Madi Margoyungan : Perencanaan Unit Mesin Pendingin Untuk Kebutuhan Pengkondisian Udara Pada Bangunan Kantor ADPEL Di Medan, 2008.
USU Repository © 2009
302,8 kPa
10 kPa 292,8 kPa
Gambar 5.10.Thermostatic expansion valve
Sensing thermal bulb dipasang tepat pada keluaran evaporator. Material sensing bulb didesain sedemikian rupa sehingga suhu refrijeran dalam sensing bulb
akan sama dengan suhu refrijeran keluar dari evaporator dan tekanan pada suhu ini di atas 292,8 kPa. Bila tekanan pegas diset pada 10 kPa maka suhu refrijeran pada
sensing bulb dibatasi pada tekanan saturasi 302,8 kPa. Apabila suhu refrijeran keluar evaporator meningkat di atas suhu pada tekanan
tersebut, karena suhu refrijeran dalam sensing bulb sama dengan suhu refrijeran keluar evaporator, maka tekanan sensing bulb akan naik dan menekan diafragma
sehingga pegas membuka yang berarti semakin banyak refrijeran yang masuk ke evaporator. Sebaliknya jika suhu keluar refrijeran jatuh di bawah suhu pada tekanan
tersebut, tekanan sensing bulb turun, dan arah pegas akan menutup sehingga semakin sedikit refrijeran yang masuk ke evaporator.
5.5 Penukar Kalor Pipa Hisap dan Pipa Cair
Sistem refrijerasi pada perencanaan ini dilengkapi dengan penukar kalor jalur cair ke hisap liquid-to-suction. Sehingga akan terjadi perpindahan kalor dari aliran
keluar kondensor yang lebih panas ke aliran keluar evaporator, dimana aliran keluar evaporator mengalami superheating sedangkan aliran yang keluar kondensor
mengalami subcooling. Penukar kalor yang direncanakan adalah penukar kalor pipa ganda. Konstruksi
penukar kalor tersebut dapat dilihat pada gambar 5.10 berikut. Pada konstruksi tersebut, diameter pipa cair yang berada di dalam penukar kalor adalah sama dengan
Madi Margoyungan : Perencanaan Unit Mesin Pendingin Untuk Kebutuhan Pengkondisian Udara Pada Bangunan Kantor ADPEL Di Medan, 2008.
USU Repository © 2009
diameter pipa cair di luar penukar kalor untuk memudahkan pemasangannya. Dalam hal ini, ukuran diasumsikan ukuran pipa cair sebagai berikut :
Pipa cair : Diameter nominal
= 1 12 in. Diameter luar D
= 41,275 mm Diameter dalam d
= 37,6174 mm Tebal t
= 3,6576 mm
Gambar 5.11 Konstruksi penukar kalor pada jalur pipa hisap dan pipa cair.
Sifat fisik refrijeran dikalkulasi pada titik masuk dan keluar dari pipa hisap dan pipa cair. Berikut ini, akan dilakukan perhitungan untuk menentukan dimensi alat
penukar kalor tersebut. Untuk selanjutnya simbol s mewakili data – data untuk pipa hisap dan simbol l mewakili data – data untuk pipa cair.
T,
s in
= T,
ro
dari evaporator = 0 º C. T,
s out
= 4,58
o
C T,
l in
= T,
ro
dari kondensor = 40 º C. T,
l out
= 37,22 º C
Menentukan koefisien perpindahan panas konveksi pada daerah annulus ho,
s
: Dalam hal ini, Di direncanakan sama dengan diameter dalam pipa hisap d,
s
yaitu 85,979 mm sehingga Diameter hidrolik Dh dapat dihitung sbb:
Dh = Di-D,l = 85,979-41,275 = 44,704 mm Sifat fisik R-134a dikalkulasi pada :
P = 292,8 kPa dan T
f,s
= 2,418
o
C, dari Lampiran [L.3], diperoleh:
Pipa hisap
Pipa cair
Madi Margoyungan : Perencanaan Unit Mesin Pendingin Untuk Kebutuhan Pengkondisian Udara Pada Bangunan Kantor ADPEL Di Medan, 2008.
USU Repository © 2009
,
s
= 14,25 kgm3 k,
s
= 0,0117 Wm.K ,
s
= 10,8.10
-6
Pa.s Cp,
s
= 893,3 Jkg.K Pr,
s
= 828
, 0117
, 10
8 ,
10 3
, 893
, ,
,
6
= ×
× =
×
− s
s s
k Cp
µ
47 ,
3251644 10
704 ,
44 10
8 ,
10 233
, 1
4 ,
4 ,
Re,
3 6
= ×
× ×
× ×
= ×
× ×
=
− −
•
π µ
π
h s
r s
D m
d
38 ,
3456 828
, 47
, 3251644
023 ,
.. 000
. 10
, Re,
; Pr,
, Re,
023 ,
, ,
4 ,
8 ,
4 ,
8 ,
= ×
× =
× ×
=
s s
s s
d d
d Nu
61 ,
904 10
704 ,
44 0117
, 38
, 3456
, ,
, ,
3
= ×
× =
× =
−
Dh k
d Nu
ho
s s
s
Wm
2
.K
Menentukan koefisien perpindahan panas konveksi pada pipa cair bagian dalam,
hi,
l
: Sifat fisik R-134a dikalkulasi pada :
P = 1016 kPa dan; T,
f
= 38,61º C, dari Lampiran [L.3]. diperoleh:
l
= 1153 kgm
3
Cp
l
= 1,48899 kJkg.K
l
= 1,688.10
-4
Pas k
l
= 0,07539 Wm
2
.K Pr
l
= Cp
p
×
p
k
p
= 3,29438
Pr,
l
= 33
, 3
07539 ,
10 688
, 1
. 49
, 1
, ,
,
4
= ×
= ×
− l
l l
k Cp
µ
15 ,
247236 10
6174 ,
37 10
688 ,
1 233
, 1
4 ,
, 4
, Re,
3 4
= ×
× ×
× ×
= ×
× ×
=
− −
•
π µ
π
l l
r l
d m
d
22 ,
678 29
, 3
15 ,
247236 023
, .
000 .
10 ,
Re, ;
Pr, ,
Re, 023
, ,
,
3 ,
8 ,
3 ,
8 ,
= ×
× =
× ×
=
l l
l l
d d
d Nu
Madi Margoyungan : Perencanaan Unit Mesin Pendingin Untuk Kebutuhan Pengkondisian Udara Pada Bangunan Kantor ADPEL Di Medan, 2008.
USU Repository © 2009
25 ,
1359 10
6174 ,
37 07539
, 22
, 678
, ,
, ,
,
3
= ×
× =
× =
− l
l l
l
d k
d Nu
hi Wm
2
.K
Menentukan koefisien perpindahan panas menyeluruh :
Analogi listrik berdasarkan konstruksi penukar kalor pada gambar 5.12 dapat dilihat pada gambar 5.11 berikut.
l l
hi Ai
, ,
1 ×
l l
l l
L k
d D
, ,
. 2
, ,
ln ×
× ×
π
s l
ho Ao
, ,
1 ×
Gambar 5.12. Analogi listrik perpindahan panas di dalam penukar kalor.
Dengan demikian, koefisien perpindahan panas menyeluruh di dalam penukar kalor pipa ganda tersebut dapat dihitung sebagai berikut :
s l
l l
l l
l l
l
ho d
D L
copper k
Ao hi
Ai Ao
Uo ,
. 1
, ,
ln ,
, ,
2 ,
, ,
, 1
+
×
× ×
+ ×
= π
K m
W Uo
L L
L L
Uo
. 47
, 521
61 ,
904 1
6174 ,
37 275
, 41
ln 832
, 385
2 041275
, 25
, 1359
0376174 ,
. 041275
, 1
2
= +
× ×
× +
× ×
× =
π π
π π
Menentukan panjang penukar kalor pipa ganda
LMTD Fc
D Uo
Q L
l
× ×
× ×
= ,
π Dengan menyesuaikan data – data temperatur dengan gambar 5.12,
diperoleh: t
1
= 40 ºC T
1
= 0 ºC t
2
= 37,22 ºC T
2
= 4,58 ºC T
,l
T,
s
Q
Madi Margoyungan : Perencanaan Unit Mesin Pendingin Untuk Kebutuhan Pengkondisian Udara Pada Bangunan Kantor ADPEL Di Medan, 2008.
USU Repository © 2009
0695 ,
40 40
22 ,
37 358
, 50
22 ,
37 58
, 4
1 1
1 2
1 2
2 1
= −
− =
− −
= =
− −
= −
− =
t T
t t
P t
t T
T R
Dengan memplotkan garis R dan P di grafik pada gambar 5.12, maka diperoleh Fc = 1.
Gambar 5.13 Faktor koreksi untuk aliran menyilang, single pass, kedua fluida tidak bercampur.
LMTD = C
T T
T T
T T
T T
in s
out l
out s
in l
in s
out l
out s
in l
° =
− −
− −
− =
− −
− −
− 31
, 36
22 ,
37 58
, 4
40 ln
22 ,
37 58
, 4
40 ,
, ,
, ln
, ,
, ,
Laju pindahan panas refrijeran di dalam pipa cair dapat dihitung sbb: Q =
r
m × C
p,l
× T,
l in
-T,
l out
= 1,233 × 1488,99 × 40-37,22 = 5104W
Sehingga panjang L dari alat penukar kalor tersebut dapat dihitung sbb:
Madi Margoyungan : Perencanaan Unit Mesin Pendingin Untuk Kebutuhan Pengkondisian Udara Pada Bangunan Kantor ADPEL Di Medan, 2008.
USU Repository © 2009
m L
L LMTD
D Uo
Q L
l
2 31
, 36
. 041275
, .
. 47
, 521
5104 .
, .
.
= =
=
π π
BAB 6 COOLING TOWER
6.1. Pengertian Menara Pendingin
