bab 3-4. siklus kompresi uap

8/17/2019 Bab 3-4. Siklus Kompresi Uap

1/29

BAB 3-4. SIKLUS KOMPRESI UAP

Tujuan instruksional khusus

Mahasiswa mampu menjelaskan prinsip kerja sistem pendingin kompresi uap dan menganalisa

performansi mesin pendingin kompresi uap. Pokok bahasan ini mencakup siklus Carnot dansiklus pendinginan, analisis kinerja mesin pendingin, hingga pada penggunaan diagram Molier

dan Tabel Uap refrigeran. Kebanyakan siklus refrigerasi yang diaplikasikan di lapangan adalahsiklus kompresi uap.

. !iklus Carnot

!alah satu jenis mesin refrigerasi yang umum digunakan pada "aman sekarang adalah jenis

kompresi uap. Mesin pendingin jenis ini bekerja secara mekanik dan perpindahan panas

dilakukan dengan memanfaatkan sifat refrigeran yang berubah dari fase cair ke fase gas #uap$dan kembali ke fase cair secara berulang%ulang. &efrigeran mendidih pada suhu yang jauh lebih

rendah dibandingkan air pada tekanan yang sama. Misalnya, amonia yang sering digunakansebagai refrigeran, pada tekanan ' atmosfir #'('.) kPa$ dapat mendidih pada suhu %)) oC. !uhutitik didih refrigeran dapat diubah dengan cara mengubah tekanannya, misalnya, untuk

menaikkan suhu titik didih amonia menjadi ( oC, tekanan harus dinaikkan menjadi *+.-

kPa.Keragaan suatu siklus refrigerasi umumnya dinyatakan dalam berbagai terminologi, sepertiton refrigerasi, koefisien tampilan, dan efisiensi refrigerasi. !atu ton refrigerasi didefinisikan

sebagai kapasitas pendinginan yang diserap oleh satu ton es untuk menjadi cair selama +* jam,

yaitu ')- / #+(( 0tu1menit$ .2stilah ton refrigerasi umum digunakan untuk mesin pendingin

berkapasitas besar.

0erasal dari standar yang digunakan, yaitu panas yang diserap oleh ' ton #+((( lb$ es saat

mencair selama +* jam. Karena panas laten pencairan es adalah '** 0tu1lb, maka panas yangdiserap #+((( lb 3 '** 0tu1lb$1#+* jam 3 4( menit$ adalah +(( 0tu1menit.

!iklus Carnot adalah siklus termodinamik ideal yang mampu%balik, yang pada mulanyadigunakan sebagai standar terhadap kemungkinan maksimum kon5ersi energi panas ke energi

mekanik. 6alam bentuk sebaliknya, juga digunakan sebagai standar penampilan maksimum

suatu alat pendingin. !iklus Carnot tidak mungkin diterapkan karena tidak mungkinmendapatkan suatu siklus yang mutlak mampu%balik di alam nyata, tetapi dapat dianggap

sebagai kriteria pembatas untuk siklus%siklus lainnya.

!iklus Carnot berlangsung dengan suatu urut%urutan yang terdiri atas * proses yang mampu%

balik, yaitu dua proses adiabatik dan dua proses isotermik. 7ambar )%' menunjukkan bagaimanasiklus tenaga Carnot bekerja secara sederhana pada sistem gas di dalam piston, sedangkan

7ambar )%+ menunjukkan proses%proses siklus Carnot yang dipetakan pada diagram p%5 dan

diagram T%s.


2/29

7ambar )%'. !iklus Carnot7ambar )%+. !iklus Carnot pada diagram p%5

dan T%s

Ke empat proses tersebut adalah 8

Proses '%+ 8 Kompresi gas secara adiabatik hingga mencapai suhu tinggi T9

Proses +%) 8 :kspansi gas secara isotermik pada suhu T9 sambil menerima energi sebesar ;9dari lingkungan #reservoir $ bersuhu tinggi #T9$

Proses )%* 8 :kspansi gas secara adiabatik hingga mencapai suhu rendah TC

Proses *%' 8 Kompresi gas secara isotermik hingga mencapai kondisi awalnya sambil melepas

energi sebesar ;C ke lingkungan #reservoir $ bersuhu rendah #TC$

Kerja yang terjadi selama proses%proses tersebut ditunjukkan dengan luasan di bawah kur5a proses pada diagram p%5. Pada proses '%+ dan *%' kerja diberikan pada sistem untuk melakukan

kompresi, sedangkan pada proses +%) dan )%* dilepas oleh gas untuk melakukan pengembangan#ekspansi$. 6engan demikian, wilayah yang dibatasi oleh keempat kur5a tersebut merupakan

kerja bersih yang terjadi #dilepas oleh sistem$ selama proses dalam satu siklus.

!iklus Carnot yang bekerja sebagai mesin panas mempunyai efisiensi8


3/29

......... )%'

dimana TC dan T9 adalah suhu dalam satuan kel5in dan s adalah entropi. !ubskrip


4/29

Tujuan #+$ dan #)$ didasarkan pada siklus Carnot terbalik dan berbeda hanya pada hasil akhir

yang diinginkan. Proses yang berlangsung pada siklus pendinginan dan siklus pompa panas pada

prinsipnya sama dan hanya berbeda pada tujuan akhir proses. Pada siklus pendinginan yangmenjadi tujuan adalah mendapatkan suhu yang lebih rendah dari lingkungannya, sebaliknya pada

siklus pompa panas yang menjadi tujuan akhir adalah memperoleh suhu yang lebih tinggi dari

lingkungannya.

Penampilan mesin pendingin dan pompa panas umumnya dinyatakan dalam koefisien penampilan #coefficient of performance, COP $. Koefisien penampilan #coefficient of

performance, cop$ telah digunakan sebagai alat pengukur keefektifan suatu alat dan didefinisikan

sebagai perbandingan antara hasil akhir yang diperoleh dengan kerja bersih yang harusdiberikan. 0erdasarkan 7ambar )%+, cop mesin pendinginan adalah,

......... )%+

untuk pompa panas,

......... )%)

dan untuk mesin panas,

......... )%*

Meskipun siklus Carnot sangat efisien bekerja di antara dua sumber panas tertentu dan sangat berguna sebagai kriteria bagi siklus yang bekerja secara sempurna, terdapat kelemahan yang

sangat jelas jika gas digunakan sebagai refrigeran. Kelemahan%kelemahan tersebut antara lain

adalah 8

'. Terjadinya tekanan yang sangat tinggi dan 5olume yang sangat besar karena kenaikan

tekanan terjadi saat berlangsungnya kompresi isentropik serta saat proses pelepasan panas

secara isotermal.

+. Proses pindah panas dengan menggunakan gas, yaitu media yang mempunyai kapasitas panas tertentu, tidak mungkin diperoleh di dalam praktek.

). 6iagram p%5 siklus yang bekerja dengan menggunakan gas sangat sempit sehingga

sedikit ke%tak%mampubalikan di dalam proses tertentu akan mengakibatkan peningkatan

kerja yang dilakukan yang sangat besar dan merupakan bagian terbesar kerja bersih siklustersebut.


5/29

Koefisien tampilan menyatakan keefektifan suatu sistem pendingin, yang merupakan

perbandingan antara efek pendinginan bermanfaat terhadap energi bersih yang harus disediakan

dari luar untuk mendapatkan efek pendinginan tersebut.

......... )%-

:fisiensi refrigerasi menunjukkan kedekatan sistem atau siklus pendingin tersebut dengan siklusideal yang mampu%balik, yaitu siklus Carnot.

......... )%4

B. Siklus Pendinginan Teoritis an !"ata

!iklus pendinginan kompresi uap ditunjukkan

pada 7ambar )%). Proses '%+ adalah kompresi,

+%) adalah kondensasi, )%* adalah ekspansi, dan*%' adalah e5aporasi.

7ambar )%). !iklus refrigerasi kompresi uap

!iklus pendinginan kompresi uap teoritis, sebagaimana yang umum digunakan, ditunjukkan pada

7ambar )%* dalam sistem koordinat p-V, T-s dan p-h, dimana tanda nomor proses sama dengan

pada 7ambar )%-. Proses kompresi yang berlangsung pada jalur '%+ disebut kompresi basah,dimana refrigeran yang masuk ke% dan keluar dari kompresor adalah refrigeran kering dan jenuh

#derajat kering uap ? '$. Proses kompresi dapat juga terjadi pada jalur '@%+@ yang disebut dengankompresi basah karena refrigeran yang masuk ke kompresor masih mengandung fase cair#derajat kering A '$ dan keluar dari kompresor dalam keadaan kering dan jenuh. Meskipun

koefisien penampilan #cop$ sedikit lebih rendah, pendinginan dengan kompresi kering lebih

sering digunakan dengan alasan kompresor akan lebih aman karena tidak terjadi kemungkinanmasuknya refrigeran cair yang dapat mempengaruhi kerja kompresor. Pada proses kompresi

kering, uap refrigeran yang meninggalkan kompresor dalam keadaan panas%lanjut # superheat $


6/29

sehingga kelebihan panas tersebut harus dibuang di kondensor pada tekanan tetap #tekanan

kondensor$ dan suhu tetap sebelum dikondensasi menjadi cairan refrigeran #proses +%+@$.

Proses kompresi dianggap berlangsung secara isentropik karena lebih mendekati keadaansesungguhnya, meskipun secara teoritis kompresi isotermal lebih disukai karena membutuhkan

kerja yang lebih kecil. Kerja pada proses pencekikan #throtling $ seharusnya dapat didaur%ulang,akan tetapi karena tidak ekonomis jarang dilakukan.

Perbandingan antara siklus kompresi uap teoritis #siklus '%+@%+@@%)%*@%'$ dengan siklus Carnotterbalik #siklus '%+%)%*%'$ ditunjukkan dalam diagram T%s pada 7ambar )%4. !eperti terlihat

pada bagian yang diarsir di dalam gambar, terdapat tiga luasan yang merupakan perbedaan antara

siklus kompresi uap teoritis dengan siklus Carnot terbalik. =uasan +%+@%+@@ menunjukkan penambahan kerja yang harus diberikan ke kompresor serta tambahan panas yang harus dilepas

di kondensor sebagai akibat kompresi yang tidak isotermal. =uasan )%)@%*%) menunjukkan

tambahan kerja ke siklus akibat kerja pencekikan yang tidak didaur%ulang. =uasan *%sa%sb%*@%*

menunjukkan kehilangan efek pendinginan sebagai akibat dari peningkatan entropi karena proses

pencekikan. Masih terdapat perbedaan%perbedaan lain antara siklus kompresi uap teoritik dannyata, akan tetapi karena nilainya tidak terlalu besar masih dapat diabaikan dari perhitungan.

Keragaan suatu siklus refrigerasi umumnya dinyatakan dalam berbagai terminologi, seperti ton

refrigerasi, koefisien tampilan, dan efisiensi refrigerasi. !atu ton refrigerasi didefinisikansebagai kapasitas pendinginan yang diserap oleh satu ton es untuk menjadi cair selama +* jam,

yaitu ')- / #+(( 0tu1menit$ . 2stilah ton refrigerasi umum digunakan untuk mesin pendingin

berkapasitas besar.

C. nalisis Kinerja Mesin Pendingin

nalisa terhadap siklus pendinginan kompresi uap dapat dilakukan dengan menggunakan7ambar )%. !ebagaimana telah dijelaskan di atas, terjadi * proses yang membentuk satu siklus

kompresi uap dan terjadi berulang%ulang. Proses dan perubahan keadaan pada setiap proses yangterjadi adalah 8


7/29

Proses '%+ #kompresi$ 8 7as refrigeran

yang keluar dari e5aporator masuk dan

dikempa pada kompresor sehinggamenghasilkan gas refrigeran dengan

tekanan dan suhu yang lebih tinggi. !uhutinggi merupakan akibat dari proses

kompresi isentropik.

Proses +%) #kondensasi$ 8 7as refrigeran

bertekanan dan bersuhu tinggi

dikondensasi dan menghasilkan refrigerancair jenuh. Proses yang terjadi adalah

pelepasan panas ke lingkungan. Proses

kondensasi bekerja pada tekanan tetap.

Pada awal proses suhu gas refrigeran

sedikit mengalami penurunan, selanjutnyaterjadi perubahan fase gas menjadi cair

pada suhu tetap.

Proses )%* #pencekikan$ 8 Tekanan cairanrefrigeran diturunkan dengan

menggunakan katup cekik #eBpansion

5al5e$. !aat terjadi penurunan tekanan, juga terjadi penurunan suhu dan

peningkatan mutu gas refrigeran, sebab

dengan penurunan tekanan dan suhu

sebagian refrigeran cair berubah menjadigas.

Proses *%' #penguapan$ 8 Proses

penguapan terjadi pada suhu sama,dimana hanya terjadi perubahan fase

refrigeran cair menjadi gas. Panas laten

penguapan diambil dari lingkungansehingga terjadi pendinginan lingkungan.

0esarnya pendinginan yang terjadi

dinyatakan dalam efek pendinginan #ton

refrigerasi$.

7ambar )%. nalisis siklus pendinginan kompresiuap

!etiap proses yang terjadi sepanjang siklus dinyatakan dalam besaran%besaran yang dapatditentukan secara matematik. Pada 0ab Termodinamika Pendinginan telah ditunjukkan bahwa

untuk proses tekanan tetap, seperti terjadi pada proses e5aporasi dan kondensasi dalam mesin

pendingin kompresi uap, dQ = dh. 6engan demikian, panas yang diserap dan digunakan untukmenguapkan refrigeran adalah8


8/29

............................................................)%

dan panas yang di lepas untuk kondensasi refrigeran adalah,

Qkond = h2 - h3 ......................................... )%

>uga telah diketahui bahwa pada proses pencekikan #ekspansi$ tidak dilakukan kerja, sehingga

entalpi refrigeran yang masuk dan keluar dari katup ekspansi adalah sama #h' ? h+$. Kualitas

uap refrigeran setalah melalui katup cekik menjadi,

............................................................)%

!esuai dengan kaidah kekekalan energi, panas yang dilepas pada kondensor harus sama dengan

panas yang diserap pada e5aporator ditambah dengan eki5alen panas dari kerja kompresi, yaitu 8

............................................................)%'(

6engan memasukkan persamaan D)%E hingga D)%E ke persamaan D)%'(E diperoleh kerjakompresi sebesar,

komp = h2 - h! .......................................... )%''

dalam hal ini, dianggap tidak terjadi pengambilan dan pelepasan panas dari dan ke lingkungan

selama proses kompresi. 0erikut ini adalah beberapa istilah yang umum digunakan dalam ilmu pendinginan dan besarannya dalam persamaan matematik.

"fek pendinginan, jumlah panas yang diserap oleh refrigeran pada saat melalui e5aporator.

!elain panas laten penguapan, efek pendinginan juga mencakup panas yang diserap akibat

terjadinya pemanasan lanjut.

Ton pendinginan #ton of refrigeration$ adalah laju penyerapan panas di e5aporator, sama dengan

+(( 0tu1min #)-' /$. =aju aliran refrigeran yang dibutuhkan per ton pendinginan adalah laju

penyerapan panas #/$ per ton pendinginan dibagi dengan efek pendinginan,

............................................................)%'+


9/29

Tenaga kompresi teoritis per ton pendinginan untuk proses kompresi adalah perkalian antara

kerja kompresi dengan laju aliran refrigeran per ton pendinginan, yaitu 8

............................................................)%')

>ika yang terjadi adalah kompresi politropik, tenaga kompresi per ton pendinginan adalah,

............................................................)%'*

Pada kompresi isentropik, n = g = cp#cv . >ika silinder kompresor mempunyai jaket penutup,

sejumlah panas harus dilepaskan ke sistem pendingin kompresor, yang besarnya 8

............................................................)%'-

Tenaga kompresi aktual $n%ata& dapat didekati dengan menggunakan nilai n yang sebenarnya

#dengan menggunakan tekanan nyata silinder$, dan dengan memasukkan faktor efisiensi mekanik

kompresor. :fisiensi mekanik adalah perbandingan antara tenaga yang ditunjukkan oleh silinder

kompresor dengan tenaga yang dibutuhkan untuk menggerakkan kompresor.

'oefisien penampilan mesin pendingin siklus kompresi uap dengan kompresi isentropik adalah,

............................................................)%'4

Panas yang dilepaskan melalui kondensor per ton pendinginan, meliputi panas laten, panas akibat

pemanasan lanjut, dan panas yang berasal dari refrigeran cair, yaitu 8

............................................................)%'

6isamping itu, siklus kompresi uap nyata juga berbeda dalam beberapa hal dengan siklus

kompresi uap teoritis, seperti 8

#'$ Proses '%+ #kompresi$, sering dianggap berlangsung secara insentropik, akan tetapi dapat

berlangsung tidak isentropik dan tidak juga politropik. Meskipun berlangsung secara isentropik,


10/29

dimana dianggap tidak terjadi pertukaran panas antara refrigeran dengan dinding kompresor,

pada kenyataannya suhu dinding silinder kompresor bisa lebih tinggi dari suhu gas refrigeran

yang masuk dan lebih rendah dari suhu gas yang keluar dari kompresor sehingga menyebabkan perpindahan panas antara dinding kompresor dengan gas refrigeran.

#+$ !elama proses +%), refrigeran cair mengalami pendinginan lanjut sebelum memasuki katupcekik.

#)$ Pada proses *%', uap refrigeran yang meninggalkan e5aporator mengalami pemanasan lanjutsebelum memasuki kompresor. Pemanasan lanjut tersebut dapat disebabkan oleh jenis

pengendali katup cekik yang digunakan, dimana penyerapan panas dapat terjadi pada jalur antara

e5aporator dan kompresor.

#*$ Terjadi kehilangan tekanan sepanjang pipa tempat mengalirnya refrigeran.

Penentuan nilai%nilai tersebut di atas dapat dilakukan dengan menggunakan dua alat, yaitu

diagram molier #diagram p%h$ dan tabel keadaan refrigeran yang bersangkutan. Pengenalan dan penggunaan kedua alat tersebut dijelaskan berikut

. Penggunaan iagra# Molier

Tekanan dan entalpi refrigeran mengalami perubahan pada saat melalui berbagai komponenmesin pendingin. Pada e5aporator dan kondensor, entalpi berubah sementara tekanan tetap.

Pada kompresor terjadi perubahan entalpi bersama%sama dengan perubahan tekanan, sedangkan

pada katup ekspansi terjadi perubahan tekanan dengan entalpi tetap. 0erdasarkan sifat%sifat diatas, telah dikembangkan suatu diagram tekanan%entalpi #diagram molier$ yang dapat digunakan

untuk analisa sistem pendinginan kompresi uap.

Konstruksi diagram mollier untuk refrigeran

&%'+ditunjukkan pada 7ambar )%. !umbu

mendatar adalah entalpi sedangkan sumbutegak adalah tekanan, sehingga garis%garis

mendatar menunjukkan tekanan sama

sedangkan garis%garis tegak menunjukkanentalpi sama. 7aris melengkung dari kiri

bawah ke kanan atas hingga titik kritis adalah

garis cair (enuh.

6i sebelah kiri garis cair jenuh refrigeran berada pada keadaan cair super-dingin atau

cair terkondensasi. Pada garis jenuh refrigeran

berada pada keadaan keseimbangan dengannilai mutu uap ( #nol$, artinya seluruh

refrigeran berada pada keadaan cair. !emakin

ke kanan garis cair jenuh nilai mutu uap


11/29

7ambar )%. 6iagram Mollier

refrigeran semakin besar hingga mencapai

nilai ' #satu$ pada garis uap (enuh, yaitu garis

melengkung dari kanan bawah ke kiri atasmencapai titik kritis.

6i sebelah kanan garis uap jenuh, refrigeran

berada pada keadaan uap super-panas. 7aris

suhu sama ditunjukkan dengan pola khususseperti pada penggalan garis yang

dihubungkan dengan huruf


12/29

antara garis penguapan garis uap jenuhsedangkan nilai h+ merupakan entalpi pada

perpotongan antara garis pengembunandengan garis entropi #s$.

!iklus yang bekerja dengan pendinginan

lanjut disajikan pada 7ambar )%'(. 6i dalam

kondensor gas refrigeran diembunkan hinggaseluruhnya menjadi refrigeran cair #mencapai

garis cair jenuh$. Pada proses pendinginan

lanjut, terjadi pelepasan panas yang lebih

besar dari pada yang dibutuhkan untukkondensasi sehingga suhu refrigeran cair

yang keluar dari kondensor lebih rendah dari

suhu pengembunan Tk dan berada padakeadaan cair super%dingin #cair terkompresi$.

>ika proses lain di dalam siklus sama dengan

proses pada siklus ideal, pendinginan lanjut

sebesar GT #selisih antara suhu refrigeran cair jenuh Tk dengan suhu refrigeran keluar dari

kondensor T@$ dapat menyebabkan

peningkatan efek pendinginan sebesar Gh ? h@% h) . GT dalam hal ini sering disebut sebagai

derajat pendinginan lanjut atau derajat super%

dingin.

7ambar )%'(. !iklus nyata #"a$

!iklus yang bekerja dengan pemanasan lanjut disajikan pada 7ambar )%''. Pemanasan lanjut

terjadi pada e5aporator. Pada e5aporator terjadi penyerapan panas yang digunakan untukmenguapkan refrigeran cair yang keluar dari katup cekik pada suhu Te hingga seluruh refrigeran

menjadi uap. Pada proses pemanasan lanjut, panas yang diserap lebih besar dari pada yang

dibutuhkan untuk penguapan dan kelebihan tersebut digunakan untuk meningkatkan suhu uap,


13/29

sehingga uap yang keluar dari e5aporator berada pada keadaan uap super%panas. >ika proses lain

di dalam siklus sama dengan proses pada siklus ideal, pemanasan lanjut sebesar GT #selisih

antara suhu refrigeran keluar dari e5aporator dengan suhu uap jenuh Te $ dapat menyebabkan peningkatan efek pendinginan sebesar Gh ? h' % h@. GT dalam hal ini sering disebut sebagai

derajat pemanasan lanjut atau derajat super%panas. Proses pemanasan lanjut sering juga disebut

dengan proses kompresi kering karena refrigeran yang masuk ke kompresor seluruhnya dalamkeadaan uap #mutu uap ? '$. Proses kompresi )asah terjadi jika refrigeran yang keluar dari

e5aporator dan masuk ke kompresor belum seluruhnya menjadi uap #mutu uap A '$ akibat dari

kurangnya panas yang dapat diserap oleh e5aporator

:. Penggunaan Tabel Properti &efrigeran

Pemecahan nyata masalah%masalah termodinamika, khususnya pendinginan, dapat

disederhanakan dengan menggunakan diagram atau tabel sifat termodinamik. Keberadaan "at

dan peralihannya dapat dianalisa dengan menggunakan diagram. 7ambar 2%) #a$ adalah diagram

tekanan-volume, #b$ diagram suhu-entropi, dan #c$ diagram tekanan-entalpi, yang

keseluruhannya adalah untuk jenis refrigeran yang mengkerut pada saat pembekuan. Padaseluruh diagram tersebut, kur5a yang membatasi wilayah fase "at ditunjukkan dengan sistem

penomoran yang sama. 7aris jenuh cair


14/29

dimana "at dapat berada pada ketiga fase, padat, cair, dan uap, dalam keseimbangan. 6i bawah

suhu titik triple, panas yang dibutuhkan untuk mengubah "at dari fase padat langsung ke fase uap

disebut panas laten sublimasi. Pada suhu titik triple, panas yang dibutuhkan untuk mengubah "atdari fase padat menjadi cair #sepanjang +%)$ disebut panas laten pencairan, dan di atas suhu

tersebut, panas yang dibutuhkan untuk mengubah "at dari fase cair ke uap disebut panas latent

penguapan.

Untuk keperluan teknik status "at dapat lebih mudah ditentukan dengan menggunakan tabel sifattermodinamik "at. Tabel untuk air sering disebut dengan Tabel Uap #!team Table$. Tabel sifat

termodinamik air dan beberapa "at yang umum digunakan sebagai refrigeran diberikan pada

=ampiran. Cara pembacaan Tabel Uap dijelaskan sebagai berikut.

• Tabel sifat termodinamik berisi nilai%nilai untuk suhu #T$ tekanan #p$, 5olume jenis #5$,

panas dalam #u$, entalpi #h$ dan entropi #s$.

• Tabel sifat termodinamik terdiri atas tabel jenuh #=ampiran$, tabel super panas

#=ampiran$ dan tabel super dingin #=ampiran$.

• Tabel jenuh # saturated $ dapat dibaca melalui dua cara, yaitu melalui suhu #=ampiran$ dan

melalui tekanan #=ampiran$. Filai%nilai pada tabel ini menunjukkan status "ata padakondisi jenuh yaitu berada pada garis lengkung pada 7ambar 2%). Tabel jenuh berisi nilai

sifat pada keadaan terdapat dua fase #cair dan uap$ dalam keseimbangan. !ifat 5, u, h dan

s mempunyai subskrip


15/29

• Tabel super panas # superheated $ memberi nilai%nilai sifat "at dalam fase uap yang

mendapat pemanasan lanjut #sebelah kanan garis melengkung cembung ke kanan pada

7ambar 2%)$. Pembacaan tabel super panas dapat dilakukan jika + nilai sifat diketahui,misalnya tekanan dan suhu. Filai Tsat yang dicantumkan berdekatan dengan nilai

tekanan menunjukkan suhu jenuh yang bersesuaian dengan tekanan tersebut. Pada tabel

super panas diberikan nilai sifat pada tekanan tertentu dan suhu lebih besar atau samadengan suhu jenuh yang bersesuaian dengan tekanan tersebut.

• Tabel super dingin # su)cooled atau compressed liuid $ memberi nilai sifat "at dalam fase

cair yang mendapat pendinginan lanjut atau mendapat tekanan lanjut #sebelah kiri garis

melengkung cembung ke kiri pada 7ambar 2%)$. Pembacaan tabel super dingin sama

dengan tabel super panas, kecuali nilai yang tercantum adalah pada tekanan tertentu dansuhu lebih rendah atau sama dengan suhu jenuh yang bersesuaian dengan tekanan

tersebut.

Pembacaan nilai sifat refrigeran atau "at lain dapat dilakukan dengan cara yang sama dengan

menggunakan tabel yang bersesuaian.

Contoh soal )%+ 8

ap air )erada pada silinder dengan kondisi a4al 3.+ 5Pa dan 3++ oC $status !&. 6ir terse)ut

didinginkan pada volume tetap hingga mencapai suhu 2++ oC $status 2&. 7elan(utn%a dikempa

pada kondisi isotermal hingga tekanan mencapai 2.8 5pa $status 3&. $a& 9am)arkan proses terse)ut pada diagram T-v dan diagram p-v.

$)& Tentukan volume (enis pada status !,2,3, dan mutu uap pada status 2.

$a%a& /

#a$ 6engan menggunakan tabel uap diketahui bahwa !uhu T' #)(( oC$ lebih besar dari suhu jenuh pada tekanan p' #).( MPa$ yaitu +)). oC, sehingga status ' berada pada wilayah super

panas. Pendinginan pada kondisi 5olume jenis tetap mengikuti proses yang tegak lurus dengan

sumbu datar


16/29

lat lain yang dapat digunakan untuk menentukan sifat refrigeran selama siklus pendinginanadalah tabel keadaan refrigeran. Tabel keadaan refrigeran mempunyai struktur yang sama dengan

Tabel Uap untuk air. Tabel tersebut mempunyai ) bentuk yaitu tabel jenuh # saturated $, tabel

super%dingin #compressed liuid $, dan tabel super%panas # superheated as$. Penentuan sifatrefrigeran dilakukan dengan memperhatikan keadaan refrigeran pada titik yang ingin ditentukan

sebagaimana diterangkan di atas. !ifat refrigeran yang berada di sepanjang garis jenuh #garis

jenuh cair dan garis jenuh uap$ pada diagram molier ditentukan dengan menggunakan tabel

jenuh. Tabel jenuh dapat digunakan jika salah satu sifat refrigeran #suhu, tekanan, entalpi,entropi, 5olume jenis$ diketahui. >ika refrigeran berada di antara kedua garis jenuh tersebut,

maka sifat refrigeran ditentukan dengan menggunakan nilai mutu uap seperti dijelaskan pada

bagian terdahulu.

!ifat refrigeran dalam keadaan cair super%dingin #berada di sebelah kiri garis cair jenuh$ditentukan dengan menggunakan tabel super%dingin, sedangkan sifat refrigeran dalam keadaan

uap super panas #di sebelah kanan garis uap jenuh$ ditentukan dengan menggunakan tabel super%

panas. Penggunaan tabel super%dingin dan tabel super%panas harus memperhatikan derajat super%dingin atau derajat super%panas refrigeran yang bersangkutan.

!J= =T29F

'. !etengah kilogram amonia cair jenuh dikembangkan melalui katup cekik dari tekanan

kondensor '+.+- kg1cm+ ke tekanan e5aporator

+.- kg1cm+. Tentukan 8 a. perubahan 5olume jenis yang terjadi

b. mutu uap amonia yang keluar dari katup cekik

+. >ika refrigeran pada soal no.' mengalami pendinginan lanjut sebesar ) oC, tentukan mutu uap

amonia yang keluar dari katup cekik


17/29

). !uatu mesin pendingin yang menggunakan amonia sebagai refrigeran bekerja pada suhu

pengembunan )( oC dan suhu penguapan %+( oC. >ika terjadi siklus ideal, tentukan 8

a. efek pendinginan b. laju aliran massa amonia #dalam kg1menit per ton pendinginan$

c. langkah piston per menit per ton pendinginan

d. kebutuhan tenaga #9p$ per ton pendinginan e. CJP

f. panas yang dilepaskan dari kondensor per menit per ton pendinginan.

*. !uatu sistem pembekuan pangan membutuhkan kapasitas sebesar +( ton pendinginan pada

suhu e5aporator %)- oC dan suhu kondensor ++ oC. &efrigeran yang digunakan adalah reon ++dan mengalami pendinginan lanjut sebesar ) oC saat keluar dari kondensor serta pemanasan

lanjut sebesar * oC saat keluar dari e5aporator. Proses kompresi yang terjadi adalah isentropik.

Kompresor yang digunakan mempunyai 4 silinder dengan stroke sama dengan )ore dan bekerja pada '-(( rpm. Tentukan 8

a. efek pendinginan

b. laju aliran massa refrigeran per menit c. langkah piston teoritik per menit

d. tenaga teoritik #9p$

e. CJP

f. panas yang dilepas dari kondensor

-. !atu kilogram refrigeran '+ dikembangkan melalui katup cekik dari tekanan '( bar menjadi *

bar. Tentukan a$ mutu uap refrigeran pada akhir proses, b$ perubahan 5olume jenis, dan c$ mutu

uap akhir jika refrigeran tersebut mengalami pendinginan lanjut '( oC.

4. 0uatlah suatu bentuk umum keseimbangan energi antara refrigeran cair pada keadaan diam di

recei5er dengan refrigeran yang memasuki katup ekspansi. baikan gesekan pada pipa.

. !uatu mesin pendingin kompresi uap dengan refrigeran &%++ beroperasi pada suhu e5aporasi L

+( oC dan suhu kondensasi )- oC.

a. Tentukan suhu refrigeran yang memasuki kondensor

b. Tentukan debit aliran yang diperlukan untuk mendapatkan kapasitas pendinginan + tonrefrigerasi #' ton ref.?')- /$.

c. 9itung CJP mesin tersebut

Test 'or#ati(

'. !ebuah sistem pendingin dengan siklus kompresi uap standar yang menggunakan refrigeran

tipe &%++ diketahui mempunyai suhu kondensasi )-oC. pabila setelah melalui katup ekspansitekanannya turun sebesar )).*- kPa, dan jika diketahui laju aliran refrigeran sebesar (.)'- kg1s

tentukan8


18/29

• !uhu proses e5aporasi

• Kebutuhan daya kompresi dan kapasitas refrigerasi yang dihasilkan #dalam k/$.

• CJP dari sistem

+. !ebuah sistem pendingin dengan siklus kompresi uap standar yang menggunakan refrigeran

tipe amonia diketahui beroperasi pada suhu kondensasi )*oC dan suhu e5aporasi %)( oC. >ikadiketahui laju aliran refrigeran sebesar (.) kg1s, dan diasumsikan bahwa kompresor bekerja

secara adiabatik, tentukan8

• Kapasitas refrigerasi yang dihasilkan

• Tekanan hisap dan tekanan buang kompresor

• !uhu refrigeran yang keluar dari kompresor

• Kebutuhan daya kompresi.

• CJP

PU!TK

lan, 9. Cromer. ''. Physics or The !ciences. !econd edition, 2ntenational !tudent :dition,

Mc 7raw%9ill 2nternational 0ook Company, Tokyo.6ossat, &.>. ''. Principles of &efrigeration. >ohn /illey and !ons, Few ork.

9utchinson, ./. '-. Thermodynamics of 9eat Power !ystems. dison%/esley.=ee, >. and !ears, ./. '4*. Thermodynamics. dison /esley Publishing Co., Massachusets.Moran, M.>., and 9.F. !hapiro. '. undamentals of :ngineering Thermodynamics, >ohn

/iley N !ons. F.. U!

!toker /. dan >ones, >./, '. &efrigeration and ir Condition. Mc7raw%9ill 0ook

Company. Tokyo.

00 -. &:&27:&F

Tujuan 2nstruksional Khusus

Mahasiswa mampu menjelaskan jenis%jenis refrigerant dan mampu melakukan pemilihanrefrigerant yang tepat. Cakupan dalam pokok bahasan ini meliputi refrigeran primer dan

sekunder, sifat termofisik berbagai refrigeran, perbandingan atribut lingkungan dan atribut

kinerja refigeran.

. Pendahuluan


19/29

&efrigeran adalah fluida kerja yang bersirkulasi dalam siklus refrigerasi. &efrigeran merupakan

komponen terpenting siklus refrigerasi karena refrigeran yang menimbulkan efek pendinginan

dan pemanasan pada mesin refrigerasi. !9&: #+((-$ mendefinisikan refrigeran sebagaifluida kerja di dalam mesin refrigerasi, pengkondisian udara, dan sistem pompa kalor. &efrigeran

menyerap panas dari satu lokasi dan membuangnya ke lokasi yang lain, biasanya melalui

mekanisme e5aporasi dan kondensasi.

Calm #+((+$ membagi perkembangan

refrigeran dalam ) periode8 Periode pertama,

')(%an hingga ')(%an, dengan kriteriarefrigeran


20/29

refrigeran utama yang dijadwalkan untuk dihapuskan masing%masing pada tahun '4 dan +()(

untuk negara%negara maju #United Fation :n5ironment Programme, +((($. !edangkan untuk

negara%negara berkembang, kedua refrigeran utama tersebut masing%masing dijadwalkan untukdihapus # phased-out $ pada tahun +('( #CCs$ dan +(*( #9CCs$ #Powell, +((+$. Pada tahun

', Protokol Kyoto mengatur pembatasan dan pengurangan gas%gas penyebab rumah kaca,

termasuk 9Cs #United Fation ramework Con5ention on Climate Change, +((-$.

Powell #+((+$ menerangkan beberapa syarat yang harus dimiliki oleh refrigeran pengganti,

yakni8

'. Memiliki sifat%sifat termodinamika yang berdekatan dengan refrigeran yang hendakdigantikannya, utamanya pada tekanan maksimum operasi refrigeran baru yang

diharapkan tidak terlalu jauh berbeda dibandingkan dengan tekanan refrigeran lama yang

ber%klorin.

+. Tidak mudah terbakar.

). Tidak beracun.

*. 0isa bercampur #misci)le$ dengan pelumas yang umum digunakan dalam mesin

refrigerasi.

-. !etiap refrigeran CC hendaknya digantikan oleh satu jenis refrigeran ramah lingkungan.

!etelah periode CCs, &++ #9CC$ merupakan refrigeran yang paling banyak digunakan didalam mesin refrigerasi dan pengkondisian udara. !aat ini beberapa perusahaan pembuat mesin%

mesin refrigerasi masih menggunakan refrigeran &++ dalam produk%produk mereka. Meski

refrigeran ini, termasuk juga refrigeran jenis 9CCs lainnya, dijadwalkan untuk dihapuskan pada tahun +()( #untuk negara maju$, namun beberapa negara :ropa telah mencanangkan jadwalyang lebih progresif, misalnya !wedia telah melarang penggunaan &++ dan 9CCs lainnya pada

mesin refrigerasi baru sejak tahun ', sedangkan 6enmark dan >erman mengijinkan

penggunaan 9CCs pada mesin%mesin baru hanya hingga )' 6esember ' #Kruse, +((($.

Protokol Montreal memaksa para peneliti dan industri refrigerasi membuat refrigeran sintetis

baru, 9Cs #9ydro luoro Carbons$ untuk menggantikan refrigeran lama yang ber%klorin yangdituduh menjadi penyebab rusaknya lapisan o"on. /eatherhead dan ndersen #+((4$

mengemukakan bahwa sejak tahun terakhir, penipisan kolom lapisan o"on tidak terjadi lagi.

Kedua peneliti ini meyakini akan terjadinya pemulihan lapisan o"on. Meski demikian, keduanya

tidak secara jelas merujuk turunnya penggunaan "at perusak o"on sebagai penyebab pulihnyalapisan o"on. Powell #+((+$ menyebutkan bahwa adanya kerjasama yang sangat baik antara

produser refrigeran dan perusahaan pengguna refrigeran telah memungkinkan terjadinya transisi

mulus dari era penggunaan CCs secara besar%besaran di '4 hingga penghapusan dan penggantiannya dengan &')*a di tahun '4. 0anyak kalangan menyebutkan bahwa Protokol

Montreal adalah salah satu perjanjian internasional di bidang lingkungan yang paling berhasil

diterapkan.


21/29

!aat ini, 9CCs #yang pada dasarnyamerupakan pengganti transisional untuk CCs$

telah memiliki + kandidat pengganti, yakni

&*'( #campuran dengan sifat mendekati"eotrop$ dan &*(C #campuran a"eotrop$

#Kruse, +((($. 9idrokarbon Propana #&+($

juga berpotensi menjadi pengganti &++ #Kruse,

+((($. &*(C merupakan campuran antara&)+1'+-1')+a dengan komposisi +)1+-1-+,

sedangkan &*'( adalah campuran &)+1'+-

dengan komposisi -(1-( #!9&:, +((-$.

!aat ini, beberapa perusahaan terkemuka di bidang refrigerasi dan pengkonsian udara telah

menggunakan &*'( dalam produk mereka.

7ambar -%+. Kulkas dengan refrigeran non CC

>ika Protokol Montreal dan Kyoto dilaksanakan secara penuh dan konsisten, maka secara umum

pada saat ini belum ada pilihan refrigeran komersial selain refrigeran alami. Meskipun perlu

dicatat bahwa baru%baru ini terdapat produsen refrigeran yang mengklaim keberhasilannya

membuat refrigeran yang tidak merusak o"on dan tidak menimbulkan pemanasan global#!9&:, +((4$. 0eberapa refrigeran alami yang sudah digunakan pada mesin refrigerasi

adalah8 amonia #F9)$, hidrokarbon #9C$, karbondioksida #CJ+$, air, dan udara #&iffat dkk.,

'$. Kata


22/29

membuat sistem tersebut aman dan terbukti dapat digunakan dalam skala luas masih perlu

dikembangkan lebih lanjut.

&efrigeran yang digunakan dalam sistem kompresi uap dikelompokkan menjadi refrigeran primer. !edangkan jika fluida digunakan untuk memindahkan panas, maka fluida ini disebut

sebagai refrigeran sekunder. Penggunaan refrigeran saat ini merupakan isu penting menyangkut pemanasan global. Pada bab ini, akan dijelaskan jenis refrigeran, sifat, dan penggunaannya saat

ini.

0. &efrigeran Primer

&efrigeran primer adalah refrigeran yang digunakan pada sistem kompresi uap. &efrigeran yang

digunakan pada sistem pendinginan kompresi uap harus mempunyai mempunyai sifat%sifat

kimia, fisika, termodinamika tertentu yang sesuai dengan kondisi penggunaan

'. >enis &efrigeran

a. 7olongan 9alokarbon

&efrigeran golongn halokarbon adalah jenis refrigeran yang umum digunakan. &efrigeran jenis

ini meliputi refrigeran yang terdiri dari satu atau lebih dari tiga jenis ion golongan halogen

#klorin, fluorin, dan bromin$. 0eberapa jenis refrigeran halokarbon yang umum digunakandisajikan pada Tabel '.

Tabel '. >enis refrigeran halokarbon

Fomor refrigeran Fama kimia &umus kimia

''

'+

')

++*(

'')

''-

Trikloromonofluorometan

6iklorodifluorometan

Monoklorotrifluorometan

MonoklorodifluorometanMetil klorida

Triklorotrifluoroetan

6iklorotetrafluoroetan

CCl)

CCl++

CCl)

C9Cl+C9)Cl

CCl+CCl+

CCl+CCl+

!istem penomoran golongan halokarbon adalah sebagai berikut8 nomor pertama dari sebelah

kanan menunjukkan jumlah atom florin pada senyawa, nomor kedua dari kanan menunjukkansatu nilai lebih banyak dari jumlah atau, hidogren pada senyawa dan tiga digit dari kanan

menunjukkan satu nilai lebih sedikit dari jumlah atom karbon.

b. !enyawa 2norganik.


23/29

walnya, saat pendinginan hanya digunakan untuk tujuan khusus, hanya amoniak dan karbon

dioksida yang dapat digunakan sebagai refrogeran. !aat pendinginan mulai dikenalkan pada

masyarakat, sulfur dioksida, metil klorida dan metilen klorida digunkan karena sesuai dengankompresor sentrifugal. Metilrn klorida dan karbon dioksida, karena faktor keamanannya

digunakan untuk sistem pengkondisian udara #C$. !emua refrigeran ini, selain amonia, tidak

digunakan lagi, kecuali pada sistem yang lama. monia mempunyai sifat termal yang baik, danmasih digunakan pada lapangan es skating.

c. !enyawa 9idrokarbon

0anyak senyawa hidrokarbon yang digunakan sebagai refrigeran, umumnya digunakan pada

industri minyak bumi, seperti metana, etana, propana, etilen, dan isobutilen. Kesemuanya

flamma)le dan eksplosif. 6igolongkan sedikit beracun karena mengandung efek bius pada

tingkat tertentu. :tana, metana, dan etilen digunakan pada pendinginan suhu ekstra rendah.

9idrokarbon sebagai refrigerant dalam sistem refrigerasi telah dikenal sejak tahun '+(%an,

sebelum refrigerant sintetik dikenal. 2lmuwan yang tercatat sebagai promotor hidrokarbonsebagai refrigerant antara lain =inde #''4$ dan 2lmuwan 6unia lbert :instein #'+($.

9idrokarbon kembali diperhitungkan sebagai alternatif pengganti CC, setelah aspek lingkungan

mengemuka, dan timbulnya permasalahan dalam peralihan dari CC ke 9C, dikarenakan perlu

adanya penyesuaian perangkat keras, pelumas, serta perlakuan khusus dalam operasional penggunaan bahan 9C 8 &%')*a ini.

6emikian sulitnya perlakuan &%')*a sebagai pengganti &%'+ serta masih memiliki dampak

7lobal /arming Potential #7/P$, bahkan 7reenpeace suatu =!M di >erman yang sebelumnyagencar mendorong peralihan &%'+ ke &%')*a, kemudian beralih memperomosikan penggunaan

hidrokarbon sebagai refrigeran, seperti 7TH%Technology yang telah populer di daratan :ropa.

Penggunaan refrigeran hidrokarbon terus meluas ke berbagai negara di kawasan sia Pasific,dan. dewasa ini telah banyak dikenal berbagai merek refrigerant yang dihasilkan oleh berbagainegara, seperti yang berasal dari negara 8 2nggeris, Perancis, >erman, 0elanda, Kanada, ustralia,

merika, Korea, dan lain%lain, termasuk 2ndonesia.

2ndonesia sebagai negara yang memiliki cadangan gas alam dan minyak bumi, disamping pemanfaatan sebagai bahan bakar, juga memiliki potensi sebagai negara yang dapat

berkecimpung dalam hal refrigerant hidrokarbon maupun produk%produk ramah lingkungan

berbasis hidrokarbon lainnya seperti 8 erosol propellant, foaming agent, sol5ent, dan lain%lain.Produk refrigerant hidrokarbon MU!2 CJJ= merupakan refrigerant hidrokarbon yang sudah

diproduksi di dalam negeri dengan beberapa grade


24/29

• MC%'+ dan MC%')* sebagai pengganti

refrigerant &%'+ dan &%')*a

MC%'+ dan MC%')* merupakancampuran propane dan i%butane dengan

kandungan butane serendah mungkinagar tidak menggangu proses

kondensasi pada sistem pendingin.&efrigerant ini digunakan pada

kendaraan bermotor, kulkas dan

dispenser

• MC%++ sebagai pengganti refrigerant &%

++ MC%++ digunakan untuk pendingin

ruangan1C jenis !plit, window

maupun central. &efrigerant ini

memerlukan kandungan propane yangsangat tinggi yaitu , wt dengan

impuritis butane dan olefin yang

serendah mungkin atau mendekati nolagar kinerja sistem pendingin berjalan

optimal.

• MC%4(( sebagai refrigerant 4((a MC%

4(( mempunyai kandungan i%butaneyang sangat tinggi1dominan atau lebih

besar dari - wt dengan kandungan

propane seminim mungkin. &efrigerant4((a saat ini digunakan sebagai media

pendingin pada kulkas, yang

beroperasi pada tekanan rendah. Kedepan prospek refrigerant ini sangat

cerah karena kecenderungan

penggunaannya tinggi.

7ambar -%). &efrigeran hydrocarbon #Musicool$ buatan Pertamina

d. "eotrop

!enyawa a"eotrop adalah suatu campuran yang tak dapat dipisahkan menjadi senyawa penyusunnya dengan cara distilasi. !enyawa ini menguap dan mengembun sebagai satu "at, tidak

seperti campuran lainnya. "eotrop yang paling dikenal adalah &-(+ yang merupakan campuran

*. &++ dan -'.+ &''-. "eotrop lainnya adalah &%-((, campuran dari ). &%'+ dan

+4.+ &%'-+a.

+. !ifat &egfrigeran


25/29

6alam pemilihan refrigeran, sifat refrigeran yang penting antara lain sifat termodinamika, kimia,

dan fisik. !ifat termodinamika yang penting antara lain titik didih, tekanan penguapan dan

pengembunan, tekanan dan suhu kritis, titik beku, 5olume uap, CJP, tenaga per ton refrigerasi.!ifat kimia berhubungan dengan reaksi refrigeran terhadap keadaan sekitar, antara lain tidak

mudah terbakar, tidak beracun, tidak bereaksi dengan air, minyak dan bahan konstruksi.

!edangkan sifat fisik refrigeran berhubungan dengan bahan itu sendiri,antara lain kondukti5itasdan kekentalan.

!ifat &efrigeran

• Tekanan penguapan harus cukup tinggi

• !ebaiknya refrigeran memiliki suhu pada tekanan yang lebih tinggi, sehingga dapat

dihindari kemungkinan terjadinya 5akum pada e5aporator dan turunnya efisiensi

5olumetrik karena naiknya perbandingan kompresi

• Tekanan pengembunan yang tidak terlampau tinggi, apabila tekanan pengembunannyaterlalu rendah, maka perbandingan kompresinya menjadi lebih rendah, sehingga

penurunan prestasi kondensor dapat dihindarkan, selain itu dengan tekanan kerja yang

lebih rendah, mesin dapat bekerja lebih aman karena kemungkinan terjadinya kebocoran,kerusakan, ledakan dan sebagainya menjadi lebih kecil.

• Kalor laten penguapan harus tinggi, refrigeran yang mempunyai kalor laten penguapan

yang tinggi lebih menguntungkan karena untuk kapasitas refrigerasi yang sama, jumlah

refrigeran yang bersirkulasi menjadi lebih kecil

• Qolume spesifik # terutama dalam fasa gas $ yang cukup kecil, &efrigeran dengan kalor

laten penguapan yang besar dan 5olume spesifik gas yang kecil #berat jenis yang besar$akan memungkinkan penggunaan kompresor dengan 5olume langkah torak yang lebih

kecil. 6engan demikian untuk kapasitas refrigerasi yang sama ukuran unit refrigerasiyang bersangkutan menjadi lebih kecil

• Koefisien prestasi harus tinggi, dari segi karakteristik termodinamika dari refrigeran,

koefisien prestasi merupakan parameter yang terpenting untuk menentukan biaya operasi

• Kondukti5itas termal yang tinggi, kondukti5itas termal sangat penting untuk menentukan

karakteristik perpindahan kalor

• Qiskositas yang rendah dalam fasa cair maupun fasa gas, dengan turunnya tahanan aliran

refrigeran dalam pipa, kerugian tekanannya akan berkurang

• Konstanta dielektrika dari refrigeran yang kecil, tahanan listrik yang besar, serta tidak

menyebabkan korosi pada material isolator listrik


26/29

• &efrigeran hendaknya stabil dan tidak bereaksi dengan material yang dipakai, jadi juga

tidak menyebabkan korosi

• &efrigeran tidak boleh beracun

• &efrigeran tidak boleh mudah terbakar dan mudah meledak

• !ebaiknya refrigeran menguap pada tekanan sedikit lebih tinggi dari pada tekanan

atmosfir. 6engan demikian dapat dicegah terjadinya kebocoran udara luar masuk sistemrefrigeran karena kemungkinan adanya 5akum pada seksi masuk kompresor #pada

tekanan rendah$.

Titik didih refrigeran merupakan salah satu faktor yang sangat penting8

• &efrigeran yang memiliki titik didih rendah biasanya dipakai untuk keperluan operasi

pendinginan temperatur rendah #refrigerasi$

• &efrigeran yang memiliki titik didih tinggi digunakan untuk keperluan pendinginan

temperatur tinggi #pendinginan udara$

Titik didih refrigeran merupakan indikator yang menyatakan apakah refrigeran dapat menguap

pada temperatur rendah yang diinginkan, tetapi pada tekanan yang tidak terlalu rendah. 6ari segi

termodinamika &'+, &++, &-((, &-(+, ammonia dapat dipakai untuk daerah suhu yang luas, darikeperluan pendinginan udara sampai ke refrigerasi. !ifat termofisik dari beberapa refrigeran

disajikan pada tabel -.'.

Tabel -.'. !ifat termofisik beberapa refrigeran

Parameter &%'+ &%++ &%''* &%-(( &%-(+ &%' &%'

!imbol kimia CCl++ C9Cl+ CCl+ % % F9) 9+(

0erat molekul '+(. 4.- '(. .+ ''+ ' '

Titik didih #(C, ' atm$ %+. %*(. ).4 %)).) %*-.4 %)).) '((

Titik beku #(C, ' atm$ %'-. %'4(.( %.


27/29

Cp1C5 #g$ '.') '.' '.)' '.*(

!uhu kritik #(C$ ''+.+ 4.' ')+.

Tekanan kritik #kPa$ *''-. *)4.' '*+).*

Panas laten penguapan #k>1kg$ '4'. +'. ')'*.+

). tribut =ingkungan dan tribut Kerja

Pemilihan refrigeran lainnya dibuat berdasarkan atribut kerja dan lingkungan. tribut kerjarefrigeran adalah sifat yang berkaitan dengan penggunaan refrigeran. !ifat ini dibandingkandengan beban kerja yang sama atau suhu e5aporasi dan suhu kondensasi yang sama. !ifat yang

dibandingkan antra lain CJP, efek pendinginan, serta tekanan kondensasi dan e5aporasi. Tabel

-.+ menampilkan atribut kerja bebrapa refrigeran dengan suhu kondensasi )((C dan suhue5aporasi %'-(C.

Tabel -.+. tribut kerja beberapa refrigeran

&efrigeran Tekanan

e5aporasi#kPa$

Tekanan

kondensasi#kPa$

&asio

tekanan

:fek

refrigerasi#k>1kg$

=aju aliran massa per

k/ refrigerasi #=1det$

CJP

''

'+++

-(+

'

+(.*

'+.+-.

)*.4

+)4.-

'+-.-

**.4''+.'

')(.4

''44.4

4.'-

*.(*.()

).*

*.)

'--.*

''4.)'4+.

'(4.+

''().*

*.

(.+(.*4

(.**

(.*4+

-.()

*.(*.44

*.)

*.4

tribut lingkungan suatu refrigeran duhubungkan dengan reaksi refrigeran saat terlepas di

atmosfer. Pada refrigeran halokarbon, atom klorin pada refrigeran akan berikatan dengan o"on diatmosfer, sehingga menyebabkan terjadinya penipisan o"on yang menyebabkan pemanasan

global. Terdapat tiga jenis atribut lingkungan yang umum dikenal, 7/P, J6P, dan tahun

atmosferik.


28/29

7/P #7lobal /arming Potential$ adalah ukuran seberapa banyak jumlah gas rumah kaca yang

diperkirakan akan mempengaruhi pemanasan global. 7/P merupakan suatu ukuran relatif yang

membandingkan gas yang ingin diketahui nilainya dengan gas CJ+ dalam jumlah yang sama.7/P juga harus diukur dalam waktu yang sama, umumnya diukur dalam waktu '(( tahun. J6P

#J"one 6epletion Pottential$ merupakan parameter yang menyatakan kemampuan suatu

refrigeran untuk berikatan dengan o"on di stratosfer. Umumnya, makin banyak ion klorin dalamsuatu refrigeran maka makin tinggi J6Pnya. !iklus hidup menentukan lamanya suatu gas terurai

di atmosfer. tribut lingkungan beberapa refrigeran ditunjukkan pada tabel -.).

Tabel -.). tribut lingkungan refrigeran primer

&efrigeran Tahun atmosferik J6P 7/P

Karbon dioksida

Metana

-(%+((

'+ I )

(

(

'

+'

&%''

&%'+&%++

&%-(+

&%' #monia$

-( I -

'+(').)

%

%

'.(

'.((.(--

(.+)

(

*(((

-(('((

-4((

Tidak ada

C. &efrigeran sekunder

!eperti dijelaskan sebelumnya, refrigeran sekunder merupakan fluida yang membawa panas dari

benda yang didinginkan ke e5aporator suatu sistem pendinginan. !uhu refrigeran sekunder akan berubah saat refrigeran mengambil panas namun tidak berubah fasa. ir dapat digunakan sebagai

refrigeran sekunder, namun hanya untuk kondisi operasi di atas titik beku air. &efrigeran yang

umum digunakan adalah campuran garam dan air #brine$ atau anti beku yang mempunyai titik beku di bawah ((C. 0eberapa anti beku yang umum digunakan adalah campuran air dengan

etilen glikol, propiln glikol atau kalsium klorida. :tilen glikol dapat digunakan dalam industri

makanan karena tidak beracun.

&efrigeran 2norganik Penggunaan

monia #F9)$ Untuk cold storage, pabrik es, pendinginan bahan pangan


29/29

ir #9+J$ Pendinginan tipe ejektor

CJ+ !ebagai karbondioksida padat atau es kering dan hanya dig

angkutan

&efrigeran '' #CC=)$ Pendinginan dengan kompresor sentrifugal untuk sistem

&efrigeran '+ #CC=+$ Pendinginan dengan kompresor piston untuk refrigerasi uncooler, kulkas

&efrigeran ++ #C9C=+$ Pendinginan dengan kompresor tipe piston untuk unit refrigseperti pengemasan dan central C

&efrigeran -(+ Untuk bahan pangan beku dalam kabinet, terutama untuk p

swalayan

=atihan

a. 0erikan masing%masing satu contoh refrigeran dari jenis CC dan 9CC.

b >enis refrigeran mana yang lebih ramah terhadap lingkungan #gunakan tiga atribut lingkungan

yang anda ketahui untuk menjelaskan pilihan anda tersebut$.

Test ormatip

>elaskan dengan singkat pendapat anda mengenai penggunaan hidrokarbon #9C$ sebagai

refrigeran untuk mesin pendingin1pembeku.

6aftar Pustaka

Musicool refrigerant. http811www.up%).com1up).phpRpage?5iewproductsNid? diakses tanggal 4Pebruari +((
http://www.up-3.com/up3.php?page=viewproducts&id=8http://www.up-3.com/up3.php?page=viewproducts&id=8

bab 3-4. siklus kompresi uap

Documents