Jurnal Xyzh, Vol…, No….（diisi oleh editor）
ANALISA DESAIN DAN PERFORMA KONDENSOR PADA SISTEM REFRIGERASI ABSORPSI UNTUK KAPAL PERIKANAN Mochamad Isa Anshori1) ,Baheramsyah Alam2) Mahasiwa: JurusanTeknikSistemPerkapalan, FTK-ITS 2) DosenPembimbing :JurusanTeknikSistemPerkapalan, FTK-ITS 1)
ABSTRAK Proses pendinginan sangat diperlukan oleh nelayan untuk mempertahankan mutu hasil tangkapan. Pada saat ini nelayan masih menggunakan sistem pendingin espadat yang dibawa dari darat. Dengan menggunakan sistem pendinginan ini lama pelayaran akan terbatasi karena es yang mereka bawa tidak dapat bertahan lama dan juga dapat mengurangi jumlah tangkapan ikan. Penelitian ini menawarkan sistem pendingin dengan sistem absorpsi, sistem ini cocok untuk nelayan sebab dalam pengaplikasiannya tidak memerlukan biaya dan tempat yang besar serta mudah dalam pengopersiannya. Sistem pendingin ini sangat ekonomis karena cara kerjanya memanfaatkan gas buang mesin kapal yang dihasilkan dari mesin kapal nelayan tersebut. Dalam penelitian ini dilakukan kemampuan Lithium Bromide sebagai absorben dalam sistem refrigerasi absorpsi. Dari semua perhitungan yang dilakukan didapatkan panjang kondensor sepanjang 15 meter dengan kemampuan heat transfer dari suhu 100 0C turun menjadi suhu 45 0 C. Kondensor yang digunakan adalah type kondensor “shell and tube”dengan kapasitas kondensor 3,8018 Kw. Type tersebut paling efektif dari semua type kondensor lain.
KEY WORDS: absorpsi,LithiumBromide,refrigerasi,kondensor,shell and tube. PENDAHULUAN Indonesia adalah salah satu negara kepulauan yang sangat kaya akan hasil lautnya. Dimana mayoritas penduduknya bekerja sebagai nelayan. Sehingga banyak nelayan yang bergantung pada hasil tangkapannya. Dengan hasil tangkapan yang banyak maka perekonomian para nelayan berkembang baik. Tetapi untuk menghasilkan tangkapan ikan yang banyak maka dibutuhkan perluasan jarak penangkapannya. Dengan memperluas jarak tangkapan ikan maka dibutuhkan bahan bakar yang banyak dan juga dibutuhkan pengawetan ikan agar hasil tangkapan masih dalam kondisi baik.
Selain menggunakan es balok nelayan sekarang juga sudah ada yang menggunakan sistem pendingin hanya saja sistem ini masih independen, dalam artian sistemnya refrigerasi biasa. Hal ini kurang menguntungkan karena biaya yang dibutuhkan lebih mahal untuk mengoperasikan sistem tersebut. Penelitian yang akan dilakukan ini mengenai sistem pendingin absorpsi. Di mana sistem pendingin ini cocok untuk nelayan karena dalam penerapannya tidak memerlukan biaya dan tempat yang besar serta dalam pengoperasiannya juga mudah. Dalam kaitannya dengan sistem pendinginan absorpsi dalam penelitian ini difokuskan dengan desain dari pada kondensor yang akan dibuat. Perumusan Masalah Berdasarkan uraian diatas, dapat diambil perumusan masalah dalam penelitian ini yaitu, berapa banyak es balok yang bisa dikurangi oleh sistem ini ; bagaimanakah desain kondensor; serta type kondensor yang mana yang akan digunakan dalam sistem ini Batasan Masalah Adapun batasan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut : Obyek kapal yang dikaji yaitu KMN. London 4; Penelitian terfokus hanya pada bagian kondensor saja; Faktor biaya tidak diperhitungkan; Perhitungan hanya didesain untuk refrigran Air dengan absorben berupa Lithium Bromide (LiBr); Sistem refrigerasi tidak mengalami pengujian; Performa kondensor diuji dengan analisa matematis. Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah Mengurangi Es balok sebesar 25% dari 200 Es balok; Merancang suatu komponen kondensor dari sistem pendingin absorbsi sebesar 3,8018 Kw; Membuat kondensor dari sistem pendingin absorpsi dengan skala sebenarnya. Luaran yang Diharapkan
Pada saat ini kapal nelayan di Indonesia hanya dilengkapi dengan tempat pendingin (cold storage) untuk mendinginkan ikan sehingga kualitas kesegaran ikan masih bisa terjaga, namun hal tersebut masih kurang maksimal karena sebagian besar nelayan masih menggunakan balok-balok es yang biasanya dibeli dari darat kemudian dibawa kelaut untuk mendinginkan ikan hasil tangkapannya. Namun balokbalok es tersebut mempunyai keterbatasan, karena hanya singkat balok-balok es tersebut akan mencair. Dan biasanya terkadang para nelayan menggunakan zat kimia seperti formalin untuk mengawetkan ikan, formalin merupakan zat yang sangat berbahaya bagi tubuh manusia. Oleh sebab itu diperlukan peralatan tambahan yang digunakan untuk sitem pendingin.
Luaran yang diharapakan dari penelitian ini adalah artikel yang berisi tentang analisa desain dan performa kondensor pada sistem refrigerasi absorpsi pada kapal perikanan. Sebuah sistem pendingin yang dapat meningkatkan kuantitas ikan dan kualitas pendinginan ikan sehingga nilai ekonomi ikan tidak berkurang dan nelayan bisa mendapatkan keuntungan yang lebih besar.
TINJAUAN PUSTAKA Pada sektor perikanan penerapan teknologi refrigerasi dapat meningkatkan mutu ikan hasil tangkapan sebelum dan sesudah dilakukannya proses ekspor. Hal tersebut berpotensi meningkatkan devisa Negara. Karena ikan termasuk salah satu bahan pangan yang cepat membusuk sebagai akibat dari aktifitas enzim di dalam ikan dan proses oksidasi pada lemak oleh oksigen dari udara, maka akan menimbulkan perubahan-perubahan pada ikan yang meliputi bau busuk, daging menjadi kaku dan sorot mata ikan pudar dan timbulnya lendir pada insang serta pada tubuh bagian luar. Beberapa hal tersebut di atas yang menjadi suatu kelemahan pada ikan, sehingga dengan adannya kelemahan-kelemahan tersebut dapat menjadi suatu penghambat pemasaran ikan ke pasar internasional. Itulah sebabnya perlu dilakukan suatu pengawetan dan pengolahan ikan dengna teknologi refrigerasi, yang telah terbukti mampu mengawetkan dalam bentuk kesegaran yang paling dekat dengan kesegaran ikan yang baru ditangkap. Pendingin yang selama ini dipakai oleh nelayan berupa es balok yan dibawa dari darat. Es balok tersebut dipecah hingga menjadi butiran-butiran es. Untuk proses penangkapan yang relatif lama proses tersebut tidak menguntungkan karena beban yang dibawa dari darat akan menambah konsumsi BBM pada motor penggerak kapal. Dalam hal ini teknologi refrigerasi atau sistem pendingin yang digunakan adalah teknologi sistem pendingin absorpsi. Pada prinsip kerja siklus absorpsi ditunjukkan dengan adanya dua tingkat tekanan yang bekerja pada sistem yaitu tekanan rendah yang meliputi proses penguapan di evaporator dan penyerapan di absorber. Sedangkan tekanan tinggi meliputi proses pembentukan uap di generator dan proses pengembunan di kondensor. Siklus absorbsi juga menggunakan dua jenis zat yang umumnya berbeda, zat pertama disebut penyerap sedangkan yang kedua disebut refrigeran. Selanjutnya, efek pendinginan yang terjadi merupakan akibat dari kombinasi proses pengembunan dan penguapan kedua zat pada kedua tingkat tekanan tersebut. Proses yang terjadi di evaporator dan kondensor sama dengan pada siklus kompresi uap. Sistem Pendingin Sistem Pendingin Kompresi Uap Daur refrigerasi komoresi uap merupakan daur yang terbanyak digunakan dalam daur refrigerasi. Pada daur ini udara ditekan, kemudian diembunkan menjadi cairan, lalu tekanannya diturunkan agar cairan tersebut dapat menguap kembali. Untuk mendinginkan suatu ruang, ruang tersebut harus dikenakan kepada suatu fluida yang lebih dingin dari temperatur ruang yang diinginkan. Dengan demikian energi sebagai panas dapat dipindahkan dari suatu ruang dingin ke fluida yang lebih dingin tersebut, dan keadaan ini aka mempertahankan temperatur ruang dingin tersebut terhadap perpindahan energi sebagai panas yang keluar dari lingkungan yang hangat, melalui dinding ruang yang terisolasi. Siklus daur kompresi uap ditunjukkan pada gambar 1 dan 2, berikut alur dari daur kompresi uap, 1 – 2. Refrigrant didalam evaporator menyerap panas disekitar evaporator tersebut. Selama proses ini cairan berubah fase dari cair ke gas, dan pada keluaran evaporator gas tersebut diberi pemanasan berlebih/superheated gas. 2 – 3. Uap yang diberi panas berlebih masuk menuju kompresor dimana tekanannya dinaikkan. Suhu juga akan meningkat, sebab bagian energi yang menuju proses kompresi dipindahkan ke refrigeran. 3 – 4. Gas bertekanan tinggi lewat dari kompresor menuju kondenser. Refrigerasi untuk proses ini biasanya dicapai dengan menggunakan udara atau air. Penurunan suhu lebih lanjut terjadi pada kondensor dimana fase gas diubah ke fase cair. , sehingga
Jurnal Xyzh, Vol…, No….（diisi oleh editor） cairan refrigeran didinginkan ke tingkat lebih rendah ketika cairan ini menuju ekspansion valve. 4 – 1. Dari cairan yang mempunyai tekanan tinngi melalui katub ekspansi menuju evaporator sehingga tekanannya akan turun.
Gambar 1. Gambaran skematis daur refrigerasi kompresi uap
Gambar 2. Gambar skema refrigerasi kompresi uap termasuk berubahan tekanan. Sistem Pendingin Absorpsi Sistem ini dalam beberapa hal hampir sama dengan siklus kompresi uap seperti adanya komponen kondensor, katup ekspansi dan evaporator. Perbedaannya adalah tidak adanya kompresor pada sistem absorpsi digantikan dengan tiga komponen lain diantaranya absorber, pompa dan generator. Sistem absorpsi menyerap uap tekanan rendah dari evaporator ke dalam zat cair penguap (absorbing liquid) yang cocok pada absorber. Pada komponen ini terjadi perubahan fasa dari uap menjadi cair, karena proses ini sama dengan kondensasi, maka selama proses berlangsung terjadi pelepasan kalor. Tahap berikutnya adalah menaikan tekanan zat cair tersebut dengan pompa dan membebaskan uap dari zat cair penyerap dengan pemberian kalor. Siklus refrigerasi absorpsi adalah proses refrigerasi yang memanfaatkan dua jenis fluida dan sejumlah kecil masukan kalor, bukan masukan listrik seperti di sistem refrigerasi kompresi uap yang lebih sering dikenal. Baik siklus refrigerasi kompresi uap maupun siklus refrigerasi absorpsi melakukan proses penyerapan lingkungan melalui penguapan refrigeran pada temperatur rendah dan pelepasan kalor pada kondensasi refrigeran pada tekananyang lebih tinggi. Pada kedua jenis siklus,terdapat perbedaan pada cara menciptakan perbedaan tekanan dan mendorong terjadinya sirkulasi refrigeran. Pada siklus kompresi uap, digunakan kompresor mekanis tenaga listrik untuk menekan refrigeran sehingga bertekanantinggi. Pada siklus absorpsi, fluida sekunder penyerap refrigeran, atau yang disebut absorben, digunakan untuk mendorong sirkulasi refrigeran.
4.
Daur Refrigerasi Absorpsi
5.
Jurnal Xyzh, Vol…, No….（diisi oleh editor） Pada beban refrigerasi yang lebih kecil, sistem absorpsi memiliki efisiensi yang sama besarnya dengan kapasitas penuh. Pengendalian variasi beban dilakukan dengan pengaturan jumlah refrigeran dan absorben yang disirkulasikan di dalam sistem. Unit absorpsi dapat dibuat dengan kapasitas lebih besar dari 1000 ton sampai dengan nilai kapasitas terbesar dari unit kompresor. Dengan pengecualian untuk aplikasi rumah tangga, secara umum sistem absorpsi butuh ruang lebih besar. Namun, unit dapat diletakkan di luar ruangan dan disusun vertikal sehingga membutuhkan area tanah yang lebih kecil dan tidak perlu penutup.
Gambar 3. Gambar. 2. 1 Daur sistem refrigerasi absorpsi Proses 1-2/1-3 : Larutan encer campuran zat penyerap dengan refrigeran (konsentrasi zat penyerap rendah) masuk ke generator pada tekanan tinggi. Di generator panas dari sumber bersuhu tinggi ditambahkan untuk menguapkan dan memisahkan refrigeran dari zat penyerap, sehingga terdapat uap refrigeran dan larutan pekat zat penyerap. Larutan pekat campuran zat penyerap mengalir ke absorber dan uap refrigeran mengalir ke kondensor. Proses 2-7: Larutan pekat campuran zat penyerap dengan refrigeran (konsentrasi zat penyerap tinggi) kembali ke absorber melalui katup cekik. Penggunaan katup cekik bertujuan untuk mempertahankan perbedaan tekanan antara generator dan absorber. Proses 3-4: Di kondensor, uap refrigeran bertekanan dan bersuhu tinggi diembunkan, panas dilepas ke lingkungan, dan terjadi perubahan fase refrigeran dari uap ke cair. Dari kondensor dihasilkan refrigeran cair bertekanan tinggi dan bersuhu rendah. Proses 4-5 : Tekanan tinggi refrigeran cair diturunkan dengan menggunakan katup cekik (katup ekspansi) dan dihasilkan refrigeran cair bertekanan dan bersuhu rendah yang selanjutnya dialirkan ke evaporator. Proses 5-6 : Di evaporator, refrigeran cair mengambil panas dari lingkungan yang akan didinginkan dan menguap sehingga terjadi uap refrigeran bertekanan rendah. Proses 6-8/7-8 : Uap refrigeran dari evaporator diserap oleh larutan pekat zat penyerap di absorber dan membentuk larutan encer zat penyerap. Jika proses penyerapan tersebut terjadi secara adiabatik, terjadi peningkatan suhu campuran larutan yang pada gilirannya akan menyebabkan proses penyerapan uap terhenti. Agar proses penyerapan berlangsung terus-menerus, absorber didinginkan dengan air yang mengambil dan melepaskan panas tersebut ke lingkungan. Proses 8-1 : Pompa menerima larutan cair bertekanan rendah dari absorber, meningkatkan tekanannya, dan mengalirkannya ke generator sehingga proses berulang secara terus menerus. Keuntungan Sistem Pendingin Absorpsi Sistem pendingin ini mempunyai beberapa keuntungan jika digunakan, diantaranya adalah : 1. Hanya refrigeran dan absorben yang bergerak, sehingga operasi siklus tenang dan tahan lama. Motor pompa, mesin, atau turbin yang digunakan lebih kecil dibanding yang digunakan pada sistem kompresi untuk kapasitas yang sama. 2. Sistem ini biasanya didesain untuk menggunakan uap dengan pemanfaatn gas buang motor penggerak, baik pada temperatur tinggi, maupun temperatur rendah. Buangan dari komponen yang lain dapat kembali digunakan. Tidak membutuhkan daya listrik dalam pengoperasiannya. 3. refrigerasi absorpsi dapat dioperasikan pada tekanan dan temperatur evaporator yang lebih kecil, dengan penurunan yang kecil.
Beban Pendinginan Beban pendinginan adalah suatu beban yang berupa benda-benda sumber energy panas yang dapat mempengaruhi kapasitas sistem pendingin. Beban sumber energi panas tersebut antara lain berasal dari : 1. Beban kalor produk, yaitu panas yang dilepas untuk menurunkan suhu produk (dalam hal ini ikan) Q = (M . c . ∆T) / waktu pendinginan Dimana ; Q = kalor (J) M = massa (kg) c = kalor jenis (J / Kg°C) ∆T = perbedaan temperature (°C) 2. Beban kalor karena infiltrasi ,yaitu sejumlah udara luar yang masuk kedalam cool box sebagai akibat pembukaan tutup cool box Q = V x C x 0,075 x (ho-hi) Dimana ; Q = kalor (J) V = volume cool box (ft3) C = jumlah udara yang berganti tiap 24 jam ho = entalpi udara luar (btu/lb) hi = entalpi udara dalam (btu/lb) 3. Beban panas konstruksi, yaitu panas yang masuk dari ruanggan (atap,pintu,dinding,lantai) sebagai akibat dari perbedaan suhu antara cool box dengan diluar q = U . A . (to – ti) ,dengan U = 1 / Rtotal . A perpindahan panas pada dinding isolasi cool box yang teriri dari beberapa bahan,koefisien perpindahan panas dihitung dengan persamaan sebagai berikut : 1/U = 1/ho + x1/k1 + … xn/kn + 1/h1 Dimana ; ho = koefisien konveksi udara luar ( W/m2.K) hi = koefisien konveksi udara dalam ( W/m2.K) xn = tebal bahan isolasi (m) kn = konduktivitas bahan (W/m.K) berikut ini adalah contoh gambar dari lapisan isolasi cool box.
Refrigerant Dalam daur refrigerasi absorpsi, proses refrigerasi yang terjadi tersebut tidak bisa dipisahkan dari peranan penting pasangan refrigerant – absorbent (absorber) yang digunakan. Hal ini berbeda dari daur refrigerasi kompresi uap dimana tidak terdapat aanya absorbent. Pasangan refrigerant – absorbent yang sering digunakan pada system refrigerasi absorpsi diantaranya adalah sebagai berikut : -
Ammonia – water Ammonia – Sodium Thiocyanate Ammonia – Lithium nitrate Ammonia – calcium chloride Water –Lithium bromide Water –Lithium chloride Methylene chloride – Dimethyl ether of tetra ethylene glycol
Sulfur dioxide – Organic solvent Alcohols – Salt Methylamine – Salt Halogenated hydrocarbons – Organic solvent Sedangkan yang dimaksud dengan refrigerant adalah suatu fluida yang digunakan sebagai media penukar kalor pada system refrigerasi, dimana refrigerant ini dapat mengalami perubahan fasa, yaitu fasa cair dan uap. Secara umum, refrigerant ini dapat dibagi menjadi dua golongan, yaitu : Refrigeran Primer : Yaitu refrigerant yang dipaki dalam system kompresi uap dan mengalami perubahan fasa selama proses refrigerasinya. Refrigeran Sekunder : Yaitu fluida yang mengangkut kalor dari bahan yang sedang diinginkan ke evaporator ke dalam system refrigerasi tanpa fluida tersebut mengalami perubahan fasa. Adapun persyaratan umum yang harus diperhatikan dalam pemilihan refrigeran diantaranya adalah sebagai berikut : Tekanan penguapan yang cukup tinggi, sehingga dapat dihindari kemungkinan terjadinya vakum pada evaporator dan turunnya efisiensi volumetric karena naiknya perbandingan kompresi Tekanan pengembunan yang tidak terlampau tinggi, sehingga perbandingan kompresinya menjadi lebih rendah dengan tujuan agar penurunan prestasi kompresor dapat dihindari. Selain itu, mesin akan lebih aman dari kemungkinan kebocoran, kerusakan, ledakan, dan lain sebagainya. Kalor laten penguapan harus tinggi sehingga menguntungkan. Karena kapasitas refrigerasi yang sama, jumlah refrigeran yang bersikulasi menjadi lebih kecil. Volume spesifik (terutama dalam fase gas) yang cukup kecil. Refrigeran dengan kalor laten penguapan yang besar dengan volume gas spesifik yang kecil (berat jenis yang besar) akan memungkinkan penggunaan kompresor dengan volume langkah torak yan lebih kecil sehingga untuk kapasitas refrigerasi yang sama, ukuran mesin menjadi kecil. Koefisien prestasinya harus tinggi, karena sangat menentukan besarnya biaya operasi yang diperlukan. Konduktivitas termal yang tinggi sangat menentukan karakteristik perpindahan kalor. Viskositas yang rendah dalam fasa cair dan gas. Dengan turunnya tahanan aliran refrigerant dalam pipa, maka kerugian tekanannya akan berkurang. Konstanta dari dielektrika yang kecil, tahanan listrik yang besar, serta tidak menyebabkan korosi pada material isolator listrik. Refrigeran hendaknya stabil dan tidak bereaksi dengan material yang dipakai serta tidak menyebabkan korosi. Tidak beracun dan berbau mneusuk, murah serta mudah di dapatkan. Tidak mudah terbakar dan meledak. Mudah di deteksi apabila terjadi kebocoran. (Wilbert F. Stocker dan Jerold W. Jones, 1994).
Jurnal Xyzh, Vol…, No….（diisi oleh editor） alat pengatur bahan pendingin. Tekanan didalam kondensor yang sangat rendah dapat menyebabkan bahan pendingin tidak dapat mengalir melalui pipa kapiler. Untuk mengubah dari fase gas menjadi cair diperlukan usaha melepas kalor laten pengembunan dengan cara mendinginkan uap tersebut. Media yang dipakai untuk mendinginkan disini berupa air, karena memiliki keuntungan yaitu memerlukan pendingin yang lebih sedikit sehingga lebih ekonomis dan memiliki dimensi yang sangat kecil. Kondensor dengan perencanaan yang baik harus dapat mendinginkan hingga keadaan dingin lanjut (subcooled) dan perpindahan kalor yang terjadi pada pemukaan kondensor baik. Type Kondensor Handoko, 1979 dalam bukunya menyatakan ada tiga macam type kondensor menurut pendinginannya, yaitu: 1. Kondensor dengan pendinginan air (water cooled) 2. Kendensor dengan pendinginan udara (air cooled) 3. Kondensor dengan pendinginan campuran air dan udara (evapotrative) Kondensor Dengan Pendinginan Air (water cooled) Kondensor dengan pendingin air mempunyai tiga tipe, yaitu shell and tube, shell and coil, dan double tube. Kondensor shell and tube (tabung dengan pipa) yang umum digunakan, air mengalir melalui pipa bagian dalam dan refrigeran dikondensasikan pada bagian tabung. Tipe kondensor shell and coil (tabung dengan coil) terdiri dari, lebih dari satu spiral bare tube coil yang ditutup dengan shell logam yang dilas (dipatri), terkadang menggunakan rusuk-rusuk. Air kondensasi disirkulasikan melalui coils, ketika refrigran dimasukan pada shell dan mengelilingi coils. Uap refrigran yang mempunyai suhu panas masu melalui atas coils. Pada kondensor double tube,terdiri dari dua tube didesain dimana tube satu didalam tube yang lain. Air mengalir melalui pipa bagian dalam, ketika refrigran mengalir berlawanan arah pada ruang antara dalam dan luar tube. Kondensor Dengan Pendinginan Udara (air cooled) faktor penting untuk menentukan kapasitas kodensor adalah : 1. Luas permukaan yang didinginkan. 2. Jumlah udara per menit yang dipakai untuk mendingikan. 3. Perbedaan suhu antara bahan pendingin dengan udara luar. Pada kondensor dengan pendingin udara, panas dikurangi dengan udara menggunakan konveksi natural atau paksa. Kondensor terbuat dari baja, tembaga atau aluminium tube tersedia dengan rusuk-rusuk untuk meningkatkan perpindahan panas. Kondensor ini digunakan hanya untuk kapasitas mesin yang kecil. METODOLOGI
Kondensor Kondensor merupakan salah satu peralatan dari sistem refrigerasi yang merupakan alat untuk mengubah fase dari suatu zat yang kondisinya gasmenjadi cair dan ditempatkan antara generator absorber pada penelitian ini dan pengatur bahan bakar pendingin (pipa kapiler), jadi pada sisi tekanan tinggi pada sistem. Kondensor yang baik harus dapat membuat cairan dingin lanjut (subcooling) dari bahan pendingin cair sebelum meninggalkan kondensor tersebut. Tekanan yang rendah didalam kondensor adalah baik dan ekonomis tetapi tekanan bahan pendingin yang meninggalkan kondensor harus masih cukup tinggi untuk mengatasi gesekan pipa dan tahanan dari
Umum Metodologi penelitian merupakan suatu kerangka dasar yang digunakan sebagai acuan untuk menyelesaikan permasalahan yang akan dianalisa. Metodologi penelitian mencakup tindakan atau langkah-langkah kerja yang akan dilakukan oleh peneliti untuk menyelesaikan semua permasalahan yang muncul pada tugas akhir ini. Studi Literatur Pengumpulan bahan pustaka penunjang yang terkait dengan sistem pendingin absorpsi, kondensor, dan berbagai materi lainnya yang menunjang tugas akhir ini.
Pengumpulan Data Pengumpulan data-data yang diperlukan untuk menganalisa peforma sistem refrigerasi absorpsi pada kapal ikan seperti ukuran kapal, ukuran ruang muat ikan, banyaknya ikan hasil tangkapan, jumlah es basah yang diperlukan untuk mendinginkan ikan, lama berlayar dan lainnya serta data sistem refrigerasi absorpsi yang sudah ada.
Jurnal Xyzh, Vol…, No….（diisi oleh editor） Perhitungan Panjang Kondensor Dengan diketahuinya panas yang dapat diserap oleh air dari panas uap refrigran, maka dapat dihitung ukuran kondensor yang sesuai. Perhitungan tersebut adalah sebagai berikut: Diketahui suhu refrigran yang masuk ke kondensor adalah 100 0C, dan mempunyai karakteristik sebagai berikut: ρ=
955,1
kg/m3
Perhitungan Desain Kondensor
µ=
0,000267
kg/ms
Pada tahap ini dilakukan perhitungan sesuai dengan perencanaan yang telah ditentukan dan pembuatan model fisik dari desain kondensor dengan mempertimbangkan studi literatur yang telah dilakukan. Tahapan ini untuk menentukan dimensi dan bahan yang akan dibuat untuk kondensor.
k=
0,685
W/m0c
Pr=
1,66
parameter
Type/Value
Heat Exchanger Type Desain kondensor yang akan dibuat akan dijelaskan lebih detail ada bab IV. Kesimpulan Dari penelitian yang telah dilakukan tentang hasil penelitian akan dapat disimpulkan. Parameter untuk menarik kesimpulan berdasarkan pada tujuan yang ingin dicapai dalam Tugas Akhir ini. Saran-saran akan dituliskan denagn tujuan agar penelitian ini dapat dilanjutkan guna memperbaiki hasil penelitian dimasa yang akan datang. Besar harapan penelitian Tugas Akhir ini dilanjutkan dengan penyempurnaan kondensor yang lebih effisien lagi. Flow Chart Pengerjaan
Do
=
0,0127m
Di
=
0,0117m
Cooling water inlet temp.
27
0
Cooling water outlet temp.
29
0
Mass flow rate (m)
0,455
kg/s
Condensor Load (Qc)
3,8018
Kw
Condensing water vapour temp.
100 to 45
0
Condensing water vapour pressure
9,58
kPa
Condensing water vapour mass flow rate 0,0015 tabel 4. 1data perhitungan panjang kondensor
ρud
=
µ
955
x
0,455 x 0,000267
C C
C
kg/s
0,0127
Re = 20669,6 dan karena alirannya turbulen maka pers. Adalah Nu= 0.023 Re0.8 Pr 0.4 = 0.023 x 206690.8 x 1,660.4 = 79,8 hi
=
Nu k/d
=
109136,7
W/m2 C
ho
=
Nu k/d
=
100543,3
W/m2 C
poperti air pendingin pada temperatur (27+29)/2=28 0C ρ
=
997,5
kg/m3
v
=
8,365E-07
m2/s
k
=
0,61
w/m0c
Pr
=
5,72
Cp
=
4178
m
=
Qc/(Cp*∆t)
=
3802
/(4178 x 2)
=
0,454978
kg/s
J/Kg 0C
Kondensor diletakkan secara horizontal sehinggan diberikan heat transfer coeffisien rata-rata
PEMBAHASAN
Jurnal Xyzh, Vol…, No….（diisi oleh editor） ∆T0 = Perbedaan temperatur panas dan dingin fluida pada waktu masuk ∆TL = Perbedaan temperature panas dan dingin fluida pada waktu keluar ∆T0 = 71 0C ∆TL = 18 0C Dimana, =koeffisien rata-rata perpindahan panas (W/m2 0C) hm g = gaya gravitasi (m/s) = massa jenis air (kg/m3) ρ1 = massa jenis uap air (kg/m3) ρv = kalor laten (Kj/Kg) hfg = konduktivitas thermal (W/m0C) k1 = diameter luar tube (m) Do = viscositas absolut air (Kg/ms) µ1 = temperatur uap (0C) Tv = temperatur dinding (0C) Tw Temperatur rata-rata dari condensor film adalah (45+28)/2 = 36,50C
71 18 ∆Tm 71 Ln
∆Tm 6,67
Setelah ∆Tm diketahui dapat dicari berapa luasan yang dibutuhkan untuk mendinginkan refrigran yang masuk ke kondensor.
Dimana, A = Luas permukaan U = koefisin perpindahan panas seluruhnya A
ρ1
=
993
kg/m3
ρv
=
1,1774
kg/m3
hfg
=
2415,8
J/Kg
k1
=
0,632
W/m0c
µ1
=
0,000651
Kg/ms
Tv
=
45
0
C
Tw g
=
28
0
C
=
9,8
m/s2
18
Q
U X ∆Tm
A = 3801,8 / 969,3597 x 6,67 =0,587599 m² Setelah luasan permukaan dari tube yang digunakan untuk pengkondensasian refrigran di dalam kondensor, dapat dihitung berapa total keseluruhan panjang tube yang digunakan dengan spesifikasi sebagai berikut: • Jenis Tube yang digunakan : stainless steel • Diameter luar Tube : 0,0127 m • Diameter dalam Tube : 0,0117 m Dengan data yang telah di tentukan jenis dan tebal tube maka dapat di cari panjang total tube,
9,8 x 993 x 993 1,1174x 2415,8 x 0,6323 0,000651 x 45 28x 0,0127 = 1857,43 W/m2 0C
hm 0,725 hm
koeffisien perpindahan panas keseluruhan (U) adalah:
Dimana: D0 = diameter luar tube (m) Di = diameter dalam tube (m) Fi & F0 = faktor kesalahan (fouling factor) pada luar dan dalam permukaan tube = 0.09x10-3 m2 0C/W k = konduktivitas thermal pada material (W/mK) (karena material yang digunakan stainless steel maka nilai konduktivitas thermalnya adalah 16 W/m-0C untuk suhu 25 0C ) U
U
0,0127 0,0117
=
1 109136,7
0,0127 0,0117
969,3597
0,09
1 1
2 x 16
0,0127 ln
W/m2 0C
0,0127 0,0117
0,09 1/100543,3
Setelah nilai U (koeffisien panas rata-rata) selanjutnya akan menghitung ∆Tm dengan menggunakan rumus:
Aπxdxt Dimana, A : Luasan tube D : diameter luar tube t : panjang tube A t πxd 0,588 t 3,14 x 0,0127 t = 14,73 meter (diambil 15 meter). Jadi, panjang tube yang di butuhkan sepanjang 15 meter. Spesifikasi Tube yang akan dijadikan kondensor Data dan Ukuran Kondensor Tube: Panjang (L) = 12200mm Diameter luar (D0) = 12,7 mm Diameter dalam (Di) = 11,7 mm
Shell: Panjang (L) Diameter luar (D0) Diameter dalam (Di)
= 750 = 300 = 298
mm mm mm
Performa Kondensor Pengkondensasian di dalam sistem pendingin absorpsi sangat bergantung pada disain kondensor dan performa dari kondensor yang telah didesain sebelumnya. Dalam pengujian performa kondensor seharusnya dilakukan percobaan,namun karena kurangnya biaya dan biaya yang dibutuhkan diluar kemampuan kami jadi analisa dilakukan dengan analisa matematis, Berikut adalah hasil analisis matematis dengan memvariasikan perbedaan suhu air untuk mendinginkan refrigran.
A (m2)
Temp. masuk kondensor
U
0,588
o
C
45
o
C
27
o
C
100
o
C
45
o
C
27
o
C
100
o
C
45
o
C
27
o
C
100
o
C
45
o
C
27
o
C
100
o
C
45
o
C
27
o
C
100
o
C
45
o
C
27
o
C
100
o
C
45
o
C
27
o
C
100
o
C
45
o
C
27
o
C
100
o
C
45
o
C
27
o
C
100
o
C
45
o
C
27
o
C
32
o
34
o
36
o
38
o
40
o
42
o
44
o
46
o
48
o
∆T0 70
o
∆TL C
o
C
68
C
66
C
64
C
62
C
60
C
58
C
56
C
54
C
temperatur air masuk
100
969,4
temperat ur air keluar o 30 C
Temp. keluar kondensor
C
o
C
o
C
o
C
o
C
o
C
o
C
o
C
o
C
18
o
∆Tm C
o
18 18
18 18
18 18 18
18
C
o
C
o
C
o
C
o
C
o
C
o
C
o
C
o
C
6,580207
Qc (Kw) o
C
o
6,390555 6,199626
6,007353 5,813662
5,618474 5,421701 5,223244
5,022996
C
o
C
o
C
o
C
o
C
o
C
o
C
o
C
o
C
3748,05
3640,026 3531,273
3421,756 3311,43
3200,252 3088,171 2975,131
18
4,820834
KESIMPULAN Berdasarkan dari apa yang telah dihitung di atas tentang desain dan pembuatan kondensor pada sistem pendingin absorpsi maka, dapat disimpulkan sebagai berikut: • Dari hasil perhitungan maka dapat disimpulkan bahwa semakin besar total rata-rata heat transfer maka semakin besar pula luas penampang yang dibutuhkan, yang secara otomatis semakin panjang tube yang dibutuhkan untuk menkondensasikan refrigran. • Untuk menghasilkan kapasitas (Qc ) sebesar 3,8018 Kw pada kondensor dibutuhkan tube sepanjang 15 meter dengan diameter luar 12,7 mm, dan diameter dalam 11,7 mm dengan diameter shell sebesar 300 mm, dan memiliki panjang 750 mm. • Semakin besar kapasitas kondensor maka ukuran tube yang dibutuhkan akan semakin panjang, jadi ukuran kondensor berbanding lurus dengan besarnya kasitas yang dihasilkan. • Nilai ∆Tm juga berpengaruh pada besar kecilnya kapasitas yang dihasilkan kondensor. Semakin kecil nilai ∆Tm semakin kecil pula kapasitas kondensor yang dihasilkan, sebaliknya semakin besar nilai ∆Tm maka, semakin besar kapasitas yang dihasilkan. • Dari beberapa type kondensor dipilih kondensor dengan type “shell and tube”. Type tersebut dipilih karena dinilai paling efektiv diterapkan dalam sistem refrigrasi absorbsi ini. Hal ini dikarenakan dengan menggunakan pendinginan air maka proses pengkondensasian akan lebih cepat dan efektif,juga relatif murah/ekonomis.
2861,071
tabel 4. 2 Data variasi ∆T dengan kapasitas kondensor ( )
52
Jurnal Xyzh, Vol…, No….（diisi oleh editor） Dari hasil memvariasikan perbedaan temperatur air yang digunakan untuk mendinginkan refrigran didalam kondensor didapatkan hasil sebagai berikut: 1. Jika perbedaan temperatur air pendingin semakin besar maka nilai ∆Tm semakin rendah. 2. Jika nilai ∆Tm naik, maka kapasitas kondensor semakin naik juga.
2745,921
Performa Kondensor 3900
DAFTAR PUSTAKA Hara, Supratman. 1994. Refrigerasi dan Pengkondisian Udara.ITB :Erlangga Baheramsyah, Alam., S. Sanuri, dan P. Catur. 2006. Perancangan Radiator Dua Kipas Pada Coldbox dengan Media Es Kering. Jurnal Teknologi Permesinan Bangunan Laut : Volume 3 : 2332
3700 Dedy. 2006. Studi perencanaan evaporator pada sistem pendingin adsorpsi pasangan karbon aktif dan etanol. ITS. Surabaya
Qc (Kw)
3500 3300
Holman, J.P. 1994 Perpindahan Kalor. Erlangga
3100
performa kondensor
2900 2700 2500 4
5
6
∆Tm (⁰C)
7
