Sekolah Tinggi PerikananJakarta

Modul Kuliah Refrigerasi I

TPH Semester IV

Dosen : Agus Budihadi ST, MT

1) Pengertian Refrigerasi

• Refrigeration :

Menurunkan (pendinginan), menaikan (pemanasan) dan menjaga temperatur suatu zat atau ruangan, sesuai dengan yang kita inginkan.

• Air Conditioning :

Menaikan, menurunkan temperatur dan menjaganya sesuai dengan yang kita inginkan, agar kita merasa nyaman berada diruangan tersebut.

2) Istilah – Istilah Dalam Refrigerasi• Temparatur :

Ukuran Intensitas atau banyaknya panas dari suatu zat. (R, C, F, K dll). Alat Ukurnya Thermometer

• Tekanan :Gaya persatuan luas (psi, Pa, Kg/cm²). Alat ukurnya Pressure gauge

• Panas : Panas adalah bentuk dari suatu energi, yang dapat merubah bentuk suatu zat.

• 1 BTU :Banyaknya panas yang dibutuhkan untuk menaikan atau menurunkan temparatur zat seberat 1 pound dan sebesar 1º F

2) Istilah – Istilah Dalam Refrigerasi• Macam Panas :

- Panas sensible :Panas yang dibutuhkan untuk merubah temperatur suatu zat seberat 1 pound sebesar 1º F

- Panas latent : Panas yang dibutuhkan untuk merubah bentuk suatu zat seberat 1 pound, tanpa merubah temparatur zat tersebut(Pembekuan, Pencairan dan Penguapan). Besar kecilnya dipengaruhi oleh kandungan airnya

- Panas Spesifik :Panas yang dibutuhkan untuk merubah temperatur zat seberat 1 pound sebesar 1º F

2) Istilah – Istilah Dalam Refrigerasi• Entrophy (s)

Jumlah panas persatuan temperatur (kJ/ºK, kJ/kg.ºK)

• Pengaruh tekanan terhadap temperatur penguapan :Jika tekanan dinaikan, maka temperatur didih atau temperatur penguapan suatu zat akan naik, begitu juga sebaliknya

• Pengaruh tekanan terhadap temperatur pembekuan :Jika tekanan dinaikan, akan menurunkan temperatur pembekuan. Begitu juga sebaliknya

1) Siklus Dasar Refrigerasi

Kompresor

KondensorEvaporator

Exp

2) Komponen Sistim Refrigerasi• Komponen Utamaa) Kompresor :

Berfungsi untuk menghisap dan menekan gas Refrigerant.(Reciprocating, Rotary, Screw, Centrifugal, Scroll)

b) Kondensor :Berfungsi untuk merubah bentuk gas refrigerant menjadi cairan refrigerant, dengan jalan membuang panasnya. Dikondensor terjadi proses kondensasi atau pembuangan panas.(Water cooled, Air cooled dan Evaporative Condenser)

c) ReceiverBerfungsi sebagai penampung cairan refrigerant dari kondensor

d) Katup Expansi : Berfungsi untuk menjatuhkan tekanan cairan refrigerant, sehingga cairan refrigerant akan mulai menguap.(Automatic Exp, Thermostatic Exp, Capillary tube,

Distribution tube)

e) Evaporator :Berfungsi sebagai alat untuk proses penguapan dari cairan refrigerant. Di evaporator terjadi proses penyerapan panas (Shell Type, Shelf Type, Wall Type, Fin Tube with

force Circulation)

c c

ab

KONDENSOR

RECEIVER

d

Freezer Unit / pembekuanFish hold / storage

Keterangan :a. Kompressor No.Ib. Kompressor No IIc. Oil separatord. Filter Dryere. Accumulatorf. Intercooler

Expansion Valve Stop Valve Selenoid Valve Aliran Cairan Refrigerant Aliran gas Refrigerant panas (Tekanan Tinggi) Aliran gas Refrigerant dingin ( Tekanan Rendah)

e e

f f

Alat Bantu Sistim Refrigerasi1) Alat bantu untuk instalasi pada sistim perpipaan:a) Oil separatorb) Filter dryerc) Sight Glassd) Solenoid Valvee) Accumulatorf) Economizer/Heat Exchanger/Intercoolerg) LP, HP, Oil pressure switchh) Gas Purger/Gas cooleri) Oil Drum

2) Alat Bantu Sistim Perlistrikan :

a) Thermal Overload protector

b) MCB

c) OCR

d) Timer

e) Volt meter

f) Ampere Meter

g) Frequensi meter

h) KWH meter

i) Thermostat

j) Module control

Diagram Sistim Refrigerasi R22

1

2

3

4

5

6 7

8

9

10

11

12

1314

15

Komponen Contoh Sistim Refrigerasi1) Kompresor 2) Kondensor

3) Receiver 4) Oil Separator

5) Level Control 6) Filter Dryer

7) Sight Glass 8) Liquid Header

9) Low Temp. Gas Header 10) LP & HP Switch

11) Solenoid Valve 12) Thermostatic Exp. Valve

13) Evaporator 14) Thermostat control

15) Economizer

Refrigerant

• Refrigerant : Bahan pendingin (penukar panas) pada sistem refrigerasi

• Syarat-syarat refrigerant : Tekanan penguapan yang cukup tinggi, umumnya diatas

tekanan atmosphir Tekanan pengembunan yang rendah, sehingga

perbandingan kompresi kompresor tidak terlalu tinggi Mempunyai kalor latent penguapan yang tinggi. Volume spesifik yang cukup kecil, terutama pada fasa gas

Refrigerant• Syarat-syarat Refrigerant :

Mempunyai koefisien prestasi (COP) yang tinggi Mempunyai konduktifitas thermal yang tinggi Mempunyai viskositas rendah, baik dalam fasa cair maupun

gas Tidak mempunyai sifat korosif Harus stabil dan tidak bereaksi dengan material lain Tidak beracun dan berbau menyengat Tidak mudah terbakar Harus mudah diditeksi jika terjadi kebocoran

Harganya tidak mahal dan mudah didapat.

Refrigerant• Macam-macam refrigerant :

• Refrigerant Group 1 :

R 11 CCl3F Low pressure R 12 CCl2F2

R 22 CHClF2

R 123 CHCl2CF3

R 134a CF3CH2F R 500 73,8 % R 12 dan 26,2 % R 152a R 502 48,8 % R 22 dan 51,2 % R 115 R 503 40,1 % R 23 dan 59,9 % R 13 R 744 CO2

• Sifat-sifat refrigerant group 1 : Tidak beracun Tidak korosif Tidak membuat iritasi Tidak mengganggu pernafasan Tidak mudah terbakar

• R 12 Mempunyai latent heat pada suhu 5º F sebesar 68,2 Btu/lb Temperatur didihnya - 29º C Temperatur kerjanya s/d - 29º C Dapat larut dalam oli pada temperatur - 98º F (- 68º C) Tekanan kerjanya LP 26,5 psia (5º F) dan HP 108 psia (86º

C)

• R 22 Mempunyai latent heat pada suhu 5º F sebesar 93,2 Btu/lb Temperatur didih - 41º C Temperatur kerjanya - 29º C s/d - 40º C Dapat larut dalam oli pada temperatur - 9º C Tekanan kerjanya LP 43 psia (5º F) dan tekanan HP 158 psia

(86º F)

• R 500 Mempunyai latent heat pada suhu 5º F sebesar 82,5 Btu/lb Temperatur didihnya - 33º C Temperatur kerjanya s/d - 33º C Pada ukuran kompresor yang sama dapat menghasilkan

kapasitas 20 % dari R 12 Tekanan kerjanya LP 31,1 psia (5º F) dan HP 128 psia (86º

F)

• R 502 Mempunyai latent heat pada suhu 5º F sebesar 67,3 Btu/lb

dan pada suhu - 29º C sebesar 70,8 Btu/lb Temperatur didihnya - 46º C Temperatur kerjanya - 18º C s/d - 51º C Dapat larut dalam oli pada temperatur diatas 180º F (82º C) Tekanan kerjanya LP 50,6 psia (5º F) dan HP 191 psia (86ºF)

• R 503Mempunyai latent heat pada suhu 5º F sebesar 48,9

Btu/lb dan pada suhu - 88º C sebesar 77,2 Btu/lbTemperatur didihnya - 88º CTemperatur kerjanya - 73º C s/d - 87º C Tekanan kerjanya LP 266 psia (5º F) dan HP 607

psia (20º F)

• R 744 Mempunyai latent heat pada suhu 5º F sebesar 116 Btu/lb Temperatur didihnya – 109,3º F Temperatur kerjanya - 70º C Tekanan kerjanya LP 334,4 psia (5º F) dan HP 1039 psia

(86º F)

• Refrigerant Group 2 : R 717 NH3 R 40 CH3Cl R 760 SO2

• Sifat-sifat refrigerant group 2 :Sangat BeracunSedikit mudah terbakarMenyebabkan iritasi pada pernafasan

• R 717 Mempunyai latent heat pada suhu 5º F sebesar 565 Btu/lb Temperatur didihnya - 33º C Temperatur kerjanya 0º C s/d - 33º C Tekanan kerjanya LP 34,3 psia (5º F) dan HP 169 psia (86ºF) Dapat larut dengan oli sebesar 20 ppm pada suhu 5º C dan

125 ppm pada suhu 86º C

• R 40 Mempunyai latent heat pada suhu 5º F sebesar 180,6 Btu/lb Temperatur didihnya – 10,8º F Temperatur kerjanya - 10º C Tekanan kerjanya LP 20,89 psia (5º F) dan HP 95,53 psia

(86ºF)

• R 764 Mempunyai latent heat pada suhu 5º F sebesar 172,3 Btu/lb Temperatur didihnya 14º F Titik bekunya – 103,9º F Tekanan kerjanya LP 11,81 psia (5º F) dan HP 66,45 psia

(86ºF)

• Refrigerant Group 3 : R 600 Butane C4H10 R 170 Ethane C2H6 R 290 Propane C3H3

• Sifat-sifat refrigerant group 3 : Tidak beracun Mudah terbakar

• R 600 Mempunyai latent heat pada suhu 5º F sebesar 170,7 Btu/lb Tekanan kerjanya LP 8,2 psia (5º F) dan HP 41,6 psia (86ºF)

• R 170 Mempunyai latent heat pada suhu 5º F sebesar 150,5 Btu/lb Tekanan kerjanya LP 236 psia (5º F) dan HP 675 psia (86ºF)

• R 290 Mempunyai latent heat pada suhu 5º F sebesar 170,2 Btu/lb Tekanan kerjanya LP 41,9 psia (5º F) dan HP 155 psia (86ºF)

• Refrigerant Air : Dipergunakan pada sistem refrigerant steam jet Latent heat pada suhu 100º C sebesar 970 Btu/lb Temperatur kerja yang didapat 7º C, pada tekanan 0,15 psia

• Refrigerant Cryogenic : Cairan refrigerant yang langsung diuapkan di atmosphere

didalam evaporator Temperatur kerjanya antara - 157º C s/d - 273º C

R 702 Hydrogen R 704 Helium (-269º C) R 720 Neon R 728 Nitrogen (-269º C) R 729 Udara R 744 CO2 (-78º C) R 740 Argon R 732 Oxygen

Refrigerant Hydrocarbon

Keunggulan Refrigerant HC

Nol ODP dan GWP dapat diabaikanDrop-in substituteMeningkatkan kinerja mesin (lebih efisien)Masa jenis rendahPanas laten lebih besarTidak beracun, walaupun dalam jumlah

banyak diudara

Keamanan Pemakaian HC

Perbandingan Performance HC DG R22

Perbandingan Performen R22 Dengan HC22

GRAFIK PERBANDINGAN PERFORMEN CHILLER 1, 3, 5 PADA SAAT RETROFIT

211,1 206 212,5173,9 184,4 166,9

748,5 749

624

748,5

499,3 499,6

37,2 21,645,6

0

249,7

124,4

0

100

200

300

400

500

600

700

800

1 3 5

CHILLER

LO

AD

(K

W)

KOMP.R22

KOMP.HC22

CAP.R22

CAP.HC22

ENER.SAV

Δ CAP.

Pelumasan

Fungsi refrigeration oil :Untuk melumasi bagian-bagian yang

bergerak didalam kompresor seperti : Sleeve bearing, thrust bearing, shaft seal, piston pin, crank pin bearing dll.

Untuk mengatur beban kompresor melalui pengaturan hydraulic capacity control (load and unloader)

Pelumasan• Sifat-sifat refrigerant terhadap pelumas mineral :• R 717 (NH3) Sedikit larut pada pelumas dan jika oli tidak murni, oli akan

berubah bentuk menjadi lumpur. Dipergunakan untuk industri paberik es Kompresor yang dipergunakan jenis reciprocating Titik didih pada tekanan atmosphere - 28º F

• R 22 (CHClF2) Larut dalam oli pada temperatur tinggi Sifat kelarutan dengan oli tergantung : temperatur, jenis oli Dipergunakan untuk AC dan refrigerasi temperatur rendah Kompresor yang dipergunakan jenis reciprocating,

cenrifugal Titik didih pada tekanan atmosphere - 41,4º F

• Sifat-sifat refrigeration oil : Mempunyai pour point rendah (titik leleh), terutama untuk

temperatur kerja yang rendah (freezer) Harus terbuat dari mineral murni (bebas dari lilin, uap air,

sulfur, hydro carbon dan larutan lainnya. Viscositas yang dipakai : 150, 300 dan 500. Untuk sistim

refrigerasi automatik mempergunakan viscositas 300. Alat ukur yang dipergunakan adalah Saybolt Universal Viscosity Test

Perlu ditambah foam inhibitor (anti foam) Pada temperatur rendah akan berubah jadi bentuk plastik,

jadi temperatur cair oli (pour point) harus lebih rendah dari temperatur kerja refrigerasi

Refrigerant oli harus mempunyai dielectric (penghambat aliran listrik) minimum 25.000 Volt, yang ditentukan oleh % uap air yang terkandung.

• Perawatan Refrigeration oil : Perlu dilakukan pengecekan rutin setiap tahun untuk :

- Mengetahui viscositasnya

- Titik nyalanya (flash point)

- Titik lumernya (pour point)

- Kandungan endapan dari carbonnya

- Kemampuan untuk elmusi dan de emulsi

- Penurunan titik lelehnya

Penyimpanan refrigeration oil diluar ruangan :

- Membuat penahan panas matahari.

- Tutup rapat tutup drum agar tidak terjadi kontaminasi dengan udara luar.

- Sebelum dipakai, drum harus dibersihkan dari kotoran, terutama disekitar tutupnya.

• Kondisi refrigeration oil pada saat operasional: Penggantian oli dilakukan setiap tahun. Jika ingin menambah atau mengganti oli secara keseluruhan,

pergunakan oli yang bersih dari drum yang tertutup rapat. Setelah stop operasional lebih dari 1 bulan, buka tutup bearing

dan lumasi dengan oli. Sebelum unit dioperasikan kembali. Ganti oli filter secara periodically. Sesuai dengan manual

paberik pembuat kompresornya. Setiap tahun bersihkan strainer pompa olinya.

Cold Storage• Macam Cold Storage :

Small cold storage :

Mempunyai luas ruang antara 93 m² s/d 372 m²

Intermediate cold storage :

Mempunyai luas ruangan hingga 465 m²

Large cold storage :

Mempunyai luas ruang antara 3.720 m² s/d 4.650 m²

Cold Storage• Temperatur Cold Storage

High Temperature Cold Storage :

Digunakan untuk menyimpan produk buah-buahan kaleng dan mempunyai temperatur penyimpanan s/d 27º C

Medium Temperature Cold Storage :

Digunakan untuk menyimpan buah-buahan segar, sayuran dan mempunyai temperatur penyimpanan antara 0º s/d 10º C

Freezer Storage :

Digunakan untuk menyimpan produk-produk beku seperti ikan, daging, mentega dan mempunyai temperatur penyimpanan antara - 18º C s/d - 23º C

Cold Storage

Sharp Freezer Storage :

Digunakan untuk menyimpan produk beku dan mempunyai temperatur penyimpanan s/d - 29º C

Blast Freezer :

Digunakan untuk membekukan produk dengan cara memakai hembusan udara dingin dari blower/fan dengan temperatur antara - 29º C s/d - 40º C. Blast freezer juga disebut suatu proses pembekuan cepat.

Refrigeration Pada Produk Perikanan• Fungsi Refrigeration Untuk Produk Perikanan :

Menghambat pertumbuhan bakteri pembusukan, sehingga dapat memperpanjang umur ikan (lebih awet) dan tidak menghilangkan gizi yang dikandungnya.

• Titik Beku Ikan Basah :- 1,1º C s/d - 2,2º C (hanya 50% air membeku)

• Pengaruh Suhu Terhadap Pertumbuhan Bakteri Pembusukan :

Deret suhu tinggi (25 s/d 2ºC) Sangat cepat Deret suhu rendah (2 s/d -1ºC) Dapat ditekan Deret Suhu Sangat Rendah (-2 s/d - 30ºC) Ditekan

minimum & Tidak Aktif

Perhitungan Kapasitas

• Panas Rambatan Dari Insulation

• Panas Sensible Dari Produk

Q = m.CP.(T1 – T2)

• Panas Latent Dari Produk

Tergantung dari bentuk, jenis produk dan kadar airnya

X

TTAkQ

).(. 21

)(

.22L

LTotal

XR

XRZ