Oleh karena bahan pendingin melepas kalor ke air pendingin, maka bahan pendingin tersebut mengalami pengembunan dan keluar dari kondensor dalam bentuk cair dengan tekanan yang tinggi. Setelah dari kondensor, bahan pendingin mengalir ke receiver (3). Di dalam receiver, bahan pendingin ditampung sementara sebelum masuk ke katup ekspansi. Dari receiver bahan pendingin mengalir ke filter drier (4) untuk disaring dan diserap uap air yang terkandung dalam bahan pendingin. Keluar dari filter drier bahan pendingin mengalir menuju ke katup eksapansi (6). Ketika melewati katup ekspansi, bahan pendingin dicekik (dithrottle), sehingga bahan pendingin mengalami penurunan tekanan dan temperatur. Bahan pendingin yang keluar dari katup ekspansi berwujud campuran cair dan uap dengan tekanan dan temperatur rendah. Setelah keluar dari katup ekspansi, bahan pendingin mengalir ke evaporator (7). Di evaporator bahan pendingin bertemu dengan air yang merupakan produk dengan temperatur lebih tinggi dari bahan pendingin tersebut, sehingga bahan pendingin tersebut menyerap kalor dari air. Dengan penyerapan kalor tersebut maka bahan pendingin akan menguap, sehingga bahan pendingin keluar dari evaporator dalam bentuk uap dengan tekanan dan temperatur rendah. Bahan pendingin yang keluar dari evaporator akan kembali dihisap oleh kompresor dan siklus akan berulang. Bahan pendingin yang bersirkulasi di dalam sistem alat uji ini adalah freon R-12.

Pengoperasian Alat Uji

Untuk mengoperasikan alat uji ini ada beberapa langkah yang harus dilakukan, yaitu :

A. Menghidupkan alat uji

1. Isi air ke dalam bak air untuk evaporator (26) dan bak air untuk kondensor (27) dengan ketinggian kurang lebih 2/3 bak.

2. Hidupkan power supply.

3. Hidupkan pompa air untuk sirkulasi di kondensor dan pompa air untuk sirkulasi di evaporator.

4. Atur alat ukur debit air untuk sesuai dengan debit air yang diperlukan.

5. Setelah air mengalir dari evaporator dan kondensor, hidupkan kompresor.

6. Atur katup ekspansi manual dan pastikan bahwa tekanan sisi hisap kompresor mencapai efek refrigerasi optimal.

7. Hidupkan pemanas dan atur temperatur pemanasan air di evaporator.

B. Mematikan alat uji

1. Matikan pemanas.

2. Tutup katup ekspansi.

3. Matikan kompresor.

4. Matikan pompa air sirkulasi evaporator dan pompa air sirkulasi kondensor.

5. Matikan power supply.

Komponen - Komponen Refrigasi

mengenal komponen-komponen utama sebuah sistem refrigerasi mekanik

1.Kondenser
Kondenser adalah komponen di mana terjadi proses perubahan fasa refrigeran, dari fasa uap menjadi fasa cair. Dari proses kondensasi (pengembunan) yang terjadi di dalamnya itulah maka komponen ini mendapatkan namanya. Proses kondensasi akan berlangsung apabila refrigeran dapat melepaskan kalor yang dikandungnya. Kalor tersebut dilepaskan dan dibuang ke lingkungan. Agar kalor dapat lepas ke lingkungan, maka suhu kondensasi (Tkd) harus lebih tinggi dari suhu lingkungan (Tling). Karena refrigeran adalah zat yang sangat mudah menguap, maka agar dapat dia dikondensasikan haruslah dibuat bertekanan tinggi. Maka, kondenser adalah bagian di mana refrigeran

bertekanan tinggi (Pkd = high pressure–HP).

II.4.2. Piranti ekspansi(expansiondevice–EXD)

Piranti ini berfungsi seperti sebuah gerbang yang mengatur banyaknya refrigeran cair yang boleh mengalir dari kondenser ke evaporator. Oleh sebab itu piranti ini sering juga dinamakan refrigerant flow controller. Dalam berbagai buku teks Termodinamika, proses yang berlangsung dalam piranti ini biasanya disebut throttling process. Besarnya laju aliran refrigeran merupakan salah satu faktor yang menentukan besarnya kapasitas refrigerasi. Untuk sistem refrigerasi yang kecil, maka laju aliran refrigeran yang diperlukan juga kecil saja. Sebaliknya unit atau sistem refrigerasi yang besar akan mempunyai laju aliran refrigeran yang besar pula. Terdapat beberapa jenis piranti ekspansi. Di bawah ini diterakan beberapa di antaranya.

a. Pipa kapiler (capillary tube CT).

Berupa pipa kecil dari tembaga dengan lubang berdiameter sekitar 1 mm, dengan panjang yang disesuaikan dengan keperluannya hingga beberapa meter. Pada berbagai unit refrigerasi yang menggunakannya pipa ini biasanya diuntai agar terlindung dari kerusakan dan ringkas penempatannya. Lubang saluran yang sempit dan panjangnya pipa kapiler ini merupakan hambatan bagi aliran refrigeran yang melintasinya; hambatan itulah yang membatasi besarnya aliran itu. Pipa kapiler ini menghasilkan aliran yang konstan.

b. Katup ekspansi tangan (hand/manual expansion valve – HEV).

Adalah pengatur aliran yang berupa katup atau keran biasa, yang dioperasikan untuk mengatur bukaannya secara manual.


c. Katup ekspansi termostatik (Thermostatic expansion valve – TEV).

Pada piranti ini terdapat bagian yang dapat bekerja secara termostatik, yaitu mempunyai sensor suhu yang dilekatkan pada bagian keluaran evaporator. Perubahan suhu yang terjadi pada keluaran evaporator itu menjadi indikator besar-kecilnya beban refrigerasi. Variasi suhu itu dimanfaatkan untuk mengatur bukaan TEV, sehingga besarnya laju aliran melintasinya juga menjadi terkontrol.

d. Katup pelampung (float valve FV).

Piranti ekspansi jenis ini biasanya dirangkaikan dengan evaporator jenis ‘genangan’ (flooded evaporator, wet evaporator). Ketinggian muka (level) cairan dalam tandon (reservoir) cairan evaporator menjadi pendorong pelampung yang menjadi

pengatur besarnya bukaan katup.

3. Evaporator (evaporator – EV)

Evaporator adalah komponen di mana cairan refrigeran yang masuk ke dalamnya akan menguap. Proses penguapan (evaporation) itu terjadi karena cairan refrigeran menyerap kalor, yaitu yang merupakan beban refrigerasi sistem. Terdapat dua jenis

Evaporator yaitu:

· Evaporator ekspansi langsung (direct/dry expansion type - DX).

Pada evaporator ini terdapat bagian, yaitu di bagian keluarannya, yang dirancang selalu terjaga ‘kering’, artinya di bagian itu refrigeran yang berfasa cair telah habis menguap sebelum terhisap keluar ke saluran masuk kompresor.

· Evaporator genangan (flooded/wet expansion type).

Pada evaporator jenis ini seluruh permukaan bagian dalam evaporator selalu dibanjiri, atau bersentuhan, dengan refrigeran yang berbentuk cair. Terdapat sebuah tandon (reservoir, low pressure receiver), di mana cairan refrigeran terkumpul, dan dari bagian atas tandon tersebut uap refrigeran yang terbentuk dalam evaporator tersebut dihisap masuk ke kompresor.

4. Kompresor (compressor – CP)

Kompresor adalah komponen yang merupakan jantung dari sistem refrigerasi. Kompresor bekerja menghisap uap refrigeran dari evaporator dan mendorongnya dengan cara kompresi agar mengalir masuk ke kondenser. Karena kompresor mengalirkan refrigeran sementara piranti ekspansi membatasi alirannya, maka di antara kedua komponen itu terbangkitkan perbedaan tekanan, yaitu: di kondenser tekanan refrigeran menjadi tinggi (high pressure – HP), sedangkan di evaporator tekanan refrigeran menjadi rendah (low pressure – LP).

II.5. Diagram Siklus Kompresi Uap

Sistem pendingin siklus kompresi uap merupakan daur yang terbanyak digunakan dalam daur refrigerasi, pada daur ini terjadi proses kompresi (1 ke 2), pengembunan( 2 ke 3), ekspansi (3 ke 4) dan penguapan (4 ke 1)

Kompresi mengisap uap refrigeran dari sisi keluar evaporator, tekanan dan temperatur diusahakan tetap rendah agar refrigeran senantiasa berada dalam fase gas.

Didalam kompresor, uap refrigeran ditekan (dikompresi) sehingga tekanan dan temperatur tinggi. Energi yang diperlukan untuk kompresi diberikan oleh motor listrik atau penggerak mula lainnya. Jadi, dalam proses kompresi energi diberikan kepada uap refrigeran. Pada waktu uap refrigeran dihisap masuk ke dalam kompresor, temperature masih rendah akan tetapi selama proses kompresi berlangsung, temperatur dan tekanan naik. Setelah proses kompresi, uap refrigeran (fluida kerja) mengalami proses kondensasi pada kondensor. Uap refrigeran yang bertekanan dan bertemperatur tinggi pada akhir kompresi dapat dicairkan dengan media pendinginnya fluida air atau udara. Dengan kata lain, uap refrigeran memberikan panasnya (kalor laten pengembunan) kepada air pendingin atau udara pendingin melalui dinding kondensor.

Karena air atau udarapendingin menyerap panas dari refrigeran, maka temperaturnya menjadi lebih tinggi pada waktu keluar dari kondensor. Selama refrigeran mengalami perubahan dari fase gas (uap) ke fase cair, tekanan dan temperatur konstan, oleh karena itu pada proses ini refrigeran mengeluarkan energi dalam bentuk panas.

Senin, 05 Januari 2009