ANALISIS PENDINGINAN UDARA RUANG MESIN BERKAS ELEKTRON 350 keV/20 mA Sutadi, Suprapto, Suyamto, Sukaryono P3TM-BATANYogyakarta
ABSTRAK ANALIS/S PEND/NG/NAN UDARA RUANG MES/N BERKAS ELEKTRON350 kEV/20mA. Telah dilakukananalisis untuk menentukankapasitaspendinginan udara ruang Mesin BerkasElektron 350 keV/20 mAdi P3TM BATAN Yogyakarta.Adapun analisis dilakukan berdasarkanpertimbangankonstruksigedung sertaperangkatpendukungoperasimesinberkaselektrondalam ruang MBE yang menghasilkanpanas dan menimbulkanbebanpendinginan. Dari hasll analisis dapat ditentukan bahwa untuk mendinginkanudara ruang MBE denganvolumegedungsebesar945 mJbesertaperangkatpendukungyang beradadi dalamnya. agar tercapai suhu ruang MBE sebesar 20 DCdan kelembabanrelatif sebesar 50 %, dibutuhkanunit alai pengkondisianudara dengankapasitaspendinginantotal sebesar2/3.000 BTU/Jam. Kata kunci ..Mesin BerkasElektron dan PengkondisianUdara.
ABSTRACT ANALYSISOF THE AIR COOLING FOR 350 keV/20 mA ELECTRONBEAM MACHINE ROOMS. It has beenanalyzedthe cooling capacityfor 350 kEV/20 mA electronbeammachineroomsat P3TM. Theanalysis of cooling load basedon the building constructionand the devicefor supportedthe electronbeammachines operation, were obtained head disipation and provided the cooling load. From the result it can be determinedthat for cooling the electron beammachinerooms with 945 m cubic of volumeand supporter device in the room, in order to reach the air condition about 200C of temperaturesand 50 % of relatif humidityfor the electron beammachinerooms,it wasneededthe air conditioningsystemwith total cooling capacityabout213.000BTU/Hours. Key words.. ElectronBeam Machinesand Air Conditioning.
berdasarkankonstruksigedungdaDperangkatmesin yangberadadalamruangantersebut.
PENDAHULUAN D
alam
pengoperasian
sistem
pendinginan
MBE udara
dibutuhkan ruangan
temp
at
mesin berada,sehinggakondisi operasinya dapat dipenuhi. Fungsi utama daTi sistem pendinginan udara ~i adalah untuk memperoleh kondisi udara ideal meliputi suhu dan kelembabannya pada lokasi kerja daTi perangkat sumber tegangan tinggi clan tabung pemercepatberkas elektron. Udara dalamruang MBE sebagaimedium isolasi harus dikondisikan pada suhu :i: 20 °C dan kelembaoan :i: 50 % sesuai persyaratan,untuk menjaga agar tidak terjadi pelucutan elektron (discharge) ataupun dadal tegangan (breakdown voltage)pada saat operasi swnber tegangantinggi clantabungpemercepatpadamesinberkaselektron. Selanjutnyaagar dapat ditentukankapasitas alat pengkondisianudara ( AC ) yang dibutuhkan berdasarkanbeban pendinginan total yang timbul dalam ruangan mesin selama operasiMBE, maka perlu dilakukan analisis perhitungan untuk menentukanbeban pendinginanudara ruang MBE ANALISIS PENDINGINAN UDARA BERKAS ELEKTRON 350 keV/20 mA
Sutadi,dkk.
RUANG
MESIN
Berdasarkan basil analisis akan dapat ditentukankapasitaspendinginandaTiunit perangkat pengkondisianudara (AC ) yang dibutuhkanguna mendukungoperasidaTiperangkatMBE 350 keV/20 mA di P3TM-BATAN.
DASAR TEORI Untuk mendukungoperasiMBE 350 keV/20 mA di P3TM-BATAN dibutuhkan sistem pendinginanudara ruanganyang antara lain berfungsi
untuk: 1. Mendinginkan dan mengkondisikan udara di sekitardaerahsumberteg:lngantinggi clantabung pemercepatpadamesinberkaselektron. 2. Mendinginkan perangkat pendukung operasi MBE. 3. Mendinginkanudara dalam ruang tempatMBE berada. 63
Fungsi utama sistem pendinginanudara ini adalah untuk memenuhi kondisi operasi dari perangkat sumber tegangan tinggi
dan tabung
pemercepatberkas elektron dalam operasi MBE. Untuk menjaga agar tidak terjadi pelucutan listrik ataupundadal tegangan)pada saat operasi sumber tegangan tinggi dan tabung pemercepat berkas elektron, maka udara dalam ruang MBE sebagai mediumisolasi harus dikondisikanpada suhu:!: 200 C dankelembaban:!:50 % sesuaipersyaratan. Berdasarkan teori dadal listrik tegangan tinggi, untuk menjaga agar tidak terjadi pelucutan listrik ataupun tegangandadal pada saat operasi sumber tegangan tinggi, harus dipenuhi kondisi udara ruangan bertekanan1 atrnosfu denganSuhU 200C dan kelembabanrelatif sebesar50 %, dimana pada kondisi ini gradienteganganlistrik antarcelah udarapadatenninaltegangantinggi di sekitardaerah sumber tegangantinggi berdasarkangeometrin~a, dapatmencapainilai optimum sebesar30 kV/cm[ ], Dari basil percobaan menunjukkan bahwa untuk medan listrik bentuk seragam (uniform), terjadinya tegangandadal pada tenninal tegangan tinggi bentukbola pada mediumudara bertekanan1 atrnosfu dan suhunya20 °c, akan ditentukanoleh ukuranlebarcelah seperti disajikanpadaTabell [1].
Tabel
1,
Tegangan dadal dari lucutan pada medan listrik uniform untuk celah elektroda bentuk bola pada udara 1 Atm / 20 °C.
Dengan demikian untuk ruenjagaagar tidak terjadi dadal tegangan,makapada operasiMBE 350 keV/20 mA dengan udara ruangan bertekanan 1atmosfir dan suhu 20 °c sebagaimedium isola:;i, lebar celah antar elektroda terminal tegangantinggi yang berbentukbola harus dibuat minimal sebesar 14 cm. Selanjutnya untuk merencanakan sistem pendinginan ruang MBE guna mencapai suatu kondisi udara tertentu meliputi suhu clan kelembabannya,terlebih dahulu dilakukan estirnasi untuk mernperkirakanbeban pendinginanyang ada berdasarkan konstruksi
gedung
clan perangkat
pendukungyang akan membangkitkanpanas pada operasi MBE. Sesuaidenganbasil survey di l-apangan telah dapat dilakukan estin1asi untuk mempe:kirakan beban pendinginanyang akan timbul pada proses operasiMBE, dimanaantaralain meliputi : 1. DisipasipanaspadaperangkatpeDdukungMBE 2. Disipasipanaspada unit MBE clanunit target 3. Radiasi mataharipada dinding, atap, clan lantai gedungMBE 4. Kebocoranudarapada konstruksigedungMBE S. Perubahan entalpi pada proses pengkondisian udararuangMBE Pada saat operasiMBE akan timbul disipasi panas pada perangkat pendukung akibat energi listrik yang digunakan, dimana panas ini akan ditransformasikanke udara sehinggaakan meningkatkansuhuruanganclanmenjadibebanpendinginan pada unit alat pengkondisianudara. Adapun nilai beban pendinginan akibat disipasi panas pada perangkatPendukungMBE dapat dihitung dengan persaman[2: Qp = n. P. K
(1)
dengan: Qp == Jumlah pembangkitan panas akibat disipasi panaspada perangkat (kW ) n
= Jumlah perangkat dalam ruang MBE
P
= Daya listrik dari perangkat yang terpa-
(unit) sang (kW) K
= Konstanta faktor pembangkitan panas
(0,1 sid 1,2 y2J. Berkas elektron yang melewati sistem pernayar akan kehilangan sebagian energinya clan
terdisipasi menjadi panas pada jendela pernayar sebagai energy loss. Berdasarkan besamya energy Prosiding Pertemuan dan Presentasi I/miah Teknologi Akse/erator dan Aplikasinya Vol. 5. No. J. Oktober 2003.. 63. 70
64
loss clan arus berkas elektron sesuaidenganparameter operasidapat ditentukanpembangkitanpanas padaunit MBE denganpersamaan[J] : QUBE = EL X NEL
U
= Kocfisicn scrapan panas dan stroktur
A
gedung (Watt! m2.0C) = Luas pena~ang dinding gedung sebelab barat (m )
(2)
LIT
,..,Beda suhu antara udara luar dengan udara dalam ruang MBE (OC)
dengan: QMBE = Energi yang timbul akibat disipasi panas pada unit MBE (kW) EL
= Energy loss yang terdisipasi pada jendela
NEL
pemayar (keV/ partikel) = Cacah partikel elektron berdasarkanarus berkas elektron pada operasi MBE (partikel elektron /detik).
Selanjutnya pada saat berkas elektron keluar dari sistem pemayar menumbuk permukaan material target, tidak seluruhnya energi elektron terserappada permukaan namun sebagian akan terdisipasi menjadi energi panas pada permukaan target. Adapun energi panas yang terdisipasi pada unit target sebagai beban pendinginan udara ruangan MBE dapat dihitting dengan persamaan: [3]
Qr = Er
NEL
.K
(3)
Adanya kebocoran (rembesan)udara pada konstruksi gedung MBE akan mengakibatkan beban pendinginan basi alat pengkondisian udara yang akan dipasang. Besarnya beban pendinginan akibat bocoran udara ini, sangat ditentukan oleh laju aliran massa udara akibat kebocoran ruang, serta beda suhu
antara udara di permukaan luar gedung terhadap suhu udara dalam ruang MBE yang ingin dicapai[4]. Pada proses pengkondisian udara ruang MBE akan terjadi perubahan entalpi yang clisebabkan timbuInya panas laten clan panas sensibel akibat perubahan suhu clan kandungan uap air clan udara yang ada dalam ruangan. Adapun beban pendinginan pada proses pengkondisian udara ruang MBE dapat ditentukan berdasarkan perubahan entalpi akibat perubahan suhu daD kelembaban udara, serta laju aliran massa bocoran udara, dimana secara empiris dapat dilakukan pendekatan dengan diagram
psychrometric[4J.
dengan:
Qr = Energi panasyang terdisipasipadapermukaantarget (kW)
PERHITUNGAN
Er
Estimasi Beban Pendinginan Udara pada Operasi MBE
= Energi netto berkas elektronyang men-
capaiterget( keY) N EL = Cacahelektron berdasarkanarusberkas (elektron/ dtk) K = Faktor kebolehjadianenergielektron yang terserap berubah menjadi energi
panaspadapermukaantarget. Radiasi matahari pada dinding, clan atap
Berdasarkanbasil survey di lapangantelah dapat dilakukan estimasi untuk memperkirakan beban pendinginanyang akan timbul pada pengoperasianMBE. Hasil estimasi beban pendinginan seperti tersebutdi atas diinventarisasi berdasarkan kIasiftkasi jenis, daya, maupunjurnlahnya, ditampilkanpada Tabel(2).
gedung akan mengakioatkan perubahan kondisi
udara ruang MBE, dimana interaksi langsungpada atap clan dinding
gedung
berdasarkan proses
konduksimaupunkonveksiakanmeningkatkansuhu udara dalamruang MBE. Pembangkitanpanasyang timbul sebagaibeban pendinginan dapat dihitung berd~sarkan persamaad4] : QRG = U. A .LlT
(4)
dengan QRG
= Beban pendinginan akibat radiasi matahari pada struktur gedung (Watt)
ANALISIS PENDINGINAN UDARA RUANG MESIN BERKASELEKTRON350 keV/20 mA
Sutadi,dkk.
Perhitungan Beban Pendinginan Akibat Disipasi Panaspada Perangkat Pendukung Beban
pendinginan
yang
timbul
akibat
disipasi panas sangat dipengaruhi oleh daya listrik yang digunakan dan juga faktor pembangkitan panas daTi rnasing-masing komponen perangkat pendukung yang karakteristik
terhadap jenis perangkar2),
Berdasarkan persamaan (I) dapat ditentukan besamya beban pendinginan akibat disipasi panas pada perangkat pendukung MBE, dirnana hasil perhitungan secara lengkap disajikan pada Tabel 3.
Tabel 2; Data inventaris beban pendinginan udara ruang MBE 350 keV/20 mA.
No.
Jenis Beban
Daya
Jurnlah
0,040 KW 0,366 KW 1,000 KW 0,736 KW 3,000 KW 3,000 KW 0,560 KW 15,000KW 23,000 KW
12
Disi}2asi Panas Pada Perangkat Pendukung MBE -Lampu penerangan -Motor penggerak konveyor -Motor pompa vakum Turbo Molekul -Motor pompa vakum rotary -Motor penggerak generator terisolir -Generator Terisolir -Filamen trioda -Trafo Radio Frekwensi -Trarafo Anoda
2
10
Disi~asi Panas Pacla Unit MBE clan Target -Unit MBE -Unit Target
3
Radiasi Panas Matahari Pada Dindinl! dan Ata~ serta lantai Gedung -Dinding sebelah barat -Dinding sebelah timur
1
-Dinding sebelah utara -Dinding sebelah selatan -Atap gedung -Lantai gedunl! 4
Kebocoran Udara Pada Gedung
5
Perubahan Entalpy Udara Ruang MBE
2m
Tabel 3. Hasil perhitungan beban pendinginan akibat disipasi panas pada perangkat pendukung operasi MBE 350 keV/20 mA. No
Jenis Perangkat Pendukung MBE
Jumlah (unit)
Daya
(kW)
Faktor Pembangkitan Panas
Beban Pendinginan (kW)
12
0,040
1,20
0,576
2
LampuPenerangan Ruang Motor PenggerakKonveyor
10
0,366
0,20
0,736
3
Motor PompaVakumTurbo M
1
1,000
0,20
0,200
4
Motor PompaVakum Rotary
1
1,000
0,20
0,200
5
Motor penggerakGeneratorT
1
3,000
0,20
0,600
6
GeneratorTerisolir
1
3,000
FilamenTrioda
1
0,560
0,20 020 ,
0,600
7 8
Trafo Radio Frekwensi
1
15,000
0,15
2,250
9
Trafo Anoda
1
23,000
0,15
3,450 8,724
JumlahbebanpendinginanakibatdisipasipanasperangkatpendukungMBE
0,112
-
Prosiding Pertemuan dan Presentasi llmiah Tekn%gi Akse/erator dan Ap/ikasinya Vol. 5. No. J. Oktober 2003.. 63 -70
66
Perhitungan Beban Pendinginan Akibat Disipasi Panaspada Unit MBE daD Target Disipasi Panas Pada Unit MBE Berdasarkan konstruksi corong pemayar telah dapat ditentukan bahwa dengan jendela pemayar daTi bahan titanium setebal 50 pm, pada saat operasi MBE terdapat kehilangan energi (energy loss) sebesar 31,35 keV/partikel elektron, clan cacah elektron pada arus berkas 20 mA adalah sebesar 1,25 x 1017partikel elektron/detik[3]. Selanjutnya energy loss ini akan terdisipasi pada jendela pemayar yang akan menimbulkan pembangkitan panas clan mejadi beban pendinginan udara ruang MBE, dirnana berdasarkan persamaan (2) dan faktor konversi 1 eV = 1,6 x 10.19 Joule)[3],
Radiasi matahari akan berinteraksilangsung pada afar
dan dinding
gedung melalui bentuk
perpindahanpanaskonduksi maupunkonveksiyang akan membangkitkanpanas dalam ruang MBE, dimanaberdasarkanpengukuranpada saatkulrninasi matahari, suhu optimum udara di dalam gedung MBE dapatmencapai36 °C. Untuk menjaga kondisi udara agar tercapai suhu ideal sebesar 20 °c perlu diperhitungkan besamya pembangkitanpanas yang timbul akibat radiasi mataharipada struktur gedung,dimana akan merupakan
beban
pendinginan
pada
alat
pengkondisianudarayang akandipasangpadaruang
MBE. Dari hasil survey di lapangan dan data konstruksi gedung dapat dilakukan estirnasi untuk
dapat ditentukan bahwa disipasi panas pada unit
memperkirakan pembangkitan panas, berdasarkan dimensi clan material dari dinding , atap, dan lantai
MBE adalah sebesarQMBE = Q.Qn kW.
gedung serta proses pembangkitan panas yang
.
Pada operasi MBE berkas elektton akan kehilangan sebagian energinya dan terdisipasi menjadi energi panas pada saat melewati foil window pad a corong pemayar. ljerdasl\rkan disain daTi corong pemayar dengan ukuran foil window daTi bahan titanium setebal 50 11m,telah dapat ditentukan bahwa pada parameter operasi MBE 350 keV/20 mA terdapat kehilangan energi (energy loss) sebesar 31,35 keV/partikel elektron,
Disipasi PanasPada Unit Target Pada saat berkas elektron keluar daTi sistem pemayar clan menumbuk permukaan material target, tidak seluruhnya energi elektron terserap pada permukaan narnun sebagian akan terdisipasi menjadi energi panas pada permukaan target. Dengan asumsi bahwa 10 % energi elektron terdisipasi menjadi panas pada permukaan target,
maka dengan energi netto berkas elektron yang mencapai terget sebesar 318,65 keY, serta cacah elektron pada arus berkas 20 mA sebanyak 1,25 x 1017 partikel elektronldetik [3], berdasarkan persamaan (3) dapat ditcntukan bahwa beban pendinginan akibat disipasi panas pada unit target adalah sebesar Qr =~ kW.
Perhitungan Beban Pendinginan Ruang Akibat Radiasi Matahari pada Struktur Gedung MBE
terjadi. Selanjutnya dilakukan inventarisasi struktur gedung yang memberikan kontribusi pada proses pembangkitan panas akibat radiasi matahari terhadap struktur gedung, sebagai acuan dalam perhitungan lebih Ianjut, yang antara lain meliputi bahan, jurnlah, serta ukuran tebal clan luas dari kornponen dinding, atap, clan lantai gedung. Adapun data inventarisasi struktur gedung MBE secara lengkap berdasarkan gambar konstruksi clan basil survey di lapangan secara lengkap sebagai acuan dalam perhitungan, disajikan pada Tabel (4). Beda suhu antara udara luar dengan udara dalam ruang MBE ditentukan berdasarkan hasil pengukuran suhu udara di luar permukaan dinding clan atap gedung pada saat kuIrninasi matahari dengan suhu optimum sebesar36°C, terhadap suhu udara dalam ruang MBE yang dikondisikan sebesar 20 °c. Koefisien serapan panas dari struktur gedung berdasarkan bahan clan ukuran tebalnya ditentukan berdasarkan acuan[41. Selanjutnya berdasarkan persamaan (4) dapat ditentukan besarnya beban pendinginan ruang akibat radiasi matahari pada struktur gedung MBE, dimana hasil perhitungannya disajikan pada Tabel (5). ]adi dapat ditentukan bahwa besarnya beban pendinginan ruing MBE akibat radiasi matahari pada struktur gedung adalah sebesar QRG = M11
kW.
/SSN /4/ /-/349
Volu]!le5, Nomor J. Oktober2003
Tabel 4. Data inventarisasi konstruksi gedung MBE 350 keV/20 mA P3TM BATAN. Komponen Gedung
Bahan
Tebal (m)
Luas(m1
Jumlah
Dinding sebelahbarat
Beton
0,40
105
1
2
Dinding seb~lahtimur
Beton
0,40
105
3
Dinding sebelahutara
Beton
0,40
105
4
Dinding sebelahselatan
Beton
1,00
108
):
Atap gedung
Beton
0,20
108
1
6
Lantai gedur.g
Beton
0,10
126
1
No
Perhitungan Beban Pendinginan Akibat Kebocoran Udara Pada Konstruksi Gedung Beban pendinginan akibat kebocoran udara dalam ruang MBE, sangat ditentukan oleh beberapa
faktor antara lain:
luas penampang bocoran
(rembesan) udara ruang MBE, kecepatan aliran udara di luar gedung, dan suhu udara di luar ruang MBE, serta suhu udara ruangan yang ingin dikondisikan. Berdasarkan data basil survey di lapangan telah dapat dilakukan estimasi untuk memperkirakan laju aliran rnassa bocoran udara pada ruang MBE. Dirnana besarnya dapat dihitung dengan persarnaan[5]:
M
= Laju aliran rnassa udara akibat kebocoran (kg/detik)
p
= Berat jenis udara pada suhu ruang 36 °C
A
= Luas penampang bocoran ruang MBE
V
= Kecepatan aliran dari bocoran udara
(1,176 kg/m3 yS) (1,5 m1 (0,125 m/detik) Sehingga dengan berdasarkan persarnaan (5) di atas, dan besaran yang telah dapat ditentukan sesuai dengan acuan dan basil survey di lapangan dapat ditentukan bahwa laju aliran rnassa bocoran udara pada ruang MBE adalah sebesar M = QJ;JJ Kg/detik.
M = p.A.
V
(5)
lengan ~-
Selanjutnya besamya beban pendinginan ruang MBE akibat bocoran udara yang ada, dapat dihitung dengan persarnaan[4):
~--
Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah Teknologi Akselerator dan Aplikasinya Vol. 5. No. J. Oktober 2003: 63 -70
68
udaraudara
QBU = M
Cp
LIT
(6)
dengan QBU = Bebanpendinginanruang akibatkebocoranudarapadagedungMBE M
= Laju aliran rnassaudara akibat kebocoran
Cp
(0,221 Kg/detik) = Kalor jenis udara pada suhuruang 20 °C
LIT
(1,01 kJ/kg)[2] = Beda suhuantaraudara luar denganudara
Sesuai dengan data awal dari basil pengukuran di lapangan telah dapat ditentukan bahwa pada luas penampang bocoran udara ruang MBE sebesar 1,5 m2 daD kecepatan udara bocoran sebesar 0,125 m/detik, telah dapat ditentukan laju aliran rnassadari bocoran udara berdasarkan persarnaan (5) sebesarM = !)..ill kG/detik.
Dengan demikian dapat dihitung besarnya beban pendinginan akibat perubahan enthalpy pada proses pen~kondisian udara ruang MBE dengan persarnaan[ ] :
dalamruangMBE (16 °C) Berdasarkanpersarnaan(6) clan besaranyang telah dapat ditentukan sesuai dengan acuan clan basil survey di lapangan,dapat dihitung besamyabeban pendinginanakibat kebocoranudara pada gedung MBE adalahsebesarQBU= ~ kW.
Perhitungan Beban Pendinginan Akibat Proses Pengkondisian Udara Ruang MBE PadaprosespengkondisianudararuangMBE akan terjadi perubahanenthalpy yang diakibatkan oleh timbulnya panas laten clan panas sensibel, karenaterjadiprosesperubahansuhuclankandungan uap air daTiudarayang ada dalamruangan.Adapun sesuaidenganrancanganudara dalam ruang MBE akan dikondisikan pada suhu 20 °c dengankelembabanrelatif sekitar t. 50 % terhadapkondisi udarasebelumdipasang alat pengkondisianudara. Berdasarkanhasil survey di lapangantelah dipero~ehhasil pengukuran kondisi ruang MBE sebelumdipasangalat pengkondisianudara, sebagai data awal untuk melakukan estimasi guna memperkirakan beban pendinginan yang akan timbul. Pada kondisi optimum (saat kulminasi matahari) terukur suhu ruangan sekitar t. 36 °c dengankelembabanrelatif sekitart. 86 %. Denganbantuandiagrampsychrometricakan dapat ditentukan perubahanenthalpyudara ruang MBE pada proses pengkondisiandaTi suhu 36 °c dengankelembaban86 % menuju kondisi suhu20 °c dengan kelembaban50 %. Berdasarkanhasil pengamatanpada diagt"amtersebut di atas dapat diperoleh bahwa: .Perubahan enthalpy ka- = 17,5 kJ/kG renapanasSensibel(E$) kering .Perubahan enthalpyka= 66,S kJ/kG rena pana3Laten (EJ kering Total perubahan enthalpy yang timbul (E)
= 84
+
(7)
dengan: QE = Bebanpendinginanakibat perubahanenthalpy(kW). M = Laju aliran massadaTibocoranudara E
(0,221 kG/detik). = Perubahanenthalpyyang terjadi akibat proses pengkondisianudara kJ/kG udara kering ).
Sehingga berdasarkan persamaan (7) di atas, dapat ditentukan bahwa besarnya beban pendinginan
akibat perubahan enthalpy pada proses pengkondisian udara ruang MBE adalah sebesar QE = ~kW.
Perhitungan Beban Pendinginan Total Beban pendinginantotal (total cooling load) padaprosespengkondisianudararuangMBE adalah rnerupakan
junliahan
dari
kornponen
beban
pendinginan yang tirnbul selarna proses operasi MBE, baik yang berasal dari pernbangkitanpanas dari perangkat MBE clan pendukungnyarnaupun transforrnasi panas pada struktur gedung sebagai
barier isolasipanaspadaprosespengkondisianudara ruangMBE. Adapun besarnya beban pendinginan tQtal
untuk pendinginanudara ruang MBE berdasarkan kornponenbeban pendinginanyangada ditarnpilkan padaTabel(6). Jadi berdasarkanbasil perhitunganclanfaktor konversi1 kW = 3413 BTU/Jarn[2]dapatditentukan bahwanilai bebanpendinginantotal yang ada pada pendinginanudara ruang MBE 350 keV/20 rnA di P3TM BATAN, adalah sebesar.41W kW atau sebesar141.793.09BTU/Jam.
kJ/kG udara
kering
ANAL/SIS PENDINGINAN UDARA RUANG MESIN BERKASELEKTRON350 keV/20 mA
Sutadi.dkk.
QE = M x E
69
Hasil perhitungan bebanpendinginan udara ruang MBE 350 keV/20 mA. Komponen Beban Pendinginan
Jumlah (kW)
Disipasipanas dari perangkatpendukung MBE ~-
8,724
2,
Disipasi panas pacla- unit MBE clan Target
1,264
3
Radiasimataharipada strukturgedungMBE
9,421
4
Kebocoran udara pada konstruksi geclungMBE
5
Perubahanenthalpypadaprosespengkondisianudara
~-
-
Dari basil disain perhiungan telah dapat ditentukanbahwabesarnyabebanpendinginantotal untuk mendinginkanudara ruang MBE 350 keV/20 mA P3TM-BATAN adalahsebesar41,545 kW atau sebesar 141.793,09 BTU/Jam, dimana beban ini harusditanggungoleh unit perangkatpengkondisian udara( AC ) yang akandipasang. Namun demikian untuk menjagaunjuk kerja pengkondisian udara, dibutuhkan kapasitas unit perangkatAC dengan konstanta faktor keamanan yang secara empiris dapat ditentukan antara 1,1 sampai dengan 1,5 kali terhadap nilai beban pendinginantotal(2]. Berdasarkan pertimbangan teknis clan pengembanganprogram MBE lebih lanjut, yang antara lain meliputi pembuatan ruang preparasi sampel clan penambahan perangkat pendukung operasi MBE, dirnana hal ini akan meningkatkan bebanpendinginanterhadapunit perangkatAC yang terpasang,rnaka diambil konstantafaktor keamanan sebesar1,5. Dengandernikian pada prosespendinginan udara ruang MBE 350 keV/250 mA di P3TMBATAN, dibutuhkan perangkat AC dengan kapasitaspendinginantotal sebesar1,5 x 41,545 kW = 62,318 kW atau sebesar212.685,63BTU/Jam ~ 213.000BTU/Jam.
18,564 41,545 kW
JumlahBebanPendinginanTotal
HASIL DAN PEMBAHASAN
3,572
UCAPAN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan banyak terima kasih
kepada seluruh staff Bidang Akselerator atas bantuannya dalam penyelesaian penelitian ini.
ACUAN [1] J.D. CRAGGS. High Voltage Technique, Mc. Graw-Hi1l, 1978.
Laboratory
[2] N.C. HARRIS, Modern Air Conditioi1ing Practice,Mc. Graw-Hill, 1982. [3] R. SAPTAADJI, Sistem Pemayar MBE 350 keV/20mA, P3TM-BATAN.1999. [4] J. CARRIER, Modern Refrigeration and Air Conditioning, Preitec-Hi11, New Delhi, 1985. [5] D.J. POLLAND, Fluids Mechanic and Hydraulic, Guildford, August 1976
TANYAJAWAB Taxwim -Bagaimana basil optimasi daTi analisis pendi. nginanudararuangMBE? Sutadi
KESIMPULAN Berdasarkanhasil analisis perhitungandapat ditentukanbahwa untuk mendinginkanudara ruang MBE denganvolume gedungsebesar945 m3beserta perangkatpendukungyangberadadi dalamnya,agar tercapai suhu ruangan 20 °C dengan kelembaban udara relatif 50 %, dibutuhkan unit alat pengkondisianudara dengankapasitaspendinginantotal sebesar 213.000 BTU/Jam.
Tabel6. No. fustdtngpertemuan
-Hasil optimasi daTi analisis pendinginan udara ruang MBE, diperoleh kondisi suhu clan kelembarnan udara ruang MBE (T = ::!:20 °C clan RH =::!: 50%) yang dapat berguna untuk: .Menjaga agar tidak terjadi discharge clan breakdown voltage pada daerah sumber tegangan tinggi dan tabung pemercepat elektron pada operasi MBE. .Mendinginkan ruangan dan perangkat pendukung MBE sehingga unjuk kerjanya optimal.
-
dan PresentasiIlmiah Tekn%giAkse/erator dan Ap/ikasinya Vol, 5. No.1. Oktober 2003.. 63 -70
70
