Perancangan Mesin 2R

4.3. Perancangan Mesin 2R

Berdasarkan uraian pertimbangan perencanaan, dapat diuraikan menjadi tuntutan perencanaan. Tuntutan mesin recovery dan recycle terdiri dari perencanaan komponen-komponen:

4.3.1 Kompresor

Untuk efisiensi isentropis, diperlukan perhitungan daya yang diperlukan untuk mengoperasikan sistem yaitu kerja yang dilakukan oleh kompresor. Kerja yang dilakukan dapat dihitung dengan menggunakan sifat-sifat sistem yang mengacu pada gambar 4.8 dan 4.9 diatas.

C, tekanan akhir minimum masuk Mesin 2R 0,4 bar (5,8 Psi), tekanan maksimun keluar

Direncanakan operasional alat pada temperatur lingkungan 30 o

Mesin 2R 24 bar (348,1 Psi) dan dengan temperature 60 o

C. Hal ini sesuai dengan kondisi lingkungan tempat akan dilakukan pengujian dan pengambilan data. Dari table Apendix A-8 dan A-9 fasa dan volume jenis Refrigeran R22 sebagai berikut (Moran & Shapiro, 2006) :

1 = 0,50560 (m /kg)

h 1 = 224,36 kJ/kg s 1 = 1,0512 kJ/kg . K

2 = 0,00907 (m /kg)

s 2s =s 1 = 1,0512 kJ/kg . K dengan interpolasi didapat :

h 2s = 337.43 kJ/kg

Jika waktu yang diinginkan untuk me-recovery refrigeran dari mesin pendingin ke tabung penampung selama 10 menit dengan massa awal 500 gram (Mesin Air- Conditioner

1 HP Standar), maka laju aliran massa refrigeran rata-rata dapat dihitung sebagai berikut : t

= 10 menit = 600 s m

= 500 gram = 0,5 kg

-5 = 83,4 x 10 kg/s Jadi Daya yang dibutuhkan

W -5 komp = 83,4 x 10 kg/s (337,43 kJ/kg - 224,36 kJ/kg) -5 = 9430.038 x 10 kJ/s

= 94.3 Watt

Dengan menentukan effiensi kompresor untuk kompresor aksial berharga 0,85, maka besarnya daya yang dibutuhkan untuk mengoperasikan sistem mesin 2R adalah :

Dari data tersebut, maka dipilih kompresor yang mendekati spesifikasinya dan tersedia di pasaran. Adapun spesifikasinya sebagai berikut : Merk : Tecumseh

186,5 Watt ( 0,25 HP) Model/Type : AE-162KS706

Refrigeran : R-22 LRA. : 13.0

220 – 240 V, 50 Hz Sumber : Katalog dari Tecumseh (Compressor Fast Reference, 2011) Dengan meningkatnya daya kompresor maka otomatis laju aliran massa refrigeran akan meningkat sebagai berikut : W komp =W act . η comp W komp = 186,5 Watt . 0.85 W komp = 158.525

̇ = ̇ -5

= 140,2 x 10 kg/s

h 2 didapat sebagai berikut :

h 2 = +h 1 ̇

= 357,38 kJ/kg

4.3.2 Kondensor

Panas yang harus dibuang dari kompresor dapat dihitung dengan menggunakan Hukum Termodinamika 1. Laju pendinginan di kondensor dihitung dengan menggunakan hukum pertama dan mengetahui kondisi refrigeran R22 cairan jenuh pada 24 bar (348,1 Psi), maka nilai entalpi dapat ditentukan.

h 3 = 121,56 kJ/kg dengan T o

3 = 59,46 C Menggunakan nilai perubahan entalpi pada kondensor dan laju aliran massa refrigeran, laju pendinginan untuk kondensor dapat ditentukan:

Q kond = ̇ (h 2 –h 3 )

-5 = 140.2 x 10 kg/s (357,38 kJ/kg - 121,56 kJ/kg) -5 = 33062,56 x 10 kJ/s

= 330,63 Watt = 1129.16 btu/h Dari kapasitas pembuangan panas yang dibutuhkan maka dapat dipilih kondensor yang sesuai dan tersedia di pasaran, yaitu :

Kondensor

Merk : Air Cooled Condensers FN2 Pabrik : Hangzhou Gulun Refrigeration Equipment

Luas Penampang 2 :2m Panjang x Lebar x Tinggi (mm) = 320 x 100 x 230

Diameter coil

: 200 mm

Pipa Tembaga dengan sirip Aluminium

: 10 mm Kapasitas pembuangan panas 600 Watt (2049.1 btu/h)

Inlet : 10 mm

Outlet

Fan/Kipas Kondensor

Propeller direct drive 1300 RPM Diameter kipas

= 200 mm

Debit Aliran udara rata-rata 3 = 410 m /h

Motor Fan

230V-50 Hz, 0,16 A, 35 Watt,1300 rpm

4.3.3 Sistem Pemipaan

Diasumsikan kecepatan aliran refrigeran adalah 1,2 m/s, maka luas penampang pipa refrigeran yang dibutuhkan dapat dihitung, yaitu : Pipa setelah kompresor Diketahui sebelumnya

̇ -5 = 140,2 x 10 kg/s ν 3

ref

= 0,0236 (m /kg) ̇

= 0,313 cm Maka diameter dalam pipa yang dibutuhkan dapat ditentukan

= 0,632 cm ≈ 0,25 in

Dengan data diameter dalam pipa diketahui, maka dengan itu kita dapat menentukan jenis pipa standar yang dibutuhkan. Berikut data pipa yang dipilih sesuai standar.

d in = 0,25 in = 0,635 cm

d out = 0,285 in = 0,7239 cm ketebalan

= 0,035 in = 0,0889 cm bahan = tembaga Sumber : ASHRAE Handbook, 2006

4.3.4 Filter Dyer

Untuk filter dyer, menyesuaikan dengan kapasitas dari kompresor, ukuran pipa dan kondensor, yaitu : Merek : Merson Tipe : EK-052 Maks Press : 680 Psig

Ukuran pipa : ¼ in = 0,635 cm Jenis refrigeran : R22, R404a, R134a.

4.3.5 Pemisah Oli

Campuran uap refrigeran dan minyak pelumas dapat dipisahkan dialat pemisah oli dengan menurunkan kecepatan aliran campuran refrigeran dan oli. Berikut perhitungannya :

V ref harus lebih kecil dari pada V p agar oli dapat terpisah dengan refrigeran.

V p -V ref = 1/18 dp [ ] g

̇ =ρ ref V ref A Diketahui :

̇ -5 . os = 140,2 x 10 kg/s dp

= 10 µm (ASHRAE Journal, 1995) 0,1-40 µm dengan mayoritas pada 0,4 – 10 µm dan 50% dengan diameter < 1 µm

ρ 3 oli = 900 (kg/m ), oli mineral (ASHRAE, 2006) ρ 3

ref

= 42,37 (kg/m ) (pada 10 bar)

2 η o ref = 1.32445038615E-5 Ns/m (Pa.s) (uap, pada 23,4

C dan 10 bar)

g 2 = 9,8 m/s Maka,

= 1/18 (10 x 10 m) [

3 2 6 2 = 0,545 x 10 m /s [64,72 x 10 s/m ] = 0,003527 m/s

V ref < V p ̇

A t.min =

A 2 t.min = 93,8 x 10 m

-4 -4

-2 = √ = 10,93 x 10 m

= 10,93 cm

Dari data tersebut diatas, dapatlah dirancang dan ditentukan dimensi dari pemisah oli yang akan digunakan sebagai berikut. Diameter

: 11 cm Ukuran Pipa : ¼ in = 0,635 cm Tinggi

: 15 cm