bab ii landasan teori 2.1 latar...

6

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Latar Belakang

Pengkondisian udara pada kendaraan mengatur mengenai kelembaban,

pemanasan dan pendinginan udara dalam ruangan. Pengkondisian ini bertujuan

memberikan kenyamanan, sehingga mampu mengurangi keletihan pengendara

yang efeknya untuk meningkatkan keamanan bagi pengendara itu sendiri. Sistem

pengkondisian udara pada kendaraan umumnya terdiri dari evaporator, kondensor,

receiver dan kadang-kadang dilengkapi elemen pemanas yang tergabung menjadi

satu dalam evaporator housing, seperti terlihat pada gambar berikut :

Charging and Testing Valve

Compressor Receiver and Filter Dryer Sight Glass

Pressure Switch

Evaporator

Condensor

Dual Pressure Switch Heatert’ore

Gambar 2.1 Instalasi Pengkondisian Udara Pada Kendaraan [Ref. 2 hal 5]

7

2.2 Prinsip Kerja

Prinsip kerja pada kondisi refrigeran dari sistem pengkondisian udara

pada kendaraan, ditunjukan seperti gambar berikut :

Evaporator

Receiver drier

Expansion Valve

Compresor

Condensor

High Pressure Vapor High Pressure Liquid Low Pressure Liquid Low Pressure Vapor

Gambar 2.2 Kondisi Refrigeran di Setiap Komponen [Ref. 2 hal 6]

Refrigeran uap bertekanan rendah dihisap kompresor melalui katup hisap

(suction valve), lalu dikompresi menjadi refrigeran uap bertekanan tinggi dan

dikeluarkan melalui katup buang (discharge valve) menuju kondensor, kalor dari

refrigeran uap akan diserap oleh udara yang dilewatkan pada sirip-sirip

kondensor, sehingga refrigeran berubah fasa menjadi cair namun tetap bertekanan

tinggi. Sebelum memasuki katup ekspansi, refrigeran terlebih dahulu dilewatkan

suatu penyaring (filter drier). Refrigeran cair bertekanan rendah yang keluar dari

katup ekspansi kemudian memasuki evaporator. Disini terjadi penyerapan kalor

dari udara yang dilewatkan pada sirip-sirip evaporator, sehingga refrigeran

berubah fasa menjadi refrigeran uap. Selanjutnya memasuki kompresor melalui

sisi hisap, demikian siklus ini berlangsung.

8

2.3 Komponen Utama

Secara umum terdapat 5 (lima) komponen utama dalam sistem

pengkondisian udara pada kendaraan, seperti terlihat pada gambar berikut :

Pipe

Receiver Dryer

Expannsion Valve Evaporator

CompressorCondensor

Gambar 2.3 Komponen - komponen Utama dari Sistem [Ref. 2 hal 7]

2.3.1 Kompresor

Fungsi kompresor adalah meningkatkan tekanan refrigeran agar mampu

mencapai saluran-saluran dan komponen-komponen lainnya.

Kaji eksperimental ini memakai kompresor torak (Reciprocating

Compressor), Pemilihan ini didasarkan kemudahan mendapatkannya dan banyak

dipakai dalam sistem pengkondisian udara pada kendaraan.

Pada kompresor torak terdapat silinder, dimana torak bergerak bolak-balik

didalamnya. Gerakan ini diperoleh dari gerak putar engkol yang digerakan mesin.

Saat langkah hisap, torak bergerak ke bawah sehingga terjadi penurunan tekanan

di dalam silinder tepatnya antara puncak torak dengan kepala silinder. Sehingga

katup hisap terbuka dan refrigeran terhisap masuk ke dalam silinder. Pada langkah

9

tekan torak bergerak ke atas dan memampatkan refrigeran uap, kemudian

mendorong uap refrigeran melalui katup tekan demikian seterusnya siklus ini

berlangsung.

Kompresor jenis ini dapat dilihat pada gambar berikut :

Service Valve

Refrigeran Hose Connections

Refrigeran Hose Connections

Gambar 2.4 Kompresor Torak Silinder [Ref. 2 hal 8]

2.3.1.1 Kompresor positif

Pada kompresor jenis ini, refrigeran uap akan dihisap masuk ke silinder

kemudian dikompresikan. Termasuk kompresor jenis ini adalah kompresor torak,

kompresor putar dan kompresor sekrup. [Ref. 1 hal 127]

2.3.1.2 Kompresor non positif

Pada kompresor jenis ini, refrigeran uap yang dihisap masuk dipercepat

alirannya oleh sudu-sudu impeler, kemudian energi kinetiknya dipakai untuk

menaikan tekanan. Termasuk jenis ini adalah kompresor tunggal.

10

2.3.2 Kondensor

Kondensor berfungsi mencairkan uap refrigeran bertekanan dan

bertemperatur tinggi dari kompresor dengan melepaskan kalor sebanyak kalor

laten pengembunan.

Pada komponen ini, bila beban kalor dibawah rata-rata kemampuan

pengkondisian udara yang dipakai, maka sekitar dua pertiga bagian atas

kondensor akan terdiri dari uap panas refrigeran sedangkan satu per tiga bagian

bawah terdiri dari refrigeran cair. Konstruksi kondensor yang dipakai dalam alat

uji terbuat dari bahan aluminium yang dibuat berbelok-belok dengan dipasangi

sirip-sirip dari aluminium. Komponen ini dapat dilihat seperti pada gambar

berikut [Ref. 1 hal 152-153]

Fins Outlet

Aluminium Tabung Inlet

Gambar 2.5 Kondensor Tipe fin and tube [Ref. 1 hal 152]

11

2.3.3 Evaporator

Evaporator adalah alat penukar kalor di dalam siklus pengkondisian udara

yang berfungsi mendinginkan media disekitarnya.

Evaporator dapat dibagi dalam beberapa golongan sesuai dengan keadaan

refrigeran yang ada didalamnya, seperti jenis ekspansi kering, jenis setengah

basah dan jenis basah.

Evaporator yang dipakai dalam peralatan pengujian adalah jenis pengujian

setengah basah yaitu evaporator yang selalu terdapat refrigeran cair dalam pipa

penguapannya dan biasanya refrigeran dimasukan dari bagian bawah koil

evaporator. Pemilihannya berdasarkan pada kemudahan memperoleh dipasaran

dan banyak dipakai dalam pengkondisian udara dalam kendaraan. [Ref. 1 hal 159]

Evaporator ini dapat dilihat pada gambar berikut :

Fins

Inlet

Aluminium Tabung

Gambar 2.6 Evaporator fin and tube [Ref. 1 hal 159]

12

2.3.4 Receiver drier

Komponen ini dipasang pada saluran cair bertekanan tinggi antara

kondensor dan katup ekspansi. Berfungsi untuk menyerap kelembaban, menyaring

material asing yang ikut bersikulasi dalam sistem dan menampung kelebihan

refrigeran.

Konstruksinya berupa tabung besi atau aluminium yang dilas pada bagian

atas dan bawah permukaannya. Didalamnya terdapat zat pengering (desiccan)

yang berguna menyerap dan menghilangkan uap air yang ada di dalam refrigeran.

Secara umum zat ini terbuat dari silica gel. Pada bagian atas receiver terdapat

kaca penduga (sight glass) yang berguna untuk memeriksa tingkat dan kondisi

dari pengisian refrigeran. [Ref. 1 hal 119-123]

s

IN

s

Gambar 2.7 Reciever drier dan bagian

Tampak Ata

Drier

Filter Pad

nya [Ref. 8 hal 119]

13

2.4 Refrigeran

Refrigeran adalah substansi yang dipakai dalam sistem pengkondisian

udara, Refrigeran yang akan dibicarakan disini adalah refrigeran primer yaitu

refrigeran yang dipakai dalam sistem, bukan refrigeran sekunder yang berperan

sebagai media pada perpindahan panas dari obyek pendinginan.

Persyaratan refrigeran ideal antara lain : [Ref. 1 hal 118-119]

1. Tekanan penguapan harus cukup tinggi

Sebaiknya refrigeran memiliki temperatur penguapan pada tekanan yang lebih

tinggi, sehingga dapat dihindari kemungkinan terjadinya vakum pada

evaporator dan turunnya efesiensi volumetrik karena naiknya perbandingan

kompresi.

2. Tekanan pengembunan yang tidak terlampau tinggi

Apabila tekanan pengembunan rendah, maka perbandingan kompresinya

menjadi lebih rendah sehingga penurunan prestasi kompresor dapat

dihindarkan.

Selain itu, dengan tekanan kerja yang lebih rendah, mesin dapat lebih aman

karena kemungkinan terjadinya kebocoran, kerusakan, ledakan dan

sebagainya.

3. Kalor laten penguapan harus tinggi

Refrigeran yang memiliki kalor laten penguapan yang tinggi lebih

menguntungkan karena kapasitas refrigerasi yang sama, jumlah refrigeran

yang bersikulasi lebih kecil.

14

4. Volume spesifik (terutama dalam fasa gas) yang cukup kecil

Refrigeraan dengan kalor laten penguapan yang besar dan volume spesifik gas

yang kecil akan memungkinkan penggunaan kompresor dengan volume

langkah torak yang lebih kecil. Dengan demikian, untuk kapasitas refrigerasi

yang sama, ukuran unit refrigerasi yang bersangkutan menjadi lebih kecil

5. Koefisien prestasi harus tinggi

6. Konduktivitas termal yang tinggi

Sifat ini mempengaruhi kinerja penukar kalor (evaporator dan kondensor).

Refrigeran dengan konduktivitas termal tinggi, lebih diinginkan dalam suatu

refrigerasi. Oleh karena dapat menghasilkan kinerja penukar kalor yang baik

(pada beda temperatur yang kecil antara penukar kalor (refrigeran) dan

lingkungan, mampu menghasilkan laju perpindahan panas yang besar.

7. Viskositas yang rendah dalam fasa cair maupun fasa gas

8. Refrigeran dengan viskositas rendah lebih baik dalam sistem refrigerasi,

karena dalam alirannya refrigeran akan mengalami tahanan yang kecil. Hal

tersebut akan memperkecil rugi aliran dalam pipa.

9. Refrigeran tidak beracun dan berbau merangsang

10. Refrigeran tidak boleh mudah terbakar dan mudah didapat

2.4.1 Refrigeran halokarbon

Refrigeran jenis ini tersusun dari campuran satu atau lebih atom halogen

seperti fluorine, chlorine, iodine dan bromine. Beberapa refrigeran yang termasuk

kelompok ini adalah : [Ref. 2 hal 15]

15

Tabel 2.1 Methane series

Penomoran Nama kimia Rumus kimia

11

12

13

22

23

32

Trichlorofluoromethane

Dichlorodifluoromethane

Chlorotrifluoromethane

Chlorotrifluoromethane

Trifluoromethane

Difluoromethane

CCl3F

CCl2F2

CClF3

CHClF2

CHF3

CH2F2

Tabel 2.2 Ethane series


113

114

125

134a

141b

142b

152a

1,1,2-trichlorofluoromethane

1,2-dichlorodifluoromethane

Pentafluoroethane

1,1,1,2- tetrafluoroethane

1,1-dichloro-1-fluoroethane

1-chloro-1,1-difluoroethane

1,1-difluoroethane

CCl2FCClF2

CClF2CClF2

CHF2CF3

CH2FCF2

CH3CClF

CH3CClF2

CH3CHF2

16

Tabel 2.3 Azetropic blend

Penomoran Komposisi Rumus kimia

500

502

503

504

26,2 % R-152a dan 73,8 % R-12

51,2 % R-115 dan 48,8 % R-22

40,1 % R-23 dan 59,9 % R-13

48,2 % R-32 dan 51,8 % R-115

CCl2F2/CH3CHF2

CHCl2F2/CCF2CF3

CHF3/CClF3

CH2F2/CF3CClF2

Berdasarkan penelitian ilmiah CFC yang diproduksi sejak tahun 1928 dan

telah meluas digunakan diberbagai bidang, ternyata dinyatakan merusak

lingkungan yaitu merusak lapisan ozon (Ozon Depleting Potensial atau ODP).

Lapisan ozon mempunyai arti penting bagi kehidupan manusia sebagai pelindung

dari Sinar Ultraviolet yang dipancarkan matahari yang sangat berbahaya bagi

kehidupan manusia. Walaupun CFC telah memberikan banyak manfaat namun

mengingat dampak kerusakan dalam lingkup kesetabilan lingkungan global sangat

meluas, maka telah disepakati oleh masyarakat bahwa hal tersebut harus dihapus

penggunaannya.

Refrigeran R-12 sebagai salah satu refrigeran yang mengandung CFC,

telah diusulkan diganti penggunaannya dengan refrigeran R-134a karena

beberapa sifat positip yang dimilikinya.

17

Tabel 2.4 Aspek Lingkungan

Deskripsi R-12 R-134a

Bahan alami Tidak Tidak

Global Warming Potensial (GWP) 4500 4200

Ozon Depleting Substansce (ODS) 1,0 0

Atmosphere Life Time ( Tahun ) 130 16

2.4.2 Refrigeran anorganik

Refrigeran ini banyak dipakai awal perkembangan pengkondisian udara,

yang termasuk senyawa ini antara lain. [Ref. 5 hal 279]

Tabel 2.5 Refrigeran anorganik


717

718

729

744

764

Ammonia

Water stream

Air

Carbon dioxide

Sulfur Dioxide

NH3

H2O

H2O

CO2

SO2

18

2.4.3 Refrigeran hidrokarbon

Banyak senyawa hidrokarbon yang cocok digunakan sebagai refrigeran,

khususnya dipakai pada industri perminyakan dan petrokimia. Termasuk dalam

kelompok, dapat dilihat table berikut : [Ref. 2 hal 17]

Tabel 2.6 Refrigeran hidrokarbon


50 Methane CH4

170 Ethane C2H6

290 Propane C3H8

600 n-butane CH3CH2CH2CH3

600a Isobutane CH(CH3)3

1150 Ethylene CH2=CH2

1270 Propylene CH3CH=CH2

19

2.5 Analisa Sistem Kompresi Uap

2.5.1 Siklus Carnot

Siklus carnot secara termodinamika bersifat reversible secara skema siklus

mesin kalor Carnot diperlihatkan pada gambar 2.8 berikut ini :

Kerja

1 4

3

2

Kerja

Kalor ke penguap (lingkungan) bersuhu rendah

Turbin Kompresor

Kalor dari sumber bersuhu tinggi

Kondensor

Evaporator

Suhu ( 0 K)

1 4

2

Kerja bersih

3

Entropi (Kj/kg K)

Gambar 2.8 Skema Mesin Carnot [Ref. 5 hal 178]

Mesin Carnot menerima energi kalor pada suhu tinggi merubah sebagian

menjadi kerja dan kemudian mengeluarkan sisanya sebagai kalor pada suhu yang

lebih rendah. Siklus refrigerasi Carnot merupakan kebalikan dari siklus mesin

Carnot. Karena siklus refrigerasi menyalurkan energi dari suhu rendah menuju

20

suhu yang lebih tinggi siklus refrigerasi membutuhkan kerja luar untuk

mendapatkan kerja. Diagram peralatan, diagram entalpi suhu dari siklus

refrigerasi diperlihatkan pada gambar 2.9 berikut ini :

Evaporator

Kerja

4 1

2

3

Kerja

Kalor dari sumber bersuhu rendah

Kompresor

Katup Ekspansi

Kalor menuju lingkungan yang bersuhu tinggi

Kondensor

Suhu ( 0 K)

4 1

3

Kerja bersih

2

Proses siklus refrigerasi carnot : 1-2 Kompresi adiabatik 2-3 Pelepasan kalor isotermal 3-4 Ekspansi adiabatik 4-1 Pemasukan kalor isotermal

Entropi (Kj/kg K)

Gambar 2.9 Siklus Refrigerasi Carnot dan Diagram Suhu Entropi

[Ref. 5 hal 179]

Tujuan utama sistem refrigerasi Carnot adalah proses 4-1 penyerapan dari

sumber bersuhu rendah. Seluruh proses lainnya pada siklus tersebut dibuat

sedemikian rupa sehingga energi bersuhu rendah dapat dikeluarkan ke lingkungan

yang bersuhu lebih tinggi.

21

2.5.2 Siklus Kompresi Uap Teoritis

Siklus teoritis mengasumsikan bahwa

1. Uap refrigeran yang keluar dari evaporator daan masuk kompresor merupakan

uap jenuh pada tekanan dan temperatur penguapan.

2. Refrigeran keluar kondensor dan masuk ke alat ekspansi berupa cairan jenuh

pada tekanan dan temperatur pengembunan

14

23

Katup Ekspansi

Kompresor

Kondensor

Evaporator

4 Penguapan 1Entalpi (kJ/ kg)

Tekanan (kPa)

Ekspansi

2

Kompresi

Pengembunan 2’ 3

14

2

2’ 3

Suhu ( 0K )

Entropy (kJ/ kg K)

Gambar 2.10 Skema Siklus Kompresi Uap [Ref. 5 hal 187]

22

Beberapa proses yang bekerja pada siklus refrigerasi:

1. Proses kompresi

Proses kompresi berlangsung dari titik 1 ke titik 2. Pada siklus teoritis

diasumsikan refrigeran tidak mengalami perubahan kondisi selama mengalir

di jalur hisap. Pada proses ini uap refrigeran pada tekanan evaporasi

dikompresi sampai pada tekanan kondensasi. Proses kompresi diasumsikan

isentropik sehingga pada diagram tekanan entalpi, titik 1 dan titik 2 berada

pada satu garis entropi konstan. Pada titik 2 uap refrigeran berada pada

kondisi superheat. Proses kompresi memerlukan kerja luar, entalpi uap naik

yaitu dari h1 ke h2. Besarnya kenaikan ini sama dengan besarnya kerja

mekanis yang dilakukan pada uap refrigeran.

2. Proses kondensasi

Proses 2-2’ dan 2-3 terjadi di kondensor. Uap panas refrigeran yang keluar

dari kompresor didinginkan sampai pada temperatur kondensasi dan kemudian

di kondensasikan. Titik 2 adalah kondisi refrigeran yang keluar dari

kompresor. Pada titik 2’ refrigeran berada pada kondisi uap jenuh pada

tekanan dan temperatur kondensasi. Jadi proses 2 – 2’ merupakan proses

pendinginan sensible dari temperatur keluar kompresor menuju temperatur

kondensasi. Proses ini terjadi pada tekanan konstan. Jumlah panas yang

dipindahkan selama proses ini adalah beda entalpi antara titik 2 dan 2’. Proses

2’ – 3 adalah proses kondensasi uap didalam kondensor. Proses kondensasi

terjadi pada tekanan konstan. Jumlah panas yang dipindahkan selama proses

ini adalah beda entalpi antara 2’- 3. Besarnya panas total yang dikeluarkan di

23

kondensor adalah jumlah antara panas yang dikeluarkan pada proses 2 – 2’

ditambah panas yang dikeluarkan pada proses 2’- 3. Panas total ini berasal

dari panas yang diserap oleh refrigeran yang menguap di dalam evaporator

dan panas yang masuk karena adanya karja mekanis pada kompresor.

3. Proses ekspansi

Proses ekspansi berlangsung dari titik 3 ke titik 4. Pada siklus standar

diasumsikan tidak terjadi perubahan kondisi cairan refrigeran yang mengalir

di dalam jalur cairan sampai ke throttling device. Kondisi refrigeran masuk ke

alat pengontrol dinyatakan oleh titik 3. Pada proses ini terjadi penurunan

tekanan refrigeran dari tekanan kondensasi titik 3 menjadi tekanan evaporasi

titik 4. Pada waktu cairan di ekspansikan melalui alat ekspansi ke evaporator,

temperatur refrigeran juga turun dari temperatur kondensasi ke temperatur

evaporasi. Hal ini disebabkan oleh terjadinya penguapan sebagian cairan

refrigeran selama proses ekspansi. Proses 3-4 merupakan proses ekspansi

adiabatik dimana entalpi fluida tidak berubah disepanjang proses. Refrigeran

pada titik 4 berada pada kondisi campuran cair-uap

4. Proses Evaporasi

Proses 4-1 adalah proses penguapan refrigeran pada evaporator atau disebut

juga efek refrigerasi (RE). Proses ini berlangsung pada temperatur dan

tekanan tetap.

24

2.5.3 Siklus Kompresi Uap Nyata

Siklus kompresi uap sebenarnya terjadi (nyata) berbeda dari siklus teoritis.

Perbedaan ini muncul karena adanya asumsi-asumsi yang ditetapkan di dalam

siklus standar. Pada siklus nyata terjadi pemanasan lanjut uap refrigeran yang

meninggalkan evaporator sebelum masuk ke kompresor. Pemanasan lanjut ini

terjadi akibat tipe peralatan ekspansi yang digunakan atau dapat juga karena

penyerapan panas di jalur masuk antara evaporator dan kompresor. Refrigeran

cair sebenarnya juga mengalami subcooling sebelum masuk alat ekspansi.

Perbedaan siklus kompresi uap yang sebenarnya terjadi (nyata) dengan siklus

teoritis dapat dilihat pada gambar 2.11

Gambar 2.11 Perbandingan antara siklus standar dan siklus nyata

Tekanan (kPa)

Siklus nyata

Panas lanjut

Bawah dingin

2

1

3

4 4’ 1’

3’

2’ Penurunan tekanan

Siklus standar

Penurunan tekanan

Entalpi kJ/ kg

[Ref. 5 hal 191]

25

2.6 Persamaan Matematika Siklus Kompresi Uap

2.6.1 Persamaan Energi Aliran Steady

Di dalam kebanyakan sistem refrigerasi. Laju aliran massa tidak berubah

dari waktu ke waktu (kalaupun ada hanya perubahan kecil), karena itu laju aliran

dapat steady. Didalam sistem yang dilukiskan secara simbolis dalam gambar 2.12

.Keseimbangan energinya dapat dinyatakan sebagai berikut : besarnya energi yang

masuk bersama aliran dititik 1 ditambah dengan besarnya energi yang ditambah

kan berupa kalor dikurangi dengan besarnya energi dalam bentuk kerja dan

dikurangi energi yang meninggalkan sistem pada titik 2 sama dengan besarnya

perubahan energi didalam volume kendali. Ungkapan matematik untuk

keseimbangan energi ini adalah dirumuskan sebagai berikut :

θddEWgz

vhmQgzhm

v=−⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡++−+

⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡++

••

2

22

21

2

1 221 (2.1)

Q [W]

v2h2

h1

•

m

•

m E [J]

v1

2•

1•

W [W] z2

Gambar 2.12 Keseimbangan Energi pada sebuah Volume Atur yang sedang Mengalami Laju Aliran steady

[Ref. 5 hal 20]

26

Dimana :

•

m = Laju aliran massa refrigeran [kg/s]

h = Entalpi [J/kg]

v = Kecepatan [m/s]

z = Ketinggian [m]

g = Percepatan gravitasi = [9,81 m/s2]

Q = Laju aliran energi dalam bentuk kalor [W]

W = Laju aliran energi dalam bentuk kerja [W]

E = Energi dalam sistem [J]

Oleh karena dibatasi pada masalah proses aliran steady. Maka tak ada

perubahan harga E terhadap waktu, karena itu dE/dθ =0, dan persamaan energi

aliran steady menjadi :

Wgzv

hmQgzhmv

+⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡++=+

⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡++

••

2

22

21

2

1 221 (2.2)

2.6.2 Proses Kompresi

Proses kompresi dianggap berlangsung secara adiabatik artinya tidak ada

panas yang dipindahkan baik masuk ataupun keluar sistem. Dengan demikian

harga Q = 0, Perubahan energi kinetik dan potensial juga diabaikan, sehingga

kerja kompresi dirumuskan sebagai berikut : [Ref. 5 hal. 21]

( 12 hhW −=•

m )

)

(2.3)

( 12 hhWc −=•

refm (2.4)

27

Dimana :

Wc = Daya kompresor

h1 = Entalpi refrigeran pada titik 1 [kJ/kg]


refm•

= Laju aliran massa refrigeran [kg/s]

2.6.3 Proses Evaporasi dan Kondensasi

Pada proses evaporasi dan kondensasi perubahan energi kinetik dan energi

potensial diabaikan sehingga harga v2/2 dan g.z pada titik 1 dan titik 2 dianggap 0.

Dari gambar 2.10 dan persamaan (2.1), laju aliran kalor pada proses evaporasi

(kapasitas pendinginan) dirumuskan sebagai berikut : [Ref. 5 hal. 21]

( 41e hhQ −=•

refm )

)

(2.5)

Dimana :

Qe = Laju perpindahan kalor evaporasi (kapasitas pendinginan) [kW]



refm•


laju aliran kalor pada proses kondensasi (kapasitas pengembunan)

dirumuskan sebagai berikut : [Ref. 5 hal. 21]

( 32k hhQ −=•

refm (2.6)

28

Dimana :

Qk = Laju perpindahan kalor kondensasi (kapasitas pengembunan) [kW]



refm•


2.6.4 Throttling Process

Proses ini terjadi pada pipa kapiler atau pada katub ekspansi. Pada proses

ini tidak ada kerja yang dilakukan atau ditimbulkan sehingga w = 0. Perubahan

energi kinetik dan potensial dianggap nol. Proses dianggap adiabatik sehingga

Q = 0. Persamaan energi aliran menjadi : [Ref. 5 hal. 21]

h3 = h4 [kJ/kg] (2.7)

2.6.5 Efek Refrigerasi

Efek refrigerasi adalah besarnya kalor yang diserap oleh refrigeran dalam

evaporator pada proses evaporasi, dirumuskan sebagai berikut : [Ref. 5 hal. 187]

RE = h1- h4 (2.8)

Dimana :

RE = Efek refrigerasi [kJ/kg]



29

2.6.6 Koefisien Prestasi (COP)

Koefisien prestasi dari sistem refrigerasi adalah perbandingan besarnya

panas dari ruang pendingin (efek refrigerasi) dengan besarnya kerja yang

dilakukan kompresor. Koefisien prestasi (COP) dirumuskan sebagai berikut :

[Ref. 5 hal. 187]

12

41

hhhhCOP

−−

= (2.9)

Sedangkan untuk kerja aliran massa udara dapat ditentukan dari hukum

kontinuitas sebagai berikut : [Ref. 5 hal. 125]

( ) ρ×⋅=

×=

VA

Q ρM udara

(2.10)

Dimana :

Q = Debit aliran udara [m3/det]

A = Luas penampang [m2]

V = Kecepatan udara [m/det]

ρ = Massa jenis udara [kg/m3]

M udara = Laju aliran massa udara [kg/det]

2.7 Efektifitas Perpindahan Panas

Efektifitas perpindahan panas merupakan perbandingan laju perpindahan

panas yang sebenarnya terhadap laju perpindahan maksimum yang mungkin

terjadi.

30

Panas yang diserap oleh evaporator untuk mendidihkan refrigeran sebesar

jumlah efektifitas perpindahan panas yang diberikan oleh udara. Sehingga

menaikan suhu refrigeran sebagai penyebab turunnya temperatur udara pada

keluaran evaporator.

Besarnya nilai efektifitas perpindahan panas dapat dihitung dengan

persamaan sebagai berikut : [Ref 8. hal. 519]

•

•

==maksQ

Qmungkinyang maksimum kalor n perpindahaLaju yasesungguhnkalor n perpindahaLaju ε

Laju perpindahan kalor yang mungkin adalah

( )masukmasuk chcmaks TTCQ −=•

Laju perpindahan kalor sesungguhnya adalah

( )keluarmasuk hhh TTCQ −=•

Dimana :

ε = Efektifitas perpindahan panas Ch = mh.cph, Laju aliran kapasitas panas [KJ/s 0C]

Cc = mc.cpc, Laju aliran kapasitas dingin [KJ/s 0C]

Th = Temperatur panas [0C]

Tc = Temperatur dingin [0C]

bab ii landasan teori 2.1 latar...

Documents