suhu, dan flow (aliran) pada proses pemisahan argon agar tercapai kemurnian yang baik sehingga dapat diproduksi.
1.3.
Tujuan penelitian a. Untuk mengetahui proses pemisahan argon dari liquid oksigen di unit destilasi b. Untuk mengetahui aplikasi pada product liquid argon c. Untuk mengetahui sifat-sifat dari liquid argon
1.4. Manfaat Manfaat dari penulisan tugas akhir ini ialah untuk dapat memahami proses pemisahan argon dari liquid oksigen agar diperoleh liquid argon murni yang sesuai dengan standar mutu produksi.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Komponen-Komponen Udara
Universitas Sumatera Utara
Udara merupakan campuran dari berbagai komponen gas seperti Nitrogen, Oksigen, argon, Karbondioksida, hidrogen, unsur-unsur dari gas mulia dan uap air dengan komposisi tertentu. Jumlah kandungan gas-gas didalam udara tergantung kepada kondisi tertentu dari udara tersebut. Komposisi dari komponen udara tersebut memiliki sifat yang berbeda baik sifat fisika maupun sifat kimia, seperti table berikut ini: Tabel 2.1 Komponen Konsentrasi (%Vol)
Titik
Titik
Embun
Beku
Temperatur Tekanan Kritis
o
Kritis (atm)
( C) N2
78,085
-195,6
-210
-147
34,5
O2
20,949
-182,8
-219
-119
51,3
Ar
0,937
-185,7
-189
-122
49,59
He
0,0004
-268,9
-272,55
-267,7
2,355
Ne
0,00123
-246,1
-249
-228,7
28,13
Kr
0,00005
-153,2
-157
-63,7
56
Xe
0,0001
-108,0
-111,8
-16,6
60,1
2.2. Nitrogen Nitrogen merupakan komponen terbesar yang terdapat di udara yakni dengan volume sekitar 78%. Nitrogen juga merupakan gas inert yaitu gas yang sukar bereaksi pada temperatur biasa. Jika nitrogen dalam keadaan terikat biasanya dalam bentuk persenyawaan seperti nitrat, nitrit, ammonium sulfat dan
Universitas Sumatera Utara
lain-lain. Nitrogen juga memiliki persenyawaan dengan tumbuh-tumbuhan dan hewan. Nitrogen yang terkombinasi secara kimia disebut nitrogen terfiksasi, dan semua proses yang mengubah N2 menjadi senyawanya disebut fiksasi nitrogen. Nitrogen adalah salah satu unsure esensial dalam makhluk hidup. Karena hewan dan sebagian besar tanaman hanya dapat menggunakan nitrogen terfiksasi, maka proses fiksasi nitrogen alami sangat penting.
2.2.1 Sifat-sifat Nitrogen a. Nitrogen merupakan gas yang tidak berwarna dan tidak berbau. b. Titik didih
: -196 ºC
c. Titik beku
: -210,65 ºC
d. Temperature kritis
: -147ºC
e. Sukar larut dalam air f. Pada temperatur kamar sulit bereaksi g. Dengan bunga api listrik dapat bereaksi dengan hidrogen dan oksigen. h. Isotop-isotopnya adalah sebesar N1419,62% dan N15 sebesar 0,38%. i. Densitas gas nitrogen pada suhu 0ºC, tekanan 1 atm adalah 1,209,9ºC. j. Bilangan oksidasinya +5 dan -3. k. Gas nitrogen berkondensasi menjadi cairan tidak berwarna pada suhu 195,8ºC dan menjadi padatan putih -209,9ºC.
2.2.2. Pembuatan Nitrogen Secara komersial (dalam bidang industri), gas nitrogen diperoleh melalui destilasi udara cair. Oleh karena itu, N2 memiliki titik didih yang lebih rendah dari O2, maka N2 mendidih lebih dulu untuk memisahkan dari campuran udara
Universitas Sumatera Utara
cair. Gas N2 kemudian dikompres dalam tangki khusus. Meskipun N2 yang diperoleh sedikit terkotori oleh gas-gas mulia, ia cukup murni untuk berbagai keperluan. Secara laboratorium, gas nitrogen diperoleh dengan memanaskan larutan yang mengandung garam ammonium (biasanya NH4Cl) dan garam nitrit (bisanya NaNO2).
NH4+(Ag) + NO2(Ag)
→N
2(Ag) +
2H2O
2.2.3. Kegunaan Senyawa Nitrogen 1. Industri Kimia A.
Pembuatan polymidis, nitrogen digunakan untuk lapisan garam untuk kebutuhan reaktor.
B.
Pembuatan polimer styrene, acrilonitrile, nitrogen digunakan untuk mengeluarkan oksigen dari polimer tersebut.
C.
Pembuatan asetil resin dan formaldehid, nitrogen digunakan untuk membersihkan reaktor dari oksigen.
D.
Pembuatan senyawa nitrogen lainnya seperti amoniak.
2. Industri petroleum A.
Dalam penyulingan petroleum, nitrogen digunakan dalam regenerasi dan pembentukan katalis.
B.
Dalam pembuatan lilin petroleum, yaitu pada proses penyulingan lilin, nitrogen digunakan untuk membersihkan lilin dari senyawa lainnya dan mencegah tercampurnya bensin dari senyawa lainnya.
3. Industri makanan
Universitas Sumatera Utara
A.
Digunakan untuk mencegah pertumbuhan jamur gangguan bakteri
B.
Digunakan untuk mempercepat proses pengawetan dengan cara pendinginan pada sayur, buah-buahan dan makanan laut yang akan diekspor.
4. Industri-industri lain A.
Sebagai pengisi bola lampu listrik agar oksidasi terhadap kawat filament bias dicegah atau diperlambat.
B.
Pada termometer digunakan sebagai pengisi ruang di atas raksa agar penguapan raksa bisa dikurangi.
2.2.4. Faktor Ekonomi Pada Pembuatan Nitrogen. Adapun faktor ekonomi pada pembuatan nitrogen tergantung pada dua faktor, yaitu: A. Harga pembuatan (operasi) yang ditentukan oleh : a. Tenaga kerja b. Peralatan produksi c. Pemeliharaan dan perawatan fasilitas produksi d. Transportasi 2.3. Oksigen Oksigen adalah unsur kimia dalam system periodic yang mempunyai lambang O dan nomor atom 8. Ia merupakan unsur golongan kalkogen dan dapat dengan mudah bereaksi dengan hampir semua unsur lainnya (utamanya menjadi oksida). Pada temperatur dan tekanan standar, dua atom unsure ini berikatan menjadi dioksigen, yaitu senyawa gas diatomic dengan rumus O2 yang tidak berwarna, tidak berasa, dan tidak berbau. Oksigen merupakan unsure paling
Universitas Sumatera Utara
melimpah kedua dialam semesta berdasarkan massa dan unsur paling melimpah di kerak bumi. Gas oksigen diatomic mengisi 20,9% volume atmosfer bumi. Gas Oksigen (O2) merupakan gas yang sangat reaktif. Hampir semua unsur dan senyawa dapat bereaksi dengan Oksigen. Reaksi Oksigen dengan suatu zat dikenal dengan nama oksidasi. Oksigen terdapat di mana-mana, bukan hanya sebagai gas Oksigen yang berjumlah seperlima volume atmosfer tetapi juga sebagai senyawa-senyawa. Pada kulit bumi, Oksigen merupakan unsur yang paling banyak terdapat meliputi 46,6% dari berat kulit bumi. Gas oksigen dapat larut dalam air dan alcohol. Gas ini menyebabkan resiko kebakaran serta sebagai pengoksidasi. Oksigen cair dapat menyebabkan iritasi pada kulit dan jaringan otot. Oksigen di udara berasal dari reaksi fotosintetis tumbuh-tumbuhan yang mempunyai klorofil (zat hijau daun). Pada reaksi fotosintetis dimana CO2 dari udara dan H2O dari tanah diubah menjadi karbohidrat dan gas oksigen yang dibuang ke udara.
2.3.1. Kemurnian produksinya Oksigen dalam keadaan bebas terdapat dalam bentuk molekul diatomic O2 yang meliputi 21% dari komponen udara.
Oksigen merupakan unsur yang
palingbanyak dijumpai, ditinjau dari segala segi meliputi 46,6% dari berat kulit bumi, meliputi 62,6% dihitung dari jumlah atom penyusun kulit bumi, serta meliputi 93,8% diukur dari volume kulit bumi.
Universitas Sumatera Utara
Eksiensi gas oksigen baru dikenal pada tahun 1774 oleh josph priesley. Adapun nama oksigen, yang artinya “ pembentuk asam”, diberikan oleh Antoine lavoiser pada tahun 1779, berdasarkan anggapan saat itu bahwa semua asam mengandung unsur oksigen. Namun pada perkembangan selanjutnya anggapan tersebut salah, karena beberapa asam yang dikenal ternyata tidak mengandung oksigen, misalnya asam-asam halida, HCN dan sebagainya.
2.3.2. Sifat-sifat oksigen Dalam bentuk diatomik (O2) berwujud gas 1.
Oksigen yang berbentuk cairan mendidih pada suhu -183oC.
2.
Titk beku -219oC.
3.
Baik oksigen padat atau oksigen cair mempunyai warna biru muda.
4.
Bereaksi dengan semua unsur, kecuali dengan gas-gas mulia selain xenon.
5.
Dapat larut sekitar 0,05 liter dalam satu liter air.
2.3.4. Pembuatan gas oksigen 1. Dibidang industri, gas oksigen diperoleh melalui dua cara: a. Proses elektrolisis air 2H2O(l) → 2H2(G) + O(g) Gas oksigen akan dihasilkan pada anoda sedangkan pada katoda berbentuk gas hidrogen.
Universitas Sumatera Utara
b. Proses penyulingan udara cair, yang dihasilkan O2, N2 dan gas-gas mulia. Barium, gas oksigen dapat dengan mudah melalui pemanasan zat-zat seperti kalium klorat (KClO3), merkuri (HgO), atau barium peroksida (BaO3). 2KClO3(g) →
2KCl (g) + 3O2(g)
2Hg(s)
→ 2Hg(s) + 3O2(g)
2Ba2(g)
→ 2BaO(aq)
2.3.5. Siklus Oksigen di alam Gas oksigen diatmosfer merupakan hasil fotosintesa tumbuh-tumbuhan yang mempunyai klorofil. Kemudian gas oksigen diambil oleh manusia dan hewan melalui respirasi (pernafasan). Manusia dan hewan, juga melalui respirasi, melepaskan CO2 ke udara CO2 ini diserap untuk tumbuh-tumbuhan sebagai fotosintesa yang kembali menghasilkan gas O2 ke atmosfer.
2.3.6. Penggunaan gas Oksigen 1.
Gas oksigen diperlukan oleh para penyelam, pendaki gunung dan antariksawan juga para penderita penyakit paru-paru dan saluran pernafasan memerlukan oksigen. 2. Nyala api dari campuran oksigen murni dengan gas asetilena akan menimbulkan suhu tinggi, sehingga dapat dipakai untuk memotong dan menggelas oksigen. 3. Oksigen cair (liquid oksigen atau “LOX”) digunakan sebagai bahan bakar pesawat ruang angkasa.
Universitas Sumatera Utara
4. Dalam industri kimia, gas oksigen digunakan sebagai bahan baku untuk memproduksi berbagai senyawa kimia, serta sebagai zat pengoksida.
2.4
Oksidasi dan pembakaran Reaksi suatu zat (baik unsur maupun senyawa) dengan oksigen dikenal
dengan oksidasi. Peristiwa oksidasi ada yang berlangsung cepat sehingga menimbulkan panas dan cahaya, Peristiwa ini disebut dengan pembakaran. Ada juga oksidasi yang berlangsung lambat, misalnya pelapukan organisme atau perkaratan logam. Laju pembakaran bergantung pada jumlah oksigen yang tersedia dalam jenis bahan yang akan dibakar. Setiap bahan memiliki “suhu nyala” yang berbedabeda, dan suatu benda tidak mungkin terbakar. Di bawah suhu nyalanya, korek api mempunyai suhu nyala yang rendah. Sehingga dipakai untuk menimbulkan api. Untuk mengutarakan benda-benda lain mencapai suhu nyalanya jika api terlalu besar, kita menyirami benda yang terbakar itu dengan air, agar suhu benda itu turun di bawah suhu nyalanya. Makin banyak oksigen yang tersedia, peristiwa pembakaran semakin cepat. Bara api rokok akan menyala lebih terang jika kita sering meniup atau menghisap rokok tersebut, atau konsentrasi oksigen disekitar api akan membesar.
2.5. Gas argon Gas argon dikenal karena kemurnian kimianya, pada suhu yang tinggi. Argon dipergunakan untuk pengelasan, sebagai gas pelindung. Argon, baik murni maupun mengandung sedikit karbondioksida, oksigen, hydrogen, dan helium,
Universitas Sumatera Utara
banyak dipergunakan sebagai gas pelindung dalam aplikasi pengelasan terhadap baja karbon dan steinless, aluminium, magnesium, dan sebagainya. Argon juga dipergunakan di bidang metalurgi untuk pengolahan panas system gas proteksi, khususnya untuk memperkuat baja yang banyak mengandung karbon, dimana dekarburisasi harus dihindari. Argon bertindak sebagai gas pembawa pada pergantian komposisi silicon. Argon dipergunakan di industry besi dan baja dengan cara-cara sebagai berikut: a. Dengan menggunakan cairan argon, argon mencegah oksidasi dari baja cair dan akan berlangsung proses pengurangan belerang dan gas-gas didalam cairan baja.Pada bidang lampu listrik, argon dipergunakan untuk mengisi: b. Bola lampu pijar c. Tabung lampu pospor, dalam campuran dengan neon, helium, dan gas merkuri d. Tabung lampu radio thyratron, dalam campuran dengan neon.
2.5.1. Sifat-sifat dari gas argon a.
gas argon memiliki sifat-sifat secara kimia diantaranya: 1. Tidak berbau 2. Tidak berwarna 3. Tidak berasa 4. Mudah larut dalam air
Universitas Sumatera Utara
5. Dan bukan gas yang mudah terbakar. 2.5.2. Bahaya dari gas argon Bila argon menggantikan oksigen diudara dapat menyebabkan sesak napas karena udara yang mengandung oksigen kurang dari 16% sangat berbahaya.
2.6
Proses Produksi Oksigen, Nitrogen, dan Argon dari Udara Proses produksi oksigen, nitrogen dan argon dari udara secara murni
dilakukan melalui proses cryogenic dimana udara didinginkan sampai mencair lalu dilanjutkan dengan destilasi bertingkat berdasarkan perbedaan titik didih nitrogen sebagai komponen yang lebih volatil daripada oksigen akan lebih menguap umumnya interval suhu cryogenic berkisar dari -100oC sampai dengan -185oC (Anonim,1997)
2.7
Tekanan Uap Dan Cairan Istilah uap (vapor) dan gas digunakan dengan sangat longgar. Suatu gas
yang berada dibawah suhu kritisnya biasanya disebut uap karena gas tersebut dapat mengembun. Jika anda memanfaatkan suatu gas murni secara kontinu pada suhu konstan, asalkan suhu tersebut dibawah suhu kritis, ketika mencapai tekanan tertentu gas tersebut mulai mengembun menjadi cairan (atau padatan).
Universitas Sumatera Utara
Pemanfaatan lebih lanjut tidak menaikkan tekanan tetapi hanya menaikkan fraksi gas yang mengembun. Kebalikan dari prosedur yang baru saja diuraikan akan menyebabkan cairan berubah menjadi keadaan gas lagi (yaitu menguap). Mulai sekarang dan seterusnya, kata uap (vapor) akan digunakan untuk merujuk suatu gas dibawah titik kritisnya yang proses tertentu memungkinkan terjadi perubahan fase, sedangkan kata gas atau gas yang tidak dapat mengembun (noncondensable gas) akan digunakan untuk mendiskripsikan suatu gas di atas titik kritis atau suatu gas dalam suatu proses ketika gas tersebut tak dapat mengembun. Jika uap dan cairan dari suatu komponen murni berada dalam ekuilibrium (equilibrium), maka tekanan ekuilibrium itu disebut tekanan uap. Pada suatu suhu tertentu hanya ada satu tekanan yang fase cair dan uap dari suatu komponen murni mungkin berada dalam ekuilibrium. Ada kemungkinan terdapat salah satu fase itu sendiri, tentu saja pada kondisi yang beraneka ragam (Himmelblau, 1996). 2.8
Adsorpsi Adsorpsi adalah suatu proses pemisahan bahan dari campuran gas atau
cair, bahan yang harus dipisahkan ditarik oleh permukaan adsorben padat dan diikat oleh gaya-gaya yang bekerja pada permukaan tersebut. Proses adsorpsi sangat sesuai untuk memisahkan bahan dengan konsentrasi yang sangat kecil dari campuran yang mengandung bahan lain yang berkonsentrasi tinggi. Bahan yang akan dipisahkan tentu saja harus dapat diadsorpsi. Contoh adsorpsi adalah pengeringan udara atau gas-gas lain, pemisahan campuran gas untuk memperoleh komponen-komponen gas dll. 2.9
Silika gel
Universitas Sumatera Utara
Silicagel terdiri atas silisium dioksida (SiO2) yang berbentuk koloida, hampir tidak mengandung air dan mempunyai banyak sekali pori yang halus. Bahan ini dibuat secara sintetik dengan mengolah silikat alkali dengan asam sulfat. Silica gel sering kali dibuat dalam bentuk butiran (sebagai granulat), dan tergantung pada tujuan pemanfaatannya, dapat berpori sempit atau lebar. Kemampuan adsorpsi terhadap uap air sangat besar dan karena itu sering kali digunakan untuk pengeringan gas yang lembab, contohnya pada instalasi pengeringan udara. Silica gel juga digunakan untuk menjaga agar kemasan dan instrument yang peka terhadap kelembaban tetap kering. Silica gel yang dilengkapi dengan indikator kelembaban disebut dengan gel biru. Dengan indicator ini, yang mempunyai warna yang reversibleyaitu biru (kering) dan merah jambu (lembab), dapat diketahui apakah adsorben sudah terbebani dan sudaah waktunya harus diregenerasi atau diganti. Silica gel dapat diregenerasi dengan cara yang sederhana, yaitu dengan pemanasan pada 120-180
o
C. pemanasan dapat dilakukan secara langsung,
misalnya dengan mengalirkan udara panas, atau secara tidak langsung dengan perantaraan alat penukar panas (Heat Exchanger). 2.10
Destilasi Destilasi berarti memisahkan komponen-komponen yang mudah menguap
dari suatu campuran dengan cara menguapkannya, yang diikuti dengan kondensasi uap yang terbentuk dan menampung kondensat yang dihasilkan. Uap yang dikeluarkan dari campuran disebut sebagai uap bebas, kondensat yang jatuh
Universitas Sumatera Utara
sebagai destilat dan bagian cairan yang tidak menguap sebagai residu. Apabila yang diinginkan adalah bagian campuran yang tidak teruapkan dan bukan destilatnya, maka proses tersebut biasanya dinamakan pengentalan dengan evaporasi. Dalam hal ini seringkali bukan pemisahan sempurna yang dikehendaki, melainkan peningkatan konsentrasi bahan-bahan yang terlarut dengan cara menguapkan sebagian dari pelarut. Dengan penguapan atau destilasi sederhana diatas, yang
dapat
dipiisahkan hanyalah campuran yang komponen-komponennya memiliki tekanan uap atau titik didih yang sangat berbeda, dan yang komposisi uapnya amat berlainan. Pada campuran bahan padat dalam cairan, persyaratan tadi praktis selalu terpenuhi. Sebaliknya, pada larutan cairan dalam cairan biasanya tidak mungkin dicapai pemisahan yang sempurna, karena semua komponen pada titik didih campuran akan memiliki tekanan uap yang besar. Destilat yang murni praktis hanya dapat diperoleh jika cairan (atau cairan-cairan) yang sukar menguap mempunyai tekanan uap yang kecil sekali sehingga dapat diabaikan. Dalam alat ini jarak antara penguapan (lapisan cairan yang terbentuk secara mekanis) dan permukaan kondensasi demikian kecilnya (beberapa cm) sehingga jalan bebas rata-rata (mean free path) molekul uap lebih besar daripada jarak tersebut. Dalam hal ini tidak terdapat hambatan karena tumbukan antar molekul. Artinya, setelah satu kali penguapan, molekul-molekul uap dapat mengalir ke permukaan kondensasi hampir tanpa hambatan. Untuk dapat mencapai kondisi vakum sedang dan tinggi diperlukan biaya peralatan yang lebih besar (pompa-pompa vakum, penyekat vakum tinggi), karena itu alat penguap
Universitas Sumatera Utara
molekuler hanya dibuat dengan konstruksi yang kecil. Dengan sendirinya untuk kerjanya juga kecil. Pada destilasi refluks (refluks distillation) destilat tidak dipisahkan, melainkan (sesuai dengan tujuan proses: panas atau dingin) dibiarkan mengalir kembali kedalam campuran yang mendidih. Destilasi refluks dapat digunakan misalnya untuk tujuan-tujuan berikut: 1. Mempertahankan suhu reaksi pada harga tertentu atau memperoleh kelarutan atau konsentrasi yang setinggi mungkin. 2. Mengeluarkan panas yang timbul dari suatu reaksi eksotermis (dengan memanfaatkannya sebagai panas penguapan) 3. Mengaduk isi tangki reaksi (dengan bantuan gelembung-gelembung uap yang timbul). (Bernasconi,G.1995 bagian 2)
2.10
Media pendingin Media pendingin adalah bahan berbentuk padat, cair atau gas yang
memiliki temperature lebih rendah dari bahan proses yang akan didinginkan. Media ini digunakan untuk mendinginkan bahan-bahan proses dan peralatan, untuk mempertahankan temperature operasi dari suatu proses, serta untuk mengeluarkan panas dari reaksi-reaksi kimia yang eksoterm.
Universitas Sumatera Utara
Bahan proses suatu peralatan yang perlu didinginkan, sebelum didinginkan dengan menggunakan media pendingin yang mahal, sedapat mungkin didinginkan dulu dengan media pendingin yang lebih murah, seperti air atau udara. Media pendingin hanya boleh dimasukkan secara langsung kedalam bahan proses, bila media pendingin tersebut tidak menggangu, baik ditinjau dari segi reaksi kimia maupun perubahan volume. Media pendingin yang padat sering diperkecil ukurannya agar terjadi perpindahan panas yang lebih cepat. Penggunaan media pendingin secara tidak langsung yaitu melalui alat penukar panas selalu dapat dilakukan, namun perpindahan panas berlangsung lebih lambat. Media pendingin dalam bentuk cair dan gas lebih mudah ditakar dan dikendalikan daripada media pendingin yang padat (Bernasconi. 1995). 2.11
Turbin Gas Regeneratif Dengan Pemanasan Ulang Dan Intercooling Dua modifikasi pada turbin gas biasa yang dapat meningkatkan kerja netto
yang dihasilkan melalui ekspansi multi-tingkat (multistage expansion) dengan pemanasan ulang dan kompresi multi-tingkat (multistage compression) dengan intercooling. Jika digunakan bersama-sama dengan regenerasi, modifikasimodifikasi tersebut akan menghasilkan peningkatan yang cukup besar di dalam nilai efisiensi termal. Konsep pemanasan ulang dan intercooling akan diperkenalkan pada bagian ini. 2.11.1 TURBIN GAS DENGAN PEMANASAN ULANG Dengan alasan-alasan metalurgis, temperatur dari gas hasil pembakaran yang memasuki turbin harus dibatasi. Temperatur dari gas hasil pembakaran yang memasuki turbin harus di batasi. Temperatur ini dapat di kontrol dengan cara
Universitas Sumatera Utara
memberikan udara berlebih dari yang dibutuhkan dalam proses pembakaran di dalam ruang bakar. Sebagai konsekuensinya, gas yang meninggalkan ruang bakar mengandung udara yang cukup untuk mendukung pembakaran bahan bakar tambahan. Beberapa pembangkit tenaga turbin gas memanfaatkan udara berlebih ini melalui penerapan turbin multi-tingkat yang dilengkapi dengan reheat combustor (ruang bakar untuk pemanasan ulang) di antara tingkat-tingkat yang ada. Dengan pengaturan seperti ini, kerja netto per satuan massa aliran akan meningkat( Moran,J,M. 2003). 2.12
Sistem Refrigerasi Penyerapan Penghematan masukan daya yang besar dapat dibuat jika sebuah pompa
dapat menggantikan kompresor dalam system refrigerasi karena volume spesifik cairan yang kecil dibandingkan dengan volume spesifik gas. Ini dapat dicapai dengan menyerap gas refrigerant dari dalam cairan seperti air. Dalam system refrigerasi penyerapan, derajat penyerapan meningkat begitu temperature larutan menurun. Cairan digunakan sebagai cara transport untuk membawa refrigerant dalam bentuk larutan melalui siklus refrigerasi ini. System refgrigerasi penyerapan yang paling banyak digunakan ialah system amonia-air. System refrigerasi lain ialah system air-litium bromide dan dan air-litium klorida. Dalam kedua system ini, air digunakan sebagai refrigerant, dan dengan demikian penggunaan keduanya dibatasi oleh temperature pembekuan air. Dalam penyerapan, amonia diserap oleh air dalam reaksi eksotermal, dan pendinginan yang diperlukan untuk mempertahankan temperaturnya konstan. Larutan amonia-air pekat dipompakan kedalam generator, yang disini amonia
Universitas Sumatera Utara
berpisah dari air dalam reaksi endotermal. Kalor dipindahkan ke generator untuk memperlancar proses pemisahan ini. Larutan encer yang masih tertinggal dalam generator mengalir kembali penyerap melalui katup. Pemisah uap (rectifier) digunakan untuk memisahkan lebih lanjut uap air yang masih bercampur dengan uap amonia. Pada tingkat ini, uap amonia mengalami siklus kompresi-uap biasa. Uap amonia ini berkondensasi, dilewatkan melalui katup, dan kemudian menguap dalam evaporator. Setelah menyelesaikan efek pendinginan, uap ini memasuki penyerap yang di sini uap ini diserap oleh air, dan siklusnya berulang lagi. Untuk meningkatkan kinerja siklus ini, penukar kalor atau regenerator diselipkan diantara penyerap dan generator. 2.13
Sistem Refrigerasi Gas. Dalam system refrigerasi gas, fluida kerja tetap dalam bentuk gas dalam
keseluruhan siklus ini. System refrigerasi gas lazim digunakan untuk mendapatkan temperatur yang sangat rendah untuk penggunaan seperti pencairan gas. Penggunaan lainnya, dengan udara sebagai fluida kerja ialah untuk pendinginan kabin pesawat terbang. Siklus refrigerasi gas ideal beroperasi pada siklus brayton tertutup yang terbalik. Skematik dan diagram T-s system refrigerasi siklus-udara ditunjukkan pada gambar 7.51. gas refrigerant mula-mula dikompresi secara isentropic sepanjang proses 1-2, dan setelah pendinginan awal pada tekanan konstan dalam penukar kalor sepanjang proses 2-3, gas ini dibiarkan berekspansi secara isentropic dalam turbin sepanjang proses 3-4, yang menyebabkan penurunan temperature lebih lanjut. Kerja yang dibangkitkan oleh turbin dapat digunakan
Universitas Sumatera Utara
untuk mengimbangi sebagian kerja yang dibutuhkan oleh kompresor. Atau, kerja turbin dapat digunakan untuk mensirkulasikan udara dingin melalui penukar kalor dan kemudian ke ruang yang akan didinginkan. Dalam system ini, udara dicerat dari kompresor motor jet-nya dan berfungsi sebagai sumber utama udara kompresi. Udara ini kemudian didinginkan dalam penukar kalor dan dikompresi lebih lanjut oleh kompresi kecil. Udara ini selanjutnya didinginkan sebelum diekspansi dalam turbin kecil. Unit ini menggunakan kompresor turbin berkecepatan tinggi dan yang dapat menangani volume udara dalam jumlah besar. Kelembabannya yang dikumpulkan dalam pemisah air digunakan untuk menurunkan udara padatan untuk mendinginkan udara cerat motor jet dan udara kompresi yang keluar dari kompresor (Saad,A,M.1997).
BAB III METODE PENELITIAN
Bahan baku utama yang digunakan dalam proses ini adalah udara yang terdiri dari beberapa komponen-komponen dan masing-masing memiliki perbedaan sifat, baik pada titik didihnya maupun pada tekanan uapnya. Komponen yang cukup banyak jumlah persentasinya adalah nitrogen, oksigen, argon, dan CO2. Gas lain
Universitas Sumatera Utara
