BAB II DASAR TEORI
BAB II DASAR TEORI
2.1
Tinjauan Pustaka Untuk memperbaiki kualitas ikan, dibutuhkan suatu alat yaitu untuk
menjaga kondisi ikan pada kondisi seharusnya dengan cara menyimpannya didalam sebuah freezer yang temperaturnya dikondisikan dengan semestinya. dengan cara menyimpan pada freezer, dapat juga dilakukan dengan cara Selain
ikan tersebut dimasukan ke dalam wadah yang berisi air lalu dibekukan.
Penyimpanan ikan selain cara itu juga dapat dilakukan dengan cara disimpan bersamaan dengan es balok,tetapi itu sangat tidak efektif dan tidak ekonomis, selain itu hasilnya pun tidak bagus, itu menyebabkan penurunan harga jual ikan tersebut. Sehingga dilakukan penyimpanan di dalam freezer, agar ikan tidak cepat busuk, kondisi ikan munjadi lebih baik, dan menjaga harga jual ikan bahkan menaikan harga jual ikan tersebut. Untuk menyimpan ikan tersebut dibutuhkan sistem yang dirancang khusus agar ikan tidak cepat rusak. Pada saat penyimpanan ikan dibutuhkan temperatur kabin antara -4°C sampai -25°C agar kondisi ikan tidak rusak. (http://repository.ipb.ac.id, 2011) Freezer adalah salah satu mesin pendingin yang digunakan untuk melakukan penyimpanan ikan yang bertujuan untuk mendapatkan suatu ikan dengan kualitas yang sangat bagus. Sistem refrigerasi yang digunakan oleh penulis untuk proses penyimpanan ikan adalah sistem refrigerasi kompresi uap. Aplikasi dari sistem refrigerasi kompresi uap ini tidak hanya terbatas untuk penyimpanan ikan saja, tetapi penggunaan dari sistem refrigerasi kompresi uap ini sangatlah banyak. Sebagai contoh, untuk mendinginkan susu, buah-buahan, daging dan lain-lain.
Laporan Tugas Akhir Rancang Bangun Freezer dengan metoda pump down Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara
4
BAB II DASAR TEORI
Hal ini dikarenakan beberapa kelebihan yang dimiliki oleh sistem
refrigerasi kompresi uap ini baik dari segi Coefficient Of Performance (COP),
efisiensi, sederhana dan bisa digunakan untuk kapasitas yang besar. Kemampuan cairan untuk menyerap panas dengan jumlah yang banyak ketika cairan tersebut menguap merupakan dasar dari sistem refrigerasi mekanik modern. Mesin
refrigerasi ini memiliki komponen utama yaitu kompresor dan penggeraknya, kondensor, ekspansi, evaporator dan refrigerant.
2.1.1 Pump down
A. C. Bryant (1997) menjelaskan bahwa Metode Pump down adalah
mengumpulkan refrigeran di liquid receiver dan liquid line pada saat sistem mati, dan mencegah terjadinya liquid back pada saat sistem mati. Ini merupakan suatu cara untuk menyelamatkan komponen-komponen sistem refrigerasi pada saat mesin tidak bekerja. A.
Kelebihan dan kelemahan Pump down Dalam sistem refigerasi tentu kita tidak hanya melihat bagus atau tidaknya
sistem pada saat mesin bekerja saja, tetapi harus dilihat pula pada saat berhenti, apakah sistem aman dari kemungkinan-kemungkinan dari yang tidak diinginkan. Seperti Pump down yang mempunyai kelebihan pada saat mesin sedang berhenti, dengan mengontrol refrigeran sehingga sebagian besar refrigeran dikumpulkan di liquid receiver dan liquid line. Kelebihan metode pump down dibandingkan dengan metode biasa pada sistem refrigerasi: Mencegah liquid back / rattling noise pada kompresor. Mengontrol refrigeran pada saat mesin sedang berhenti bekerja. Tidak perlu membutuhkan tenaga yang besar pada saat mesin kembali bekerja, jika dipasang hot gas bypass.
Laporan Tugas Akhir Rancang Bangun Freezer dengan metoda pump down Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara
5
BAB II DASAR TEORI
Kelemahan metoda pump down dibandingkan dengan metoda biasa pada
sistem refrigerasi:
Membutuhkan komponen tambahan seperti hand valve atau solenoid valve.
B.
Prinsip kerja Pump down Pertama suhu di setting menggunakan thermostat pada suhu yang
diinginkan, dan high low pressure juga di setting pada tekanan yang diinginkan,
setelah itu mesin dijalankan dan ketika suhu sudah tercapai maka thermostat
tersebut memutuskan arus ke solenoid valve, sehingga solenoid valve menutup, itu menyebabkan refrigeran yang berada setelah solenoid valve terhisap semua oleh kompresor dan ditekan kembali menuju kondensor, sehingga tekanan di suction turun sampai tekanan yang kita setting, apabila sudah mencapai tekanan yang kita set maka high low pressure mematikan kompresor sehingga mesin berhenti dan semua refrigeran yang ada di sistem berada di liquid receiver dan liquid line. Ketika mesin berhenti maka temperatur akan naik kembali, dan ketika sampai di temperatur yang kita setting, thermostat kembali mengalirkan arus ke solenoid valve, maka solenoid valve mengalirkan refrigeran yang tadi terjebak di liquid receiver, menyebabkan tekanan suction menjadi naik, apabila tekanan suction kembali mencapai tekanan yang kita setting maka high low pressure kembali menghidupkan kompresor dan mesin kembali bekerja. Contoh aplikasi Pump down bisa digunakan di seluruh sistem refrigerasi kompresi uap seperti, Freezer, show case, cold storage, dll. 2.2
Landasan Teori
2.2.1 Sistem refrigerasi kompresi uap Althouse (2004) menjelaskan bahwa Freezer umumnya menggunakan sistem refrigerasi kompresi uap, menggunakan kompresor sebagai alat pemompa refrigeran bertekanan rendah yang masuk pada sisi hisap (suction). Di kompresor
Laporan Tugas Akhir Rancang Bangun Freezer dengan metoda pump down Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara
6
BAB II DASAR TEORI
refrigeran dikompresi, kemudian dikeluarkan pada sisi keluaran (discharge) dan
masuk ke kondenser. Dari kondenser refrigeran mengalir ke alat ekspansi. Setelah
melalui alat ekspansi refrigeran mengalami penurunan tekanan sehingga temperaturnya turun. Dari alat ekspansi refrigeran masuk ke evaporator. Di evaporator refrigeran menarik kalor dari lingkungan sekitarnya (kabin dan
produk) sehingga kabin menjadi dingin. Dari evaporator refrigeran akan masuk kembali ke kompresor melalui saluran hisap. Proses yang dialami refrigeran berulang, membentuk siklus tertutup yang dikenal sebagai siklus refrigerasi kompresi uap.
Siklus refrigerasi kompresi uap sederhana mempunyai empat proses dasar
yaitu: 1. Proses kompresi. 2. Proses Kondensasi. 3. Proses Ekspansi. 4. Proses Evaporasi. Proses tersebut terjadi pada komponen utama sistem refrigerasi, seperti yang dapat dilihat pada Gambar 2-1.
Gambar 2.1
Diagram Pemipaan Kompresi Uap
Sistem
Refrigerasi
Laporan Tugas Akhir Rancang Bangun Freezer dengan metoda pump down Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara
7
BAB II DASAR TEORI
Proses sistem refrigerasi pada Gambar 2.1 dapat digambarkan pada diagram
pressure-enthalpy (p-h diagram), seperti pada Gambar 2.2.
P (bar)
h3 kondensasi
h2
ekspansi
Kompresi Evaporasi
h1
h4
h (kJ/kg)
Gambar 2.2
Siklus Sistem Refrigerasi Kompresi Uap Sederhana
2.2.2 Proses kompresi Dossat (1981) menjelaskan bahwa proses kompresi terjadi di kompresor, fasa yang masuk ke kompresor adalah uap jenuh, dengan tekanan dan temperatur yang rendah. Kerja diberikan pada refrigeran dengan cara dipompakan agar tekanannya naik sehingga temperaturnya pun ikut naik. Proses ini menyebabkan uap refrigeran menjadi uap superheat yang akan keluar dari kompresor dengan tekanan tinggi, selanjutnya uap refrigeran yang bertemperatur tinggi dan bertekanan tinggi akan masuk ke kondenser. Proses kompresi berlangsung di kompresor adalah: W=
.w
w = ( h2 – h1 ) W=
. ( h2 – h1 ) ……………………………………………………(2.1)
Laporan Tugas Akhir Rancang Bangun Freezer dengan metoda pump down Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara
8
BAB II DASAR TEORI
dengan:
W = Kerja kompresi (kW)
= Laju aliran massa refrigeran (kg/s)
h1 = Enthalpy refrigeran masuk kompresor (kJ/kg) h2 = Enthalpy refrigeran keluar kompresor (kJ/kg)
2.2.3 Proses kondensasi
Dossat (1981) menjelaskan bahwa proses kondensasi terjadi di kondenser,
karena temperatur refrigeran lebih tinggi dari temperatur lingkungan, maka kalor
dari refrigeran akan dilepas melalui dinding pipa kondenser ke lingkungan sekitar. Proses pelepasan atau perpindahan kalor secara konveksi dari refrigeran ini dapat dilakukan secara konveksi alami (natural) maupun secara konveksi paksa dengan bantuan fan. Pada saat uap refrigeran yang berasal dari discharge kompresor masuk ke kondenser maka uap (superheat) tersebut akan didinginkan dan diembunkan pada tekanan konstan. Kalor yang dilepas di kondenser: Qc =
. qc
qc = h2 - h3 Qc =
. (h2-h3) …………………………………………………(2.2)
dengan, Qc = Kalor yang dilepas di kondenser (kW) = Laju aliran massa refrigeran (kg/s) h2 = Enthalpy refrigeran keluar kompresor (kJ/kg) h3 = Enthalpy refrigeran keluar kondenser (kJ/kg)
Laporan Tugas Akhir Rancang Bangun Freezer dengan metoda pump down Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara
9
BAB II DASAR TEORI
2.2.4 Proses ekspansi
Proses ini terjadi di katup ekspansi, setelah refrigeran melepas kalor di
kondenser, refrigeran berfasa cair yang berasal dari kondenser akan mengalir menuju katup ekspansi untuk diturunkan tekanan dan temperaturnya. Diharapkan
temperatur yang akan terjadi lebih rendah dari pada temperatur lingkungan,
sehingga dapat menyerap kalor pada saat berada di evaporator. Proses ekspansi terjadi dalam keadaan entalpi konstan, sehingga h3 = h4.
2.2.5 Proses evaporasi
Dossat (1981) menjelaskan bahwa proses evaporasi terjadi di evaporator,
temperatur refrigeran di dalam pipa evaporator lebih rendah dari ruang refrigerasi,
sehingga terjadi proses penguapan pada fluida refrigeran karena menyerap kalor dari beban pendingin yang ada di dalam ruang refrigerasi. Setelah masuk ke evaporator, refrigeran akan berubah fasa dari fasa campuran menjadi fasa uap jenuh. Kalor yang diserap di evaporator: Qe =
. qe
qe = h1 – h4 Qe =
. (h1 – h4)……………………………………..(2.3)
dengan: Qe = Kalor yang diserap di evaporator (kW) = Laju aliran massa refrigeran (kg/s) h1 = Enthalpy refrigeran keluar evaporator (kJ/kg) h4 = Enthalpy refrigeran masuk evaporator (kJ/kg)
Laporan Tugas Akhir Rancang Bangun Freezer dengan metoda pump down Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara
10
BAB II DASAR TEORI
2.2.6 Kemampuan kerja / Performansi sistem
Dossat (1981) menjelaskan bahwa kemampuan kerja sistem refrigerasi
dinyatakan oleh besaran yang dinamakan COP (Coeficient of Performance). COP ini dipengaruhi oleh tekanan dan temperatur kerja dari sistem itu sendiri.
Efek refrigerasi per unit massa (qe) = h1-h4 (kJ/kg) Kerja spesifik per unit massa (w) = h2-h1 (kJ/kg)
Efek pemanasan (kondensasi) per unit massa (qc) = h2-h3 (kJ/kg)
Prestasi aktual mesin refrigerasi dapat diketahui dengan menghitung nilai
COP yang dapat dicapai dengan persamaan sebagai berikut:
COPa
qe w
h1 - h4 h2 - h1
……………………………………………..(2.4)
dengan, COPa
= Coeficient of Performance aktual
qe
= Efek
refrigerasi per unit massa
(kJ/kg)
w
= Kerja
spesifik per unit massa
(kJ/kg)
Sementara prestasi ideal mesin refrigerasi dihitung berdasarkan nilai COPCarnot sebagai berikut: COPC
Te ……………………………………………………(2.5) Tk - Te
dengan: Te
= Temperatur evaporasi
(K)
Tk
= Temperatur kondensasi
(K)
Efisiensi sistem refrigerasi dapat dihitung dengan membandingkan nilai COPaktual dengan nilai COPideal, yaitu:
Laporan Tugas Akhir Rancang Bangun Freezer dengan metoda pump down Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara
11
BAB II DASAR TEORI
R
COPa COPC
100%
……………………………………………….(2.6)
dengan
ηR
= Efisiensi refrigerasi
COPa = Coeficient of Performance aktual
COPc = Coeficient of Performance Carnot
ASHRAE (2008) menjelaskan bahwa efisiensi adalah kapasitas dalam
satuan Watts dibagi dengan daya input dalam satuan Watts. Untuk mesin tata
udara sering disebut sebagai Energy efficiency ratio (EER) atau Coeficient of Performance (COP). Untuk mengkonversi EER menjadi COP, kalikan EER x 0,2931 atau dapat juga dikatakan EER = COP x 3,413. Btu/h W. 2.3
Komponen Sistem Refrigerasi Kompresi Uap
2.3.1 Kompresor Komproser merupakan komponen yang sangat penting dalam sistem refrigerasi
kompresi uap. Karena kompresor merupakan jantung dari sistem
refrigerasi. kompresor bekerja untuk mengkompresi refrigeran agar tekanan naik sehingga temperaturnya juga mengalami kenaikan dan refrigeran dapat mengalir dari suatu bagian ke bagian yang lain dari sistem. Refrigeran dihisap melalui katup suction kompresor dengan tekanan yang rendah. Setelah itu refrigeran ditekan/dikompresi, sehingga dihasilkan refrigeran uap bertekanan tinggi, dan siap disirkulasikan ke sistem melalui katup discharge. 2.3.2 Kondenser Kondenser merupakan alat penukar kalor. Kondenser dalam suatu sistem refigerasi digunakan untuk melepaskan kalor dari refrigeran, sehingga refrigeran berubah fasa dari uap menjadi cair. Kalor yang dilepas dikondenserr merupakan kalor yang diserap di evaporator dan kalor dari akibat kerja kompresi.
Laporan Tugas Akhir Rancang Bangun Freezer dengan metoda pump down Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara
12
BAB II DASAR TEORI
Refrigeran bertekanan tingggi yang masuk ke kondenser melalui discharge
line dikondensasikan di dalam kondenser sehingga refrigeran yang keluar dari
kondenser diharapkan berubah fasa dari fasa uap ke fasa cair. Faktor-faktor yang menentukan kapasitas kondenser adalah luas permukaan kondenser, debit media pendingin, dan perbedaan temperatur media pendingin dengan temperatur
lingkungan. 2.3.3 Alat Ekspansi
Alat ekspansi pada sistem refrigerasi sangatlah penting sebagai alat yang
berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran cair yang berasal dari kondensor
di mana tekanan pada saluran keluaran kondensor ini sangatlah tinggi sehingga harus diturunkan. Penurunan tekanan ini diharapkan untuk menurunkan temperatur refrigeran di evaporator karena titik didih refrigerant akan turun seiring dengan turunnya tekanan pada refrigeran tersebut. Alat ekspansi yang digunakan untuk freezer dengan metoda pump down ini adalah jenis alat ekspansi Thermostatic expansion valve (TXV). Dossat (1981) menjelaskan bahwa alat ekspansi adalah alat kontrol yang mempunyai fungsi sebagai berikut: Mengatur aliran refrigeran dari liquid line ke evaporator sesuai dengan laju aliran atau penguapan refrigeran cair di evaporator. Menjaga sisi tekanan tinggi dan sisi tekanan rendah. 2.3.4 Evaporator Evaporator merupakan komponen yang digunakan untuk perpindahan kalor antara refrigeran dengan ruang atau benda yang akan didinginkan. Di evaporator refrigeran akan mengalami proses penguapan atau perubahan fasa dari cair menjadi uap. Evaporator yang digunakan untuk freezer dengan metoda pump down adalah jenis finned and tube.
Laporan Tugas Akhir Rancang Bangun Freezer dengan metoda pump down Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara
13
BAB II DASAR TEORI
2.4
Komponen Pendukung Pada Sistem Refrigerasi
2.4.1 Liquid Receiver
Liquid receiver berfungsi sebagai penyimpan cairan refrigeran yang
berasal dari kondenser sehingga refrigeran yang mengalir ke liquid line telah dipastikan menjadi cair semuanya. Liquid receiver ini ditempatkan sesudah
kondenser. Fungsi lain dari liquid receiver adalah untuk menampung refrigeran
cair pada saat pump down. Filter Drier 2.4.2
Filter drier berfungsi untuk menyaring refrigeran dari kotoran dan
mengeringkan refrigeran dengan cara menyerap uap air yang terkandung dalam refrigeran. 2.4.3 Sight Glass Alat ini dipasang setelah filter drier dan berguna untuk melihat apakah refrigeran sudah cukup atau belum, jika belum cukup maka refrigeran perlu ditambah lagi agar sistem dapat berjalan dengan baik. Disamping itu, alat ini berfungsi untuk mengamati apakah refrigeran yang melewati sight glass benarbenar cair atau tidak. Tabel 2.1 Indikator Warna Pada Sight Glass
Warna
Keterangan
Biru / hijau
Dry
Merahmuda / kuning
Wet
2.4.4 Solenoid Valve Fungsi dari solenoid valve adalah untuk menghentikan atau meneruskan cairan refrigeran
dalam sistem refrigerasi. Pengaturannya dilakukan oleh
kumparan yang dialiri arus listrik. Solenoid valve biasanya dipasang pada liquid line yang berfungsi untuk menjaga refrigeran terperangkap disisi tekanan tinggi
Laporan Tugas Akhir Rancang Bangun Freezer dengan metoda pump down Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara
14
BAB II DASAR TEORI
dan menurunkan kerja kompresor pada saat awal dijalankan.
2.4.5 High Low Pressure Stat (HLP)
Saklar pemutus tekanan berfungsi melindungi sistem refrigerasi dari
tekanan yang terlalu tinggi atau terlalu rendah, yaitu dengan membuka
kontak/terminal listrik sehingga rangkaian listriknya terputus. Setelah sistem tekanannya tidak berbahaya lagi, titik kontak saklar pemutus tekanan akan menutup sehingga kompresor dapat bekerja kembali.
Saklar pemutus tekanan tinggi dan rendah merupakan gabungan dari kedua
pemutus tekanan tinggi dan tekanan rendah yang disatukan dalam satu rumah.
Saklar pemutus tekanan tinggi akan melindungi sistem dari tekanan yang terlalu tinggi sedangkan saklar pemutus tekanan rendah akan memutuskan aliran listrik apabila tekanan pada sisi tekanan rendah turun melebihi batas tekanan yang telah ditentukan. Saklar pemutus tekanan tinggi dan rendah mempunyai kontak DPST (double pole single throw), yaitu dua kontak SPST (single pole single throw) yang disatukan. Saklar pemutus tekanan rendah kontaknya menutup pada waktu tekanan evaporator bertambah tinggi. Saklar pemutus tekanan tinggi kontaknya membuka pada waktu tekanan kompresor sangat tinggi. Kompresor akan terus bekerja apabila tekanan buang dan tekanan isap kompresor berada dalam batas yang normal. Apabila tekanan buang kompresor naik sampai melebih batas tekanan yang telah ditentukan saklar pemutus tekanan akan membuka dan menghentikan kompresor. 2.4.6 Thermostat Thermostat merupakan komponen yang berfungsi untuk pengatur temperatur atau berfungsi sebagai pengaman. Apabila suhu ruangan atau kabin turun atau telah tercapai temperatur yang diinginkan, maka kontaknya akan membuka dan mematikan kompresor dan setelah suhu ruangan atau kabin naik, maka kontaknya akan menutup kembali dan kompresor akan hidup kembali.
Laporan Tugas Akhir Rancang Bangun Freezer dengan metoda pump down Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara
15
BAB II DASAR TEORI
2.4.7 Pressure Gauge
Pressure gauge adalah alat bantu mekanik yang berfungsi sebagai
penunjuk tekanan kerja sistem. Namun yang diukur bukanlah tekanan kerja absolute melainkan tekanan kerja alat ukur atau gauge.
2.5
Komponen Pendukung Kelistrikan
2.5.1 MCB (Mini Circuit Breaker) MCB adalah suatu alat yang digunakan untuk pengaman terhadap beban berlebih atau arus hubungan singkat. Jika terjadi arus berlebih atau hubungan
singkat, MCB ini akan bekerja memutuskan rangkaian tegangan, sehingga sistem
menjadi aman dari kerusakan yang akan timbul dari sistem kelistrikan. 2.5.2 Selector Switch Selector switch merupakan komponen pendukung kelistrikan yang berfungsi untuk menghidupkan dan mematikan sistem secara manual. 2.5.3 Relay Relay merupakan komponen listrik yang fungsinya seperti saklar namun komponen ini dikendalikan dari rangkaian lainnya. Dalam sebuah relay terdapat lilitan koil dan kontak NC (normally closed) dan NO (normally opened). 2.5.4 TDR (Time Delay Relay) TDR (Time Delay Relay) sering disebut juga relay timer atau relay penunda batas waktu. Fungsi dari peralatan kontrol ini adalah sebagai pengatur waktu bagi peralatan yang dikendalikannya. Kumparan pada timer akan bekerja selama mendapat sumber arus. Apabila telah mencapai batas waktu yang diinginkan maka secara otomatis timer akan mengunci. 2.5.5 Voltmeter Voltmeter berfungsi untuk mengukur besarnya tegangan listrik yang dipakai pada sistem. 2.5.6 Ampere Meter Ampere meter berfungsi untuk mengukur besarnya arus listrik yang mengalir pada sistem.
Laporan Tugas Akhir Rancang Bangun Freezer dengan metoda pump down Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara
16
BAB II DASAR TEORI
2.5.7 Pilot Lamp
dihubungkan paralel dengannya sudah bekerja. 2.6
Pilot lamp digunakan sebagai indikator bahwa sistem atau komponen yang
Perhitungan Beban Pendinginan Pada sistem refrigerasi freezer beban pendingin bisa dikelompokan
menjadi 3 sumber beban :
1.
Beban konduksi melalui dinding (wall gain load)
2.
Beban kalor pertukaran udara (infiltrasi load)
3.
Beban produk (product load)
2.6.1 Beban Konduksi Melalui Dinding (wall gain load) Dossat (1981) menjelaskan bahwa besarnya kalor yang masuk ruangan melalui dinding dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut: Q = U x A x ∆T………………………………………………… (2.7) dengan, Q
= Kalor yang masuk ke ruangan melalui dinding, Watt
U
= Koefisien perpindahan panas meyeluruh, W/m²K.
∆T
= Beda temperatur melalui dinding, °C
A
= Luas penampang, m²
Nilai U bisa dicari dengan cara: ………………………………(2.8) dengan,
U
= Koefisien perpindahan kalor meyeluruh dalam W/m²K.
ks
= Konduktivitas bahan W/m.K.
xs
= Tebal lapisan bahan m.
Laporan Tugas Akhir Rancang Bangun Freezer dengan metoda pump down Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara
17
BAB II DASAR TEORI
fi
= Koefisien konveksi dinding dalam. Dossat (1981) mengasumsikan 9,37 W/m² K.
fo
= Koefisien konveksi dinding luar. Dossat (1981) mengasumsikan 22,7 W/m² K.
2.6.2 Beban Pertukaran Udara (Infiltrasi load)
Ashrae (2001) menjelaskan bahwa udara yang masuk kedalam ruangan atau kabin yang direfrigerasikan bisa menjadi beban untuk pendinginan ruangan atau kabin tersebut. Beban pertukaran udara (infiltrasi) dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:
qt = q . DT . Df . (1 – e)………………………………………………(2.9)
dengan, qt
= beban pendinginan dalam sehari, kW
q
= beban sensibel dan laten, kW
DT
= faktor bukaan pintu.
Df
= faktor aliran udara pintu.
e
= efektifitas pintu.
q = 0.221 . A . (hi – hr). ρr . (1 -
Fm =
)0.5 (g . H)0.5. Fm ………..………(2.10)
…………………………………………………..(2.11)
dengan,
q
= beban sensibel dan laten, kW.
A
= luas pintu, m².
hi
= entalpi udara infiltrasi, kJ/kg.
hr
= entalpi udara refrigerasi, kJ/kg.
Laporan Tugas Akhir Rancang Bangun Freezer dengan metoda pump down Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara
18
BAB II DASAR TEORI
ρi
= densitas udara infiltrasi, kg/m³.
ρr
= densitas udara refrigerasi, kg/m³.
g
= gaya gravitasi, 9.81 m/s².
H
= ketinggian pintu, m.
Fm
= faktor densitas.
2.6.3 Beban Produk
Beban produk dapat dibagi menjadi dua yaitu:
1. Beban pendinginan produk
2. Beban wadah
2.6.3.1 Beban Kalor Dari Produk (product load) Dossat (1981) menjelaskan bahwa beban pendinginan produk ini dapat dihitung dengan persamaan: …………………………….(2.12) dengan, m
: massa produk (Kg).
Cp
: Kalor spesifik produk (Kj/Kg K).
ΔT
: perbadaan temperatur awal dan akhir produk (K).
n
: chilling time produk (s).
2.6.3.2 Beban Wadah Dossat (1981) menjelaskan bahwa wadah atau pembungkus bisa menjadi sumber beban untuk pendinginan, besarnya beban wadah dihitung dengan persamaan: …………………………………………………………(2.13) dengan,
Laporan Tugas Akhir Rancang Bangun Freezer dengan metoda pump down Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara
19
BAB II DASAR TEORI
Cp = Kalor spesifik wadah, kJ/kg.K. m = Massa wadah, kg. ∆T = Perbedaan temperatur awal dan akhir wadah (K).
n = Chilling time wadah.
Laporan Tugas Akhir Rancang Bangun Freezer dengan metoda pump down Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara
20