BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Konsep Dasar Perpindahan Kalor Perpindahan panas mencakup mengenai perpindahan energi karena perbedaan temperatur diantara dua benda atau material. Disamping itu perpindahan panas juga meramalkan laju perpindahan panas pada kondisi tertentu. Persamaan fundamental didalam perpindahan panas merupakan persamaan kecepatan yang menghubungkan kecepatan perpindahan panas sebagai diantara dua sistem dengan sifat termodinamis dalamsistem tersebut. Gabungan persamaan kecepatan,
kesetimbangan
energi,
dan
persamaan
keadaan
termodinamis
menghasilkan persamaan yang dapat memberikan distribusi temperatur dan kecepatan perpindahan
panas.
Jadi,
pada
dasarnya
teori
perpindahan
panas
adalah
termodinamika dengan persamaan kecepatan yang ditambahkan. Berbagai konsep, model, dan hukum Thermodinamika dan perpindahan kalor dikembangkan dari serangkaian konsep yang di kembangkan dari dunia fisika, model khusus, dan juga hukum yang digunakan untuk memecah masalah dari system rancangan. Oleh karena termodinamika berkisar pada energi maka seluruh sifat-sifat termodinamika berkaitan dengan energi. Keadaan atau kondisi termodinamika suatu system didefenisikan berdasarkan sifat-sifatnya.
Universitas Sumatera Utara
2.1.1 Suhu ( t ) Suhu dari suatu bahan menyatakan keadaan termalnya dan kemampuannya untuk bertukar energi dengan bahan lain yang bersentuhan dengannya. Jadi suatu bahan yang bersuhu lebih tinggi akan memberikan energi kepada bahan lain yang suhunya lebih rendah . Titik acuan bagi skala celcius adalah titik beku air ( 0 ºC) dan titik didih air 100 ºC . Suhu absolute ( T ) adalah derajat diatas suhu nol absolute yang dinyatakan dengan dengan Kelvin : ( K ) ; yaitu T = t ºC + 273. oleh karena itu interval antar suhu pada kedua skala suhu tersebut identik maka beda suhu pada suhu Celcius dinyatakan dengan Kelvin (K).
2.1.2 Tekanan ( p ) Tekanan adalah gaya normal (tegak lurus) yang diberikan oleh suatu fluida per-satuan luas benda yang terkena gaya tersebut.tekanan absolute adalah tekanan diatas nol (tekanan yang sebenarnya yang berada diatas nol ): tekanan pengukuran ( gauge pressure) diukur atas tekanan atmosfer suatu tempat ( nol tekanan pengukuran = tekanan atmosfer ditempat atmosfer ditempat tersebut ). Satuan yang dipakai untuk tekanan adalah newton per-meter kuadrat ( N/m 2 ), juga disebut pascal (Pa).newton adalah satuan gaya. Tekanan atmosfer standart adalah 101.325 Pa = 101,3 kPa.
Universitas Sumatera Utara
Tekanan dapat diukur dengan instrument seperti tera-ukur tekanan ( pressure gauges) atau manometer yang diperlihatkan secara skematik, dipasang pada suatu saluran udara.oleh karena salah satu ujung manometer terbuka ke atmosfer maka pergeseran muka air dalam manometer hanya menunjukkan tekanan pengukuran.
2.1.3 Kalor Spesifik Kalor spesifik dari suatu alat bahan adalah jumlah energi yang diperlukan untuk menaikkan suhu satu-satuan massa bahan tersebut sebesar 1 ºK. Oleh karena besaran ini dipengaruhi oleh cara proses berlangsung, maka cara kalor ditambahkan atau dilepaskan harus disebutkan. Dua besaran yang umum adalah kalor spesifik pada tekanan tetap (cp). Besaran yang kedua lebih banyak berguna bagi kita karena banyak dipakai pada proses pemanasan dan pendinginan dalam teknik refrigerant dan pengkondisian udara. Nilai pendekatan untuk kalor spesifik dari beberapa bahan yang penting adalah sebagai berikut:
1,0kJ / kg. Cp = 4,19kJ / kg. 1,88kJ / kg.
Udara kering Air Uap air
Dengan J melambangkan satuan energi, joule.
Universitas Sumatera Utara
2.1.4 Perubahan Temperature. Apabila proses dengan tekanan tetap diatas ditambahkan batasan dengan meniadakan kerja yang dilakukan terhadap bahan, misalnya pada sebuah compressor maka jumlah kalor yang diberikan atau dilepaskan per-satuan massa adalah perubahan entalpi dari bahan itu. Tabel dan grafik untuk berbagai bahan sudah tersedia. Nilai entalpi ini didasarkan pada sejumlah bidang datar data yang dipilih secara bebas. Sebagai contoh, bidang datar data untuk air dan uap air (steam) adalah suatu nilai entalpi bagi air pada suhu 0 ºC . berlandaskan pada bidang datar tersebut entalpi air pada suhu 100 ºC adalah 419,06 kJ/kg dan uap air pada (steam) pada 100 ºC adalah 2676 kJ/kg. Sifat entalpi dapat juga menyatakan laju pemindahan kalor untuk proses yang pada umumnya terjadi penguapan atau pengembunan, misalnya proses didalam ketel air atau koil pendingin udara dimana uap air mengembun.
Entalpi, MJ/kg Gambar 2.1 Diagram Rangka Hubungan Tekanan- Entalpi Air Sumber: Lit. 7. Halaman, 16
Universitas Sumatera Utara
2.2 Sifat –Sifat Cairan – Uap Umumnya sistem pemanasan atau pendingin menggunakan aliran substansisubstansi yang berupa cairan atau uap yang berubah-ubah keadaannya saat menjalani pendauran. Contoh dari substansi ini adalah uap air dan refrigran. Oleh karena tekanan, suhu, dan entalpi adalah sifat penentu selama perubahan, hubungan antara sifat-sifat ini dimuat dalam table atau digambarkan pada grafik misalnya diagram hubungan entalpi yang ditunjukkan pada diagram diatas. Tiga daerah utama dalam diagram ini adalah (1) daerah cairan bawah dingin (subcooled-liquid) pada bagian kiri, (2) daerah cairan uap dibagian tengah, dan (3) daerah uap panas-lanjut (superheated-steam) pada bagian kanan. Dalam daerah 1 hanya terdapat cairan , dalam daerah 3 hanya terdapat uap, dan dalam daerah 2 terdapat cairan dan uap bersama-sama. Daerah 2 dan 3 dipisahkan oleh garis uap jenuh. Bila bergeser dari kiri ke kanan sepanjang garis mendatar dengan tekanan konstan, yaitu dari garis cair-jenuh, campuran cairan dan uap berubah dari 100 persen cairan ke 100 persen uap. Tiga garis suhu konstan yang diperlihatkan pada grafik diatas , untuk t = 50 ºC, t = 100 ºC, dan t = 150 ºC . air mendidih pada suhu yang lebih tinggi bila tekanan lebih tinggi. Untuk tekanan pada 12,3 kPa, air mendidih pada suhu 50 ºC, tapi pada tekanan atmosfer standar yaitu 101 kPa, air mendidih pada suhu 100 ºC.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.2 Konduktifitas Termal Beberapa Zat Cair Sumber: Lit. 3. Halaman, 9
2.3 Pemanasan Dan Pendinginan Pada kebanyakan proses pemanasan dan pendinginan, misalnya pada pemanas air dan pada ketel., perubahan beberapa bagian energi diabaikan. Sering kali perubahan energi kinetik sebesar 2 /2 dan energi potensial dari titik yang lain sebesar 9,81z
dapat diabaikan jika terlalu kecil dibandingkan dengan besarnya
perubahan entalpi, kerja yang dilakukan atau perpindahan kalor. Apabila dalam proses tidak ada kerja yang dilakukan oleh pompa, Kompresor atau mesin, maka W = 0. karena itu persamaan energi disederhanakan menjadi: q + mh1 = mh2
atau
q =m( h2 - h1 )
Universitas Sumatera Utara
artinya, laju perpindahan kalor sama dengan dengan laju aliran massa dikalikan dengan perubahan entalpy. 2.4 Beda Termodinamika Dengan Perpindahan Kalor
Analisis
termodinamika
difokuskan
pada
kondisi
kesetimbangan
( meramalkan energi yang diperlukan untuk mengubah keseimbangan yang satu menjadi sistem keseimbangan yang lain).
Analisis perpindahan panas difokuskan pada laju perpindahan panas.
Konsep temperature Untuk aliran fluida yang tidak terdapat aliran massa atau aliran arus. Disini perpindahan panas terjadi karena adanya perbedaan temperature atau adanya gradien panas. Konsep tegangan Perpindahan panas dapat terjadi tanpa adanya perbedaan temperature.Tetapi dengan perbedaan tegangan dapat terjadi perpindahan panas. Contohnya efek yang terjadi pada termolistrik.
Sifat perpindahan panas Jika suatu benda yang mengalami kontak termal, maka panas akan mengalir dari benda yang temperaturnya lebih tinggi ketemperatur yang lebih rendah.
Universitas Sumatera Utara
2.5 Mekanisme Perpindahan Kalor Mekanisme Perpindahan Kalor dibagi menjadi tiga , yaitu : Perpindahan Kalor Konduksi Perpindahan Kalor Konveksi Perpindahan Kalor Radiasi
2.5.1
Perpindahan Kalor Konduksi Adanya gradient temperature akan terjadi perpindahan panas. Dalam benda
padat perpindahan panas timbul karena gerakan antar atom pada temperature yang tinggi, sehingga atom-atom tersebut dapat memindahkan panas. Didalam cairan atau gas, panas dihantar oleh tumbukan antar molekul.
Gambar 2.3 Diagram Tempertur Vs Posisi
Persamaan Dasar Konduksi : -
q
= -k A
dT = ΔT dX
Universitas Sumatera Utara
Keterangan :
q
= Laju Perpindahan Panas (kj / det)
k
= Konduktifitas Termal (W / cm K atau j / cm sK)
A
= Luas Penampang (cm 2 )
dT
= Perbedaan Temperatur ( 0 C , 0 F )
dX
= Perbedaan Jarak (m / det)
ΔT
= Perubahan Suhu ( 0 C , 0 F )
Hukum Umum Konduks. Hubungan dasar aliran panas melalui konduksi adalah perbandingan antara
laju aliran panas yang melintas permukaan isothermal dan gradient yang terdapat pada permukaan tersebut berlaku pada setiap titik dalam suatu benda pada setiap titik dalam suatu benda pada setiap waktu yang dikenal dengan hukum fourier, yaitu :
T dq =-k dA n Keterangan :
A = luas permukaan isothermal (cm 2 )
n = jarak, diukur normal (tegak lurus) terhadap permukaan (cm, m)
q = lajualiran panas yang melintasi permukaan pada arah normal (kj/det)
T = temperatur ( 0 C , 0 F )
K = konduktifitas termal (W / cm K atau j / cm sK)
Universitas Sumatera Utara
Konduktivitas Termal
Tetapan kesebandingan (k) adalah sifat fisik bahan atau material yang disebut konduktivitas termal. Satuan yang digunakan dalam konduktivitas termal adalah kal/cm Sk. Untuk mengubah satuan ini ke Btu/ft jam ºR dikalikan dengan 242,9 dan untuk mengubah menjadi W / cm K atau J / cm Sk dikalikan dengan 4,1866. Berdasarkan rumusan itu maka dapatlah dilaksanakan pengukuran dalam percobaan untuk
menentukan
konduktifitas
termal
berbagai
bahan.
Pada
umumnya
konduktivitas termal itu sangat tergantung pada suhu.
Daftar Tabel 2.1 Konduktivitas Termal Berbagai Bahan pada 0 0 C Konduktivitas termal Bahan
W / m .0 C
Btu/h . ft . ºF
perak ( murni )
410
237
tembaga ( murni )
385
223
aluminium ( murni )
202
117
nikel ( murni )
93
54
besi ( murni )
73
42
Baja karbon, 1% C
43
25
Timbal (murni)
35
20,3
baja karbon-nikel
16,5
9,4
logam
( 18% cr, 8% ni )
Universitas Sumatera Utara
bukan logam kuarsa ( sejajar sumbu ) magnesit
41,6
24
marmar
4,15
2,4
batu pasir
2,08-2,94
1,2-1,7
Kaca, jendela
1,83
1,06
Kayu maple atau ek
0,78
0,45
Serbuk gergaji
0,17
0,096
Wol kaca
0,059
0,034
0,038
0,022
Air
8,21
4,74
Amonia
0,556
0,327
Minyak lumas, SAE 50
0,540
0,312
Freon 12, CCI 2 F2
0,147
0,085
0,073
0,042
Zat cair Air-raksa
Gas Hidrogen
0,175
Helium
0,141
0,101
Udara
0,024
0,081
Uap air ( jenuh )
0,0206
0,0139
Karbon dioksida
0,0146
0,0119 0,00844
Sumber: Lit. 3. halaman, 7
Universitas Sumatera Utara
2.5.2
Perpindahan Kalor Konveksi Perpindahan panas terjadi secara konveksi dari pelat ke sekeliling atau
sebaliknya. Perpindahan panas konveksi dibedakan menjadi dua yaitu konveksi bebas dan konveksi paksa.
Gambar 2.4 Perpindahan Panas Konveksi
Konveksi Pelat Pada konveksi pelat akan mendingin lebih cepat dapat dilihat pada gambar
berikut:
Gambar 2.5 Konveksi Paksa
Universitas Sumatera Utara
Keterangan:
Flow
= Aliran (m/detik)
U
= Koefisien Perpindahan Panas (W / m 2 , 0 C )
U
= Koefisien Perpindahan Panas Menyeluruh (W / m 2 , 0 C )
q
= Laju Perpindahan Panas (kj/det atau W)
Tw
= Temperatur Dinding ( 0 C , o F )
T
= Temperatur Sekeliling ( 0 C , o F )
Persamaan Dasar Konveksi TW > T q = h A (Tw – T )
Keterangan :
q
= laju perpindahan panas (kj/det atau W)
h
= koefisien perpindahan panas konveksi (W / m 2 , 0 C )
A
= luas permukaan ( ft 2 atau m 2 )
Tw
= temperature dinding ( 0 C , o F , K )
T
= temperature sekeliling ( 0 C , o F , K )
Universitas Sumatera Utara
Prinsip Perpindahan kalor Secara Konveksi Panas yang dipindahkan pada peristiwa konveksi dapat berupa panas laten dan
panas sensible. Panas laten adalah panas yang menyertai proses perubahan fasa, sedang panas sensible adalah panas yang berkaitan dengan kenaikan atau penurunan temperature tanpa perubahan fasa.
Jenis Konveksi Menurut Proses Aliran Fluida Jika proses aliran fluida diinduksi oleh pompa atau sistem sirkulasi yang lain,
maka peristiwa konveksi paksa. Jika aliran fluida yang disebabkan oleh pemanasan, maka proses tersebut disebut peristiwa alamiah.
Laju Perpindahan kalor Untuk menyatakan laju perpindahan panas dinyatakan sebagai fluks kalor
perhitungannya Didasarkan atas luas perpindahan panas sehingga fluks kalor didefenisikan sebagai laju perpindahan panas persatuan luas dengan satuan Btu / jam s 2 atau Watt / m 2 atas dasar luas bidang tempat berlangsung-nya aliran kalor. Selanjutnya, fluks kalor dihubungkan dengan perbedaan temperature yang ditentukan melalui koefisien perpindahan panas konveksi (konduktans konveksi) h yang didefenisikan sebagai berikut :
q = h T A
Universitas Sumatera Utara
Keterangan :
q = fluks kalor A h = koefisien perpindahan panas konveksi
T = perbedaan temperatur jika h dan t diketahui , maka
q dapat dihitung. Untuk sebuah tahanan A
termal dalam peristiwa konveksi didefinisikan sebagai berikut : R =
1 h
Dimana : R = tahanan termal konvektif h = konduktan konvektif
Daftar Tabel 2.2 Nilai Kira - Kira Koefisien Perpindahan – Kalor Konveksi
h Modus
W / m 2 . 0C
Btu . ft 2 . 0F
4,5
0,79
6,5
1,14
Konveksi bebas,ΔT = 30 o Plat vertical, tinggi 0,3 m (1 ft) di udara Silinder horizontal, diameter 5 cm di udara Silinder horizontal, diameter 2 cm
Universitas Sumatera Utara
dalam air
890
157
12
2,1
75
13,2
26
11,4
3500
616
180
32
Dalam kolam atau bejana
2500-35.000
440-6200
Mengalir dalam pipa
5000-100.000
880-17.600
Muka vertical
4000-11.300
700-2000
Di luar tabung horizontal
9500-25.000
1700-4400
Konveksi paksa Aliran udara 2 m/s di atas plat bujur sangkar 0,2 m Aliran udara 35 m/s di atas plat bujur sangkar 0,75 m Udara 2 atm mengalir di dalam tabung diameter 2,5 cm, kecepatan 10 m/s Air 0,5 kg/s mengalir di dalam tabung 2,5 cm Air udara melintas silinder Diameter 5 cm, kecepatan 50 m/s
Air mendidih
Pengembunan uap air, 1 atm
Sumber: Lit. 3. Halaman, 12
Universitas Sumatera Utara
2.5.3
Perpindahan Kalor Radiasi
Perpindahan panas oleh perjalanan foton yang tak terorganisasi. Setiap bendabenda terus-menerus memancarkan foton secara serampangan didalam arah,waktu, dan energi netto yang dipindahkan oleh foton tersebut, diperhitungkan sebagai panas.
Persamaan Dasar Radiasi : q = A (T1 4 - T2 4 )
Keterangan :
q
= laju perpindahan panas (Kj / menit)
A
= luas permukaan ( cm 2 )
= ketetapan Stefan boltzman (rad / s 2 )
T1,T2 = temperature permukaan ( 0 C 0 F )
2.5.4
Gabungan Konduksi, Konveksi & Radiasi
Apabila perpindahan panas secara konduksi, konveksi, dan radiasi digabungkan maka akan terjadi seperti pada gambar berikut:
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.6 Gabungan Konveksi, Konduksi, Dan Radiasi
Hubungan Persamaan Kalor Yang Dikonduksi = Kalor Radiasi + Kalor Konveksi
-
kA
dT = FE FG A (TW 4 -TS 4 ) + h A (TW-T ) dX
Keterangan :
TW
= temperatur dinding
TS
= temperatur sekitar
T
= temperatur fluida
FE
= faktor emisivitas
FG
= faktor bentuk
Universitas Sumatera Utara
2.6 Analogi Aliran Panas Dan Aliran Listrik
Analogi aliran panas dan aliran listrik adalah sumber penyebab-penyebab terjadinya perindahaan kalor. Rumus aliran panas dan aliran listrik:
Listrik
Panas
V Re
T q = A Rth
i =
Keterangan : i
= Arus Listrik (Ampere)
q/A
= Arus panas ( 0 C 0 F )
V
= Beda Potensial (Volt)
T
= Beda Temperatur ( 0 C 0 F )
Re
= Tahanan Listrik ( ohm atau V/A)
R
= Tahanan Panas (ohm)
2.7 Prinsip Dasar Mesin Pendingin
Pada dasarnya tiap-tiap mesin pendingin terdiri atas:
Motor penggerak
Kompresor
Saringan
Universitas Sumatera Utara
Pipa kapiler/keran expansi
Pipa penguapan (evaporator) dan
Refrigerant
2.7.1 Motor pengerak (motor listrik)
Dalam sitim kerja mesin pendingin motor listrik sebagai penggerak pada kompresor, sedangkan kompresor bertugas untuk menghisap dan menekan refrigerant sehingga refrigerant beredardalam unit mesin pendingin. Di sini kompresor dan motor listrik benar-benar menjadi satu unit yang tertutup rapat. Prinsip kerja mesin pendingin ialah jika motor penggerak berputar maka akan memutar kompresornya. Dengan berputarnya kompresor maka refrigerant (yang dalam wujud gas) akan naik suhu maupun tekanannya. Hal ini disebabkan molekulmolekul dari refrigerant bergerak lebih cepat dan saling bertabrakan akibat adanya kompresi. Disini berlaku hukum Boyle, pada saat terjadinya kompresi (volume gas diperkecil). Gas dimampatkan, maka tekanan gas akan naik. Volume gas berbanding terbalik terhadap tekanannya (pada temperatur konstan). P1V1 P2V2 kons tan (T kons tan)
Dapat disimpulkan bahwa dengan kompresor, suhu dan tekanan gas refrigeran akan naik.
Universitas Sumatera Utara
2.7.2 Saringan
Biasanya saringan terdiri atas silica gel dan screen. Silica gel fungsinya untuk menyerap kotoran, air, sedangkan screen yang terdiri dari kawat kasa yang halus gunanya untuk menyaring kotoran dalam sistim, umpamanya potongan timah, karat dan lain sebagainya. Jadi dalam sistim tidak ikut mengalir: air, asam, serbuk-serbuk atau kotoran-kotoran. Pada kompresor apa bila motornya terbakar, saringan harus diganti yang baru. Apabila kotoran-kotoran akibat kawat yang terbakar tersebut melewati
pipa
kapiler
atau
keran
expansi,
akan
mengakibatkan
saluran
buntu/tersumbat. Apabila pipa kapiler/keran expansi (refrigerant control) buntu maka tidak akan terjadi proses pendinginan. Waktu menyambung saringan dengan pipa kapiler/keran expansi, bagian saringan yang disambung dengan refrigerant control letaknya sebaiknya lebih rendah dibandingkan dengan bagian saringan yang disambung dengan kondensor agar hanya refrigerant cair saja yang mengalir masuk ke refrigerant control.
2.7.3 Pipa Kapiler (keran expansi)
Pipa kapiler ini gunanya untuk menurunkan tekanan dan mengatur jumlah cairan refrigerant yang mengalir, diameter dari pipa kapiler tergantung pada kapasitas mesin pendinginnya. Penggunaan pipa kapiler pada mesin pendingin akan mempermudah pada waktu start karna dengan menggunakan pipa kapiler pada saat
mesin tidak bekerja tekanan pada kondensator dan evaporator cenderung sama. Hal ini berarti meringankan tugas kompresor pada waktu start.
Universitas Sumatera Utara
Pada waktu keluar dari pipa kapiler (sebelum masuk ke evaporator) suhu dan tekanan dari refrigerant menjadi lebih rendah dari semula. Untuk lebih menurunkan suhu cairan refrigerant maka dipergunakan sistim penukar panas (Heat Exchanger).
2.7.4
Katup Ekspansi (Thermostatic Expansion Valve)
Thermostatic expansion valve terdiri dari bagian-bagian yang hampir sama dengan automatic expansion valve. Tambahannya adalah jarum yang dihubungkan dengan flexible metal (bellow/diafragma) kedudukannya diatur oleh sensing bulb yang peka terhadap pengaruh panas (secara otomatis). Sensing bulb tersebut dipasang pada suction line dihubungkan dengan expansion valvenya dengan perantaraan pipa kapiler, jika sensing bulb dingin maka tekanannya rendah karena zat yang ada didalamnya sebagian berubah menjadi cair. Akibatnya diafragma, jarum bergerak keatas menutup aliran cairan refrigerant. Sebaliknya apabila sensing bulb panas, sebagian dari control fluid menguap sehingga tekanannya naik, akibatnya diafragma jarum bergerak kebawah membuka aliran cairan refrigerant.
2.7.5
Refrigeran (bahan pendingin)
Bahan pendingin adalah suatu zat yang mudah dirubah bentuknya dari gas menjadi cair atau sebaliknya, dipakai untuk mengambil panas dari evaporator dan membuangnya di kondensor.
Universitas Sumatera Utara
Syarat-syarat untuk bahan pendingin adalah:
Tidak beracun
Tidak dapat terbakar atau meledak sendiri atau bila bercampur dengan udara, pelumas dan lain sebagainya.
Tidak menyebabkan korosi terhadap logam yang dipakai pada sistim pendingin.
Bila terjadi kebocoran mudah dicari.
Mempunyai titik didih dan tekanan kondensasi yang rendah.
Mempunyai susunan kimia yang stabil, tidak terurai setiap kali dimampatkan, diembunkan dan diuapkan.
Perbedaan antara tekanan penguapan dan tekanan pengembusan (kondensasi) harus sekecil mungkin.
Mempunyai panas latent penguapan yang besar agar panas yang diserap evaporator besar jumlahnya, sebaliknya bahan pendingin sedikit.
Tabel. 2.3 Bahan pendingin didefinisikan dengan angka-angka tersebut dibelakang huruf R (refrigerant) Nomor Kode warna Nama dan rumus kimia Refrigerant
Cylinder
R-11
Orange
Trichloromonofluoromethane CCI 3 F
R-12
Putih
Dichlorodifluoromethane CCI 2 F2
R-22
Biru pucat
Monochlorodifluoromethane CHCIF2
Universitas Sumatera Utara
R-500
Kuning
Azeotropic mixture
R-502
Ungu muda
Azeotropic mixture
R-503
Aqua marine
Azeotropic mixture
R-504
Tan
Azeotropic mixture
R-717
Perak
Ammonia NH 3
Sumber: Lit. 4. Halaman
Untuk setiap mesin pendingin refrigerant yang digunakan berbeda-beda tergantung penggunaanya / kapasitas, jenis kompresor dan lain-lainnya. Kadang satu type refrigerant cocok untuk penggunaan beberapa penggunaan.
Domistic refrigerator
R-12, R-22
Domistic food freezers
R-12, R-22, R-502
Automobile air conditioning
R-12
Home air conditioning
R-22, R-500
Publik building air conditioning
Low capasity
R-12, R-22
Medium capasity
R-11, R-12, R-22
High capasity
R-11, R-12
Ship board air conditioning
R-11, R-12, R-22
Frozen food delivery service
R-22
Metal srinking
Nitrogen
Industral proces
R-11
Universitas Sumatera Utara
Pemilihan type dari refigerant yang digunakan pada mesin pendingin sudah ditentukan oleh pabrik dengan beberapa pertimbangan. Selain pertimbangan mengenai penggunaan / kapasitas seperti telah dijelaskan diatas bahwa juga harus dipertimbangkan jenis kompresor yang dipakai.
2.8 Proses Pendinginan
Proses mesin pendingin melalui beberapa tahap sebagai berikut: 2.8.1 Kerja Kompresi
Kerja kompresi (Btu/lb) merupakan perubahan entalpy pada proses dibawah ini:
Gambar.2.7 Daur kompresi uap ideal dalam diagram tekanan-enthalpy
Universitas Sumatera Utara
Skema proses pendinginan dapat dilihat pada diagram aliran sebagai berikut:
Gambar.2.8 Diagram aliran
Hubungan ini diturunkan dari persamaan aliran energi tetap (steady flow of energy): h2 q h3 w w h2 h3 ( L / det)
Keterangan:
h
= Entalpi (W/ m 2 , 0 C )
q
= Perpidahan kalor (Kj/det)
w
= Kapasitas (L/det)
2.8.2
Laju pengeluran Kalor
Pelepasan kalor dalam Btu/lb adalah perpindahan kalor dari refrigeran pada proses kerja pendinginan. Pengetahuan ini juga berasal dari persamaan aliran energi yang steady, dimana energi kinetik, energi potensial, dan kerja dikeluarkan. q h4 h3 ( Kj / det)
Universitas Sumatera Utara
2.8.3
Dampak Refrigerasi (Re)
Dampak refrigerasi dalam Btu/lb adalah kalor yang dipindahkan pada proses h1 h2 . Besarnya harga bagian ini adalah sangat penting diketahui karna proses ini
merupakan tujuan utama dari seluruh sistim. Re h2 h1
Keterangan: -
2.8.4
Re
= Efek Refrigerasi (Refrigration Effect)
Koefisien Perstasi (COP)
Koefisien prestasi dari dayr kompresi uap ideal adalah dampak refrigerasi dibagi dengan kerja kompresi. COP
h2 h1 h3 h4
Keteranagan : -
COP
= (Coefifisien Of Performance)
Universitas Sumatera Utara
