REFRIGERAN

APA ITU REFRIGERAN?

zat yang mengalir dalam mesin pendingin (refrigerasi)

sebuah media perpindahan panas yang menyerap panas dengan menguap pada temperatur rendah dan melepaskan panasnya dengan mengembun pada temperatur dan tekanan yang tinggi

Fungsi refrigeran: untuk menyerap panas dari benda atau udara yang

didinginkan membawanya kemudian membuangnya ke udara

sekeliling di luar benda/ruangan yang didinginkan

PEMBAGIAN UMUM REFRIGERAN

Secara umum refrigeran terbagi atas dua bagian besar, yaitu :

1. Refrigeran primer refrigeran yang digunakan dalam sistem kompresi uap

2. Refrigeran sekunder Cairan – cairan yang digunakan untuk membawa energi panas bertemperatur rendah dari satu lokasi ke tempat lain.

Nama lain refrigeran sekunder adalah cairan anti beku atau larutan garam (brines).

PERSYARATAN REFRIGERAN1. Tekanan penguapannya harus cukup tinggi2. Tekanan pengembunan yang tidak terlampau tinggi3. Kalor laten penguapan harus tinggi4. Volume spesifik yang cukup kecil5. Koefisien prestasi harus tinggi6. Konduktivitas termal yang tinggi7. Viskositas yang rendah dalam fasa cair maupun fasa gas8. Konstanta dielektika dari refrigeran yang kecil, tahanan

listrik yang besar , serta tidak menyebabkan korosi pada material isolator

9. Refrigeran hendaknya stabil dan tidak bereaksi dengan material peralatan mekanik yang dipakai

10. Refrigeran tidak boleh beracun dan berbau merangsang11. Refrigeran tidak boleh mudah terbakar dan mudah meledak12. Refrigeran harus mudah dideteksi, jika terjadi kebocoran13. Harganya tidak mahal dan mudah diperoleh

REFRIGERAN PRIMER

KELOMPOK REFRIGERANREFRIGERAN HALOKARBONREFRIGERAN SENYAWA ORGANIK ‘CYCLIC’REFRIGERAN AZEOTROPREFRIGERAN ZEOTROPREFRIGERAN ORGANIKREFRIGERAN ANORGANIKREFRIGERAN SENYAWA ORGANIK TAK JENUH

REFRIGERAN HALOKARBON

Halokarbon terdiri dari satu atau lebih dari ketiga jenis

unsur halogen yaitu khlor, fluor atau bromida. Jenis

refrigeran ini telah digunakan secara luas di bidang

refrigerasi dan pengkondisian udara serta umumnya

mempunyai nama seperti freon, arcton, genetron,

istoron dan uron.

JENIS REFRIGERAN HALOKARBON SERI METANA (R-11, R-12, R-22) SERI ETANA (R-134a, R-152a) SERI PROPANA (R-216ca, R-218)

REFRIGERAN HALOKARBON

JENIS REFRIGERAN HALOKARBON

1. SERI METANA (R-11, R-12, R-22)

2. SERI ETANA (R-134a, R-152a)

3. SERI PROPANA (R-216ca, R-218)

PENOMORAN REFRIGERAN HALOKARBON

R-XXXXJumlah atom FJumlah atom H + 1Jumlah atom C - 1 (tidak ditulis bila nol)Jumlah ikatan karbon tak jenuh (tdk ditulis bila nol)

REFRIGERAN LAINR-4XX: refrigeran zeotropR-5XX: refrigeran azeotropR-6XX: refrigeran organikR-7XX: refrigeran anorganikUntuk isomer yang berbeda, tambahkan a atau A, dst.

HALOKARBON TURUNAN METANA

C

H

H

H

H

C

F

Cl

Cl

ClC

Cl

Cl

FF

CH

Cl

F

F

CH

F

F

H

CFC-12CFC-11 HFC-32HCFC-22

CH4

R-50CH3Cl,R-40

CH3FR-41

CH3ClR-40

CH2FClR-31

CCl4

R-10

CFCl3

R-11CHCl3

R-20

CH2Cl2

R-30CHFCl2

R-21

CF4

R-14CH2F2

R-32CHF3

R-23

CF2Cl2

R-12

CHF2ClR-22

CF3ClR-13

H

Cl

F

HALOKARBON GUGUS METANA

Jumlah Atom F

Jumlah atom H

4 - H 3 – H 2 - H 1 – H 0 – H

0 - F CH4

R-50-164,0

CH3Cl

R-40-23,74

CH2Cl

2

R-3040

CHCl3

R-2061,2

CCl4

R-1076,7

1 – F CH3F

R-41-78,0

CH2Cl

FR-31-9,0

CHCl2

FR-218,9

CCl3F

R-1123,7

2 – F CH2F2

R-32-51,6

CHClF2

R-22-40,8

CCl2F2

R-12-29,8

3 – F CHF3

R-23-82,2

CClF3

R-13-81,5

4 – F CF4

R-14-127,8

F

C

C

HH

H

H

H

H

C

C

H

F

F

F

Cl

Cl

C

C

H

F

F H

F

HCFC-123

HFC-134a

TURUNAN ETANA

H

C

C

C

H

H

H

H

H

H

H

F

C

C

C

FF

F

F

F

F

F FC-218

TURUNAN PROPANA

H F

Cl

C2H6R-170

CH3

Cl,

C2H5FR-161

C2H5 Cl

R-160

C2H4FCl

R-151

CCl4

R-10

CFCl

3

C2H3Cl3

R-140

C2H4Cl2

R-150

C2H3 FCl2

R-141

CF4

R-14

C2H4F2

R-152aC2H3F3

R-143a

CF2Cl2

C2H3 F2Cl

R-142bCF3C

l

CCl4

R-10

C2H2 FCl3

R-131CFCl

3

CCl4

R-10

C2H2 F2Cl2

R-124 CFCl

3

CCl4

R-10

C2H2F3Cl

R-133CFCl

3

CCl4

R-10

C2H2F4

R-134aCFCl

3

CCl4

R-10

C2HF2Cl3

R-122CFCl

3

CCl4

R-10

C2HF5

R-125C2F6R-116

CCl4

R-10

C2F2Cl4

R-112

CCl4

R-10

C2H2Cl4

R-130C2HFCl4

R-121

C2Cl6

R-110

C2HCl5

R-120C2FCl3

R-111

C2F3Cl3

R-113

C2HF3Cl2

R-123CFCl

3

C2F4Cl2

R-114

C2HF4Cl

R-124C2F5ClR-115

HALOKARBON GUGUS ETANA

Jumlah atom F

Jumlah Atom H

6 – H 5 - H 4 – H 3 - H 2 – H 1 - H 0 -H

0 – F C2H6

R-170-88,6

C2H5Cl

R-16012,0

CH2Cl-CH2Cl2

R-15084,0CH3-CHl2

R-150a (?)57,0

CH2Cl-CHCl2

R-140113,0CH3-CCl3

R-140a (?)75,0

CHCl3 – CHCl2

R-130145,0CH2Cl-CCl3

R-130a (?)128,0

CHCl2 –

CCl3

R-120162,0

C2Cl6

R-110185,0

1 – F C2H5F

R-161

CH3-CHClF

R-1514,0CH2Cl – CH2F

R-151a (?)-37,7

CH2Cl-CHClF

R-14165,0CH3-CCl2F

R-141a (?)42,0CHCl2-CH2F

R-141b32,1

CHCl2–CHClF

R-131102,0CCl3-CH2F

R-131a(?)90,0CH2Cl-CCl2F

R-131b(?)86,0

CHCl2-

CCl2F

R-121115,7CCl3-

CHClFR-121a(?)117,0

CCl3-CCl2F

R-111

2 – F CH2F-CH2F

R-152-24,7CH3-CHF2

R-152a-24,15

CH3Cl-CHF3

R-14235,0CH2F-CHClF

R-142a (?)27,0CH3-CClF2

R-142b-9,25

CHClF-CHClFR-13266,0CH2F-CCl2F

R-132a (?)62CHCl2-CHF3

R-132b (?)60CH2Cl-CClF2

R-132c (?)49,0

CHClF-CCl2F

R-12285,0CCl3-CHF2

R-122a (?)77,0CHCl2-

CClF2

R-122b (?)72,0

CCl2F-

CCl2F

R-11292,0CCl3-CClF2

R-112a91,5

Jumlah atom F

Jumlah Atom H

6 – H 5 - H 4 – H 3 - H 2 – H 1 - H 0 -H

3 – F CH2F-CHF2

R-143-35,0CH3-CF3

R-143a-47,35

CHClF-CHF2

R-13317,0CH2Cl-CF3

R-133a (?)8,0CH2F-CClF2

R-133b (?)8,0

CHF3 –

CClFR-12338,0CHClF-

CClF2

R-123a32,0CHCl2-CF3

R-123b28,0

CClF3-CCl2F

R-11347,68CCl3-CF3

R-113a45,9

4 – F CHF2-CHF2

R-134-20,0CH2F-CF3

R-134a-26,15

CHClF-CF3

R-124-12,0CHF2-CClF2

R-124a (?)-16,0

CCl2F-CF3

R-114-12,0CClF2-CClF2

R-114a3,6

5 – F CHF2-CF3

R-125-48,55

CClF2-CF3

R-115-38,0

REFRIGERAN SENYAWA ORGANIK ‘CYCLIC’

R-C316 1,2-dichlorohexafluorocyclobutane

(C4Cl2F6)

R-C317 chloroheptafluorocyclobutane (C4ClF7)

R-C318 octafluorocyclobutane (C4F8)

REFRIGERAN CAMPURAN ZEOTROP

Campuran yang dapat dipisahkan dengan cara destilasi Contoh

R-401A: R-22(53%) + R-152a(13%) + R-124(34%) R-402B: R-125(38%) + R-290(2%) + R-22(60%) R-403B: R-22(56%) + R-218(39%) + R-290(5%) dst garis isotermal

23

4 1

Entalpi

Tekanan

temperature glide di dalam kondensor

temperature glide di dalam evaporator

REFRIGERAN CAMPURAN AZEOTROP Campuran yang tidak dapat dipisahkan dengan cara

destilasi Contoh:

R-500 R-12 (73.8%) + R-152a (26.2%)

Temperatur azeotrop: 0oC R-502 R-22 (48.8%) + R-115 (51.2%)

Temperatur azeotrop: 19oCT

x

Titik Azeotropik

XA

REFRIGERAN SENYAWA ORGANIK

R-600 Butana CH3CH2CH2CH3

R-600a Isobutana CH(CH3)3

R-610 ethyl ether C2H5OC2H5

R-611 methyl format HCOOCH3

R-630 methyl amine CH3NH2

R-631 ethyl amine C2H5NH2

REFRIGERAN SENYAWA ANORGANIK

R-702 hidrogen R-704 helium R-717 amonia R-718 air R-744 CO2

R-764 SO2

REFRIGERAN SENYAWA ORGANIK TAK JENUH

R-1130 1,2-dichloroethylene CHCl=CHCl R-1150 Ethylene CH2=CH2

R-1270 Propylene C3H6

PEMILIHAN REFRIGERAN

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

220 240 260 280 300 320 340 360

Tsat (K)

Psa

t (a

tm)

R-12 R-22R-600 R-600aR-134a R-125R-152a R-32

0.1

1

10

100

0.001 0.002 0.003 0.004 0.005

1/Tsat (K)

ln P

sat

(atm

)

R-12 R-22R-600 R-600aR-134a R-125R-152a R-32

SIFAT TERMODINAMIKA BEBERAPA REFRIGERAN

RefrigeranNBP,

oC

TemperaturKritik,

oC

TekananKritik,Bar

Titik Beku,oC

Tekanan Operasi Refrigeran,bar

V*,m3/hr/TR

hfg,

kJ/kg

peva pada 5oC pkond pada 40oCPada Tkond= 40oC dan

Teva= -15oC

R-11 23,7 197,78 43,7 -111,0 0,4967 1,748 0,772 148,5

R-12 -29,8 112,04 41,15 -136,0 3,62 9,60 10,867 108,4

R-22 -40,8 96,02 96,02 -160,0 5,836 15,331 6,668 108,4

R-113 45,9 214,1 34,15 -36,6 0,1903 0,7809 186,9 111,8

R-114 3,6 145,8 32,7 -94,0 1,069 3,454 37,6 88,6

R-134a -26,15 101,06 40,56 -96,6 3,5 10,167 10,867 139,8

R-152a -24,15 113,3 45,2 -117,0 3,149 9,092 11,572 226,5

R-290 -42,1 96,8 42,56 -187,1 5,478 13,664 7,737 252,4

R-600a -11,73 135,0 36,45 -159,6 1,88 5,361 21,24 226,5

R-718 100 374,5 221,3 0,0 0,00874 0,0738 825,6 2342,5*

R-717 -33,35 31,1 73,72 -77,7 5,16 15,54 6,124 1053,4

R-744 -78,4 31,1 73,72 -56,6 - - 1,33 156,7**

* pada Teva = 5oC, ** pada Tkond = 25oC

TINGKAT RACUN DAN KEMUDAHAN TERBAKAR

KELOMPOK TINGKAT NYALA

KELOMPOK TINGKAT RACUN

A B

Kelas 1 A1 B1

Kelas 2 A2 B2

Kelas 3 A3 B3*KELOMPOK TINGKAT NYALARefrigeran diklasifikasi menjadi tiga kelompok tingkat nyala yaitu:Kelas 1: refrigeran yang tidak menunjukkan perambatan api (flame propagation), jika diuji di udara pada 101 kPa (14.7 psia) dan 18oC (65oF)Kelas 2: LFL > 0,10 kg/m3 atau 3,5 % volume pada 21oC dan 101 kPa

kalor pembakaran < 19 000 kJ/kgKelas 3: LFL < 0,10 kg/m3 atau 3,5 % volume pada 21oC dan 101 kPa

kalor pembakaran > 19 000 kJ/kg

KELOMPOK TINGKAT RACUNRefrigeran diklasifikasikan menjadi dua kelompok tingkat racun yaitu:Kelompok A: adalah refrigeran yang mempuyai LC50 10 000 ppmKelompok B: adalah refrigeran yang mempunyai LC50 < 10 000 ppm

LFL [Volume%]

R-600a 1.95

Propane 2.1

UFL [Volume%]

R-600a 9.1

Propane 9.5

0 % 100 %

LFL = Lower Flammability Limit

UFL= Upper Flammability Limit

TITIK NYALA

R-1

1

R-1

2

R-1

34a

R-5

02

R22

R-6

00a

R-2

90

R-6

00

Ua

p P

elu

ma

s

0

200

400

600

800

1000

1200

Tit

ik N

yala

, oC

KELARUTAN AIR DALAM BEBERAPA REFRIGERAN CAIR

Temperatur, oC

Kelarutan, mg/kg

R-11 R-12 R-22 R-134a

60,0 340 440 3150 3200

32,2 140 128 1580 1500

10,0 55 44 830 730

-1,1 34 23,3 573 490

-40 4 1,7 120 89

-73,3 0,3 0,1 19 12

JENIS MINYAK PELUMAS

Oli Mineral

(MOE)

Oli Sintetik

Napthenic Paraffinic Alkyl-benzene

Polyo ester (POE)

polyalkyl glycol (PAG)

KELARUTAN BEBERAPA REFRIGERAN

DALAM OLI MINERAL

Seluruhnya larut

Sebagian larutTidak larut

Tinggi Sedang Rendah

R-11 R-13B1 R-22 R-13 NH3

R-600a

R-12 R-501 R-114 R-14 CO2

R-290

R-21 R-115 R-134a

R-113

R-152a

R-500 R-502

KISARAN VISKOSITAS MINYAK PELUMAS PADA BEBERAPA

APLIKASI REFRIGERASI Refrigeran Jenis kompresor

Viskositas Pelumas pada 38oC

SSUa mm2/s

Ammonia Screw 280 - 300 60 - 65

Ammonia Reciprocating 150 - 300 32 - 65

Carbon dioksida Reciprocating 280 – 300b 60 -65

R-11 Sentrifugal 280 – 300 60 - 65

R-123 Sentrifugal 280 – 300 60 - 65

R-12 Sentrifugal 280 – 300 60 - 65

R-12 Reciprocating 150 - 300 32 – 65c

R-12 Rotary 280 - 300 60 - 65

R-134a Sentrifugal 280 - 400 60-86

R-134a Screw 280 - 300 60-65

R-22 Sentrifugal 280 -400 60 – 86

R-22 Reciprocating 150 - 300 32 - 65

R-22 Scroll 280 - 300 60 – 65

R-22 Screw 280 - 800 60 - 173

KOMPATIBILITAS BEBERAPA REFRIGERAN TERHADAP

MATERIAL KOMPONEN MESIN REFRIGERASI Material Penggunaan R-12 R-134a HC

Baja Konstruksi, pipa Sangat baik Sangat baik Sangat baik

Kuningan Konstruksi, pipa Sangat baik Sangat baik Sangat baik

Tembaga Konstruksi, pipa Sangat baik Sangat baik Sangat baik

Aluminum Konstruksi, pipa baik baik baik

Molecular Sieve

pengering Sangat baik Sangat baik Sangat baik

Silicagel pengering Sangat baik Sangat baik Sangat baik

CR elastomer Buruk Buruk baik

FPM elastomer Buruk baik baik

PTFE elastomer baik baik baik

Polyamide elastomer baik baik baik

NBR elastomer Sangat baik baik Sangat baik

KEKUATAN DIELEKTRIK

REFRIGERAN KEKUATAN DIELEKTRIK

R-11 3

R-12 2,6

R-113 2,4

R-22 1,31

R-717, NH3 0,88

R-744, CO2 0,82

SIFAT TRANSPOR BEBERAPA REFRIGERAN PADA 0OC

Refrigeran P, MPa

Massa jenis

cairan, kg/m3

Cp cairan, kJ/kgK

k=Cp/Cv

Viskositas cairan, Pa-s x

106

Konduktivitas termal

cairan, W/mK

Tegangan Permukaan,

N/m

R-600a 0.1564 581 2.306 1.086 199.3 0.1068 0.01303

R-12 0.3081 1396 0.934 1.126 248.7 0.07585 0.01177

R-134a 0.2928 1295 1.341 1.102 271.1 0.09201 0.01156

R-290/R-600a, 50%-50%

0.3360 551 2.399 1.495 153.9 0.01474 0.01474

R-22 0.4976 1285 1.170 1.166 236.0 0.100 0.01170

R-290 0.4712 523 2.500 1.126 137.0 0.104 0.01030

JENIS-JENIS REFRIGERAN YANG UMUM DIGUNAKAN DI INDONESIA REFRIGERAN SINTETIK

CFC : chlorofluorocarbon stabil Mengandung khlor Sangat merusak ozon, ODP = 1

HCFC : hydrochlorofluorocarbon Tidak stabil Mengandung khlor Tidak terlalu merusak ozon, ODP = 0,05

HFC : hydrofluorocarbon Stabil Tidak mengandung khlor Tidak merusak ozon, ODP = 0

REFRIGERAN ALAMI Hidrokarbon (HC), CO2, NH3, H2O

Tidak stabil Tidak mengandung khlor Tidak merusak ozon, ODP = 0

JENIS-JENIS REFRIGERAN

CONTOH REFRIGERAN SINTETIK YANG BIASA DIGUNAKAN DI REFRIGERASI DAN AC

C

F

Cl

Cl

ClC

F

Cl

Cl

Cl

CFC-11

C

Cl

Cl

FF

C

Cl

Cl

FF

CH

Cl

F

F

CH

Cl

F

F

F

C

C

H

F

F H

F

F

C

C

H

F

F H

F

CFC-12 HCFC-11 HFC-134A

CFC HCFC HFC

KEMASAN REFRIGERAN

CFC-11

CFC-12, 250 g

CFC-12, 13,6 kg

PENGUNAAN REFRIGERANRefrigeran Penggunaan pada bidang

pendinginPenggunaan pada bidang

lain

R-11 Chiller Sentrifugal Pengembang busa Pelarut

R-12 Lemari es rumah tangga Dispenser air Pendingin minuman botol Display cabinet di

supermarket Cold storage AC mobil Chiller

Pengembang busa

R-22 AC rumah tanggal dan komersial

Chiller Cold storage