Sistem Refrigerasi

Refrigerasi adalah seuatu sitem pendingin yang memanfaatkan sifat termodinamika dari fluida kerja untuk mendinginkan fluida lainnya. Secara umum system ini adalah mendinginkan suatu system yang telah dingin dengan membuangan panas ke liangkuangan yang memiliki temperatur lebih tinggi. Secara termodinamika hal ini tidak mungkin terjadi kecuali ada kerja yang dikonsumsi. Berbeda dengan mesin carnot yang bekerja dengan mengambil panas dari system yang lebih panas dan membuang panas ke system yang lebih dingin. Mesin carnot ini akan menghasilkan kerja.Refrigerasi biasa di gunakan di industri gas dan yang berhubungan dengan pengilangan minyak bumi.

Mechanical Refrigerasi
Daur refrigerasi
Efeck refrigerasi biasa menggunakan salah satu dari daur ini.
1. Kompresi dan ekspansi uap,
2. absorpsi panas
3. steam jet.
Dengan menggunakan diagram P-H maka daur refrigerasi dapat di pisah menjadi empat tahap berikut ini:
1. expansi
2. penguapan
3. kompresi
4. dan kondensasi
Ekspansi, adalah penurunan tekan dari tekanan awal. Proses penurunan tekanan ini bisa isentalpi atau pada enthalpy yang sama ,(apabila di gambarkan dalam diagram P-H) maka akan terbentuk garis lurus vertical.
Apa bila ekspansi dilakukan secara isentalpi maka fluida kerja pada tekanan B adalah berupa campuran uap dan gas. Untuk menentukan jumlah uap atau cairan dalam fluida kerja tersebut dapat menggunakan hukum lever(keseimbangan).

Dengan X adalah fraksi cairan. Untuk frkasi uap maka 1-X
Penurunan tekanan biasanya dilakukan dengan menggunakan J-T valve (joule Thompson valve) atau menggunakan expander turbin. Bila digunakan J-T valve maka energi dari penurunan tekanan ini akan hilang tidak bisa di recovery. Tapi, bila digunakan turbine expander maka energi dari penurunan tekanan bisa di recovery dan digunakan sebagai pemutar (driver) bagi compressor atau pompa.
Evaporasi, adalah penguapan, perubahan fasa cair menjadi fasa uap. Hal ini dikarenakan pada posisi setelah di turunkan tekanan fluida kerja berada pada saturated liquid atau pada campuran uap dan gas.
Karena penurunan tekanan dilakukan secara isentalpi maka terdapat campuran liquid dan gas didalam fluida kerja. Liquid ini harus di uapkan karena akan masuk kedalam komprsor yang mensyaratkan agar tidak terdapat liquid di inlet kompresor agar tidak terjadi efek water hammer. Penguapan liquid didalam campuran ini yang dinamakan refrigerasi efek. Refrigerasi efek ini lah yang digunakan untuk mendinginkan system lain.

Kapasitas refrigerasi atau beban refrigerasi bergatung kepada jumlah total kalor yang diserap (diabsorb) didalam evaporator atau chiller. Refrigerant flow dihitung dengan persamaan berikut:

Kompresi,langkah ini di lakukan untuk mengubah sifat dari fluida kerja dari tekanan jenuh ke tekanan yang lebih tinggi. Proses ini dilakukan dengan temperaut yang tetap atau berkerja dengan proses isentropic. Kerja dengan isentropic adalah kerja ideal yang kemungkian untuk dicapai sangat kecil. Kerja isentropic bisa dihitunga dengan persamaan berikut:

Nilai dari H’VD ditentukan dengan sifat fluida kerja pada tekanan awal dan entropri di posisi akhri (D). karena fluida kerja tidak ideal maka terdapat efisiensi esentropi. Efisiensi ini didefinisikan sebagai kompensasi untuk ketidak efisienan dari proses komprsesi. Nilai kerja nyata dapat dihitung dengan persamaan :

Kerja kompresi dapat di gambarkan dengan persamaan
Break power (BP)

Kondensasi, refrigerant yang keluar dari compressor berada dalaam keadaan superheated. Refrigerant ini didinginkan mendekati tekanan konstan pada temperatur yang mendekati dew point temperatur dan refrigerant mulai mengembun pada temperatur tetap. Beban pengembunan di hitung dengan menambahakn beban refrigerasi kepada kalor kompresi.

Tekanan kondensasi merupakan fungsi dari media pendingin yang tersedia, udara, air atau refrigerant lain.
System Pressure Drop
Condenser Pressure drop 20 – 50 kPa
Line hydraulic losses
Evaporator to compressor 0.7 – 10 kPa
Compresor to kondensor 0.7 – 14 kPa
Condenser to receiver 3.5 – 7 kPa

Refrigerant Stages
Sistem refrigerasi biasanya menggunakan 1, 2, 3 atau e stage kompresi bergantung jenis operasinya. Jumlah level dari refrigerasi bergantung kepada jumlah tapah kompresi yang dibutuhkan, beban interstage, alas an ekonomi dan tipe kompressi.
Refrigerasi satu tahap, seperti gambar 1. biasa digunakan. Beban pendinginan juga tidak terlalu tinggi dan konsumsi power untuk compressor juga tidak terlalu besar.
Refrigerasi dua tahap, refrigerasi ini dapat menghemat hingga 20% dari refrigerasi satu tahap. Penghematan selanjutnya bisa dilakukan dengan menghilangkan kalor proses di interstage dibanding dengan tahap sebelumnya.

Refrigerasi tiga tahap, refrigerasi tahap ini bisa lebih menghemat power dibanding dengan refrigerasi dua tahap. Seperti refrigerasi dua tahap, flash economization dan beban intermediet bisa digunakan. Penghematan tidak terlalu signifikan bila dibandingkan dengan refrigerasi satu tahap dan dua tahap.

Pertambahan stage akan menurunkan power yang dikonsumsi. Temperatur kondensasi dan beban pengembunan memberikan efek yang signifikan. Semakin dingin temperatur pendinginan maka power konsumsi akan semakin rendah. Bila digunakan refrigerant dengan kondisi sub cooling maka konsumsi power akan semakin rendah.

Mungkin bahasan ini belum lengkap. Kalo ada yang baca sebaiknya baca lagi buku-buku tentang thermodinamika dan system refrigerasi. Tulisan ini hanya gambaran umum saja.

About these ads

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s