58 Proses ini berlangsung secara isoentalpi, hal ini berarti tidak terjadi
penambahanentalpi tetapi terjadi drop tekanan dan penurunan temperatur. Proses penurunan tekanan terjadi pada katup ekspansi yang berbentuk pipa kapiler atau
orifice yang berfungsi mengatur laju aliran refrigerant dan menurunkan tekanan.
= Sumber : Dr.Eng.Himsar Ambarita, hal : 6
Dimana : h
3
= entalpi refrigeran saat keluar kondensor kJkg h
4
= harga entalpi masuk ke evaporator kJkg 4.
Proses Evaporasi 4 – 1
Proses ini berlangsung di evaporator secara isobar isotermal. Refrigerant dalam wujud cair bertekanan rendah menyerap kalor dari lingkungan media yang
di dinginkan sehingga wujudnya berubah menjadi gas bertekanan rendah. Besarnya kalor yang diserap evaporator adalah
Gambar 2.7c Proses Evaporasi Sumber: Dr.Eng.Himsar Ambarita, hal : 6
Dimana : = kalor yang di serap di evaporator kW
= harga entalpi ke luar evaporator kJkg = harga entalpi masuk ke evaporator kJkg
Selanjutnya refrigeran kembali masuk ke kompresor dan bersirkulasi kembali, begitu seterusnya sampai kondisi yang diinginkan tercapai.
2.6. Komponen Utama Pompa Kalor Siklus Kompresi Uap
2.6.1. Kompresor
Pada sistem mesin refrigerasi, kompresor berfungsi seperti jantung. Kompresor berfungsi untuk mensirkulasikan refrigeran dan menaikan tekanan
refrigerant agar dapat mengembun di kondensor pada temperatur di atas temperatur udara sekeliling. Berdasarkan cara kerjanya, kompresor yang biasa
dipakai pada sistem refrigerasi dapat dibagi menjadi: 2.6.2.
Kondensor
Kondensor adalah APK Alat Penukar Kalor yang berfungsi mengubah fasa refrigeran dari kondisi superheat menjadi cair, bahkan terkadang sampai pada
kondisi subcooled. Medium pendingin yang biasa digunakan untuk melakukan tugas ini adalah udara lingkungan, air, atau gabungan keduanya.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
59 Ada banyak jenis - jeis kondensor yaiut:
Posted on July 27, 2013 by alief rakhman
Dilihat dari proses perpindahan panasnya kondensor terdiri dari dua jenis, jenis kondensor yaitu kondensor kontak langsung dan kondensor permukaan.
1. Kondensor Jet Kondensor jet adalah kondensor kontak langsung yang banyak digunakan.
Kondensor jet digunakan pada pembangkit listrik tenaga panas bumi PLTP yang siklus kerjanya terbuka. Perpindahan panas pada kondensor jet dilakukan dengan
menyemprotkan air pendingin ke aliran uap secara langsung. Air kondensat yang terkumpul di kondensor sebagian digunakan sebagai air pendingin kondensor dan
selebihnya dibuang.
Ruangan didalam kondensor jet biasanya dibagi menjadi 2 ruanganbagian, yaitu ruangan pengembunan uap dan ruangan pendinginan gas.
Gambar 2.8 kondensor kontak langsung jet. 2. Kondensor Permukaan
Pada kondensor permukaan, uap terpisah dari air pendingin, uap berada diluar pipa-pipa sedangkan air pendingin berada didalam pipa. Perpindahan panas dari
uap ke air terjadi melalui perantaraan pipa-pipa. Pada kondensor jenis ini kemurnian air pendingin tidak menjadi masalah karena terpisah dari air kondensat.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
60 Berdasarkan jenis media pendingin yang digunakan kondensor dibagi menjadi 3
jenis, yaitu: a. Kondensor berpendingin air water cooled condenser.
Kondensor berpendingin air dapat dibedakan menjadi dua kategori, yaitu: 1 Kondensor yang air pendinginnya langsung dibuang.
2 Kondensor yang air pendinginnya disirkulasikan kembali.
b. Kondensor berpendingin udara air cooled condenser. Secara garis besar, jenis kondensor dibagi menjadi dua kelompok, yaitu:
1 Kondensor yang kipasnya dioperasikan dengan pengatur jarak jauh remote control.
2 Kondensor yang kipasnya dirakit bersama-sama dengan unit kompresor atau condensing unit. Kapasitasnya kondensor jenis ini biasanya cocok untuk beban
mulai 1kW sd 500 kW, bahkan kadang dapat lebih dari 500 kW.
c. Kondensor evaporatif evaporative condenser
Kondensor evaporatif pada dasarnya adalah kombinasi antara kondensor dengan menara pendingin yang dirakit menjadi satu unit atau kondensor yang
menggunakan udara dan air sebagai media pendinginnya. Jenis kondensor yang akan digunakan di KPPC Sinar Mulya Cihideung ini adalah jenis water cooled
condenser sebanyak 2 buah. Fungsi dari masing – masing kondensor ialah sebagai berikut
Kondensor yang pertama berfungsi untuk :
1. Media penukar kalor dan tempat terjadinya proses kondensasi 2. Sebagai heat recovery karena adanya kebutuhan air panas untuk
membersihkan tangki – tangkisusu. 3. Menurunkan temperatur discharge ke temperatur kondensasi sesuai
rancangan yaitu 40oC.
Kondensor yang kedua berfungsi untuk : 1. Media penukar kalor sisa dari kondensor pertama.
2. Memastikan refrigeran yang masuk ke dalam evaporator berada dalam keadaan cair.
3 Menurunkan temperatur kondensasi dari 75
o
C sampai 60
o
C
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
61 Keuntungan menggunakan 2 buah kondensor ialah :
a. Kerja kompresor lebih ringan. b. Sangat sesuai dengan kondisi lingkungan yang banyak air dengan
temperatur air yang cukup rendah. c. Refrigeran yang keluar dari kondensor benar – benar dalam fasa cair,
karena apabila pelepasan kalor pada kondensor pertama tidak sempurna maka kondensor kedua yang menyempurnakannya.
d. Mempertahankan agar tekanan kondensasi tidak terlalu tinggi. e. Hemat energi, karena menggunakan air ledeng hanya sebagai pendingin
kondensor sehingga secara tidak langsung akan mengurangi kebutuhan energi listrik.
Jenis- jenis kondensor yang kebanyakan dipakai adalah sebagai berikut: 1 Kondensor pipa ganda Tube and Tube
Jenis kondensor ini terdiri dari susunan dua pipa koaksial, dimana refrigeran mengalir melalui saluran yang berbentuk antara pipa dalam dan pipa
luar, dari atas ke bawah. Sedangkan air pendingin mengalir di dalam pipa dalam dengan arah yang berlawanan dengan arah aliran refrigeran.
Gambar 2.9 Kondensor pipa ganda Tube and Tube Condensor Keterangan :
a. Uap refrigeran masuk e. Tabung luar b. Air pendingin keluar f. Sirip bentuk bunga
c. Air pendingin masuk g. Tabung dalam d. Cairan refrigeran keluar
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
62 2 Kondensor tabung dan koil Shell and Coil
Kondensor tabung dan koil adalah kondensor yang terdapat koil pipa air pendingin di dalam tabung yang di pasang pada posisi vertikal. Tipe kondensor ini
air mengalir dalam koil, endapan dan kerak yang terbantuk dalam pipa harus di bersihkan dangan bahan kimia atau detergen.
3 Kondensor pendingin udara Kondensor pendingin udara adalah jenis kondensor yang terdiri dari koil pipa
pendingin yang bersirip pelat tembaga atau aluminium. Udara mengalir dengan arah tegak lurus pada bidang pendingin, gas refrigeran yang bertemperatur tinggi
masuk ke bagian atas dari koil dan secara berangsur mencair dalam alirannya ke bawah.
4 Kondensor tabung dan pipa horizontal Shell and Tube Kondensor tabung dan pipa horizontal adalah kondensor tabung yang di
dalamnya banyak terdapat pipa – pipa pendingin, dimana air pendingin mengalir dalam pipa – pipa tersebut. Ujung dan pangkal pipa terikat pada pelat pipa,
sedangkan diantara pelat pipa dan tutup tabung dipasang sekat untuk membagi aliran air yang melewati pipa – pipa.
Gambar 2.10 Kondensor selubung dan tabung Shell and Tube condenser Keterangan :
1. Saluran air pendingin keluar 6. Pengukur muka cairan 2. Saluran air pendingin masuk 7. Saluran masuk refrigeran
3. Pelat pipa 8. Tabung keluar refrigeran 4. Pelat distribusi 9. Tabung
5. Pipa bersirip
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
63 Berdasar Media Pendinginannya, Kondensor dibagi menjadi 3 jenis,
yaitu : 1. Aircooled Condensor, yaitu : Kondensor yang didinginkan oleh
udara dibantu dengan kipas angin fan. 2. Watercooled Condensor, yaitu kondensor yang dinginkan oleh air
dibantu dengan pompa. 3. Evaporator Condensor, yaitu : kondensor yang didinginkan oleh air
dan udara.
Pembagian kondensor berdasarkan medium yang digunakan dapat dibagi atas 3 bagian, yaitu: 1 Kondensor berpendingin udara, 2 Kondensor
berpendingin air, dan 3 Kondensor berpendingin gabungan Evaporative Condenser. Perbedaan lain dapat dilihat pada tabel 2.2.
Tabel 2.1. Perbandingan kondensor berpendingin udara dan air
Parameter Pendingin
Udara
Pendingin Air
Perbedaan temperatur, Tc-Tpendingin 6 sd 22
o
C 6 sd 12
o
C Laju aliran pendingin per TR
12 sd 20 m3mnt
0,007 sd 0,02 m3mnt
Luas perpindahan panas per TR 10 sd 15 m2
0,5 sd 1 m2 Kecepatan fluida pendingin
2,5 sd 6 ms 2 sd 3 ms
Daya pompablower per TR 75 sd 100W
Kecil TR = Ton of Refrigerasi Beban di evaporator 1TR = 3,5 KW
Sumber, ASHRAE Inc., 2008. ASHRAE Handbook – HVAC Systems and Equipment. SI Edition. Atlanta.
Pada perancangan Cold Storage Skala laboratorium ini akan menggunakan kondensor berpendingin udara. Analisis perhitungan rancangan adalah sebagai
berikut: Koefisien of performance COP
COP
=
Sumber: Dr.Eng.Himsar Ambarita, hal: 6 Beban kondensor pada saat superheated
Q
k superheated
= h
2
-h
2’
Sumber: Dr.Eng.Himsar Ambarita Beban kondensor pada saat kondensasi,
Q
k kondensasi
= h
2’
–h
3
Sumber: Dr.Eng.Himsar Ambarita Beban kondensor total,
Q
ksuperheted +
Q
k kondensasi
Sumber: Dr.Eng.Himsar Ambarita Untuk sisi refrigerant
- Fluks kalor
-
G
=
Sumber: J.P.Holman, hal: 195 - Bilangan Reynolds
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
64
-
Re
=
Sumber: Incropera, hal : 700 - Bilangan Prandtl
Pr =
g g
g
k Cp
µ .
Sumber: Dr.Ir.Raldi Artono Koestoe r Untuk sisi udara
- Laju massa udara m
ud
=
u u
t
t Cp
Q ∆
.
Rumus umum termodinamika - Kecepatan udara persatuan luas
G =
fr ud
A m
. σ
Sumber: Incropera, hal : 700 - Bilangan Reynolds
Re =
µ G
D
h
.
Sumber: Incropera, hal : 700 - Bilangan Stanton
Sumber: Incropera, hal : 700 - Koefisien perpindahan kalor untuk sisi udara
h
o
= St . G . Cp Sumber: Incropera, hal : 700 - Efisiensi sirip,
ηo =1- A
A
p
1- η
f
Sumber: Incropera, hal : 703 - Koefisien perpindahan panas menyeluruh
U
i
=
F2 F1
f o
ref
R R
h η
1 h
1 1
+ +
+ Sumber : Dr.Eng.Himsar Ambarita,
hal : 50 - Perbedaan temperatur rata rata log
LMTD =
∆
∆ ∆
− ∆
1 2
1 2
T T
ln T
T Sumber : Dr.Eng.Himsar Ambarita, hal : 50
- Luas perpindahan panas untuk uap superheated
A
superheated
=
s ks
ks ks
LMTD F
U Q
. .
Sumber : Dr.Eng.Himsar Ambarita, hal : 50
- Koefisien perpindahan panas menyeluruh
- Untuk sisi refrigeran h
i
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
65 Prg
Red 023
, .
n 8
,
=
f
k Di
hi Sumber : Dr.Eng.Himsar Ambarita, hal
: 51
- Luas perpindahan panas total
A
kon
=
kon kon
kon kon
LMTD F
U Q
. .
Sumber : Dr.Eng.Himsar Ambarita, hal : 50
2.7. Refrigerant
