Embed Size (px)
Citation preview
6
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Latar Belakang
Pengkondisian udara pada kendaraan mengatur mengenai kelembaban,
pemanasan dan pendinginan udara dalam ruangan. Pengkondisian ini bertujuan
memberikan kenyamanan, sehingga mampu mengurangi keletihan pengendara
yang efeknya untuk meningkatkan keamanan bagi pengendara itu sendiri. Sistem
pengkondisian udara pada kendaraan umumnya terdiri dari evaporator, kondensor,
receiver dan kadang-kadang dilengkapi elemen pemanas yang tergabung menjadi
satu dalam evaporator housing, seperti terlihat pada gambar berikut :
Heatert’ore
Charging and Testing Valve
Compressor Receiver and Filter Dryer
Sight Glass
Pressure Switch
Evaporator
Condensor
Dual Pressure Switch
Gambar 2.1 Instalasi Pengkondisian Udara Pada Kendaraan [Ref. 2 hal 5]
7
2.2 Prinsip Kerja
Prinsip kerja pada kondisi refrigeran dari sistem pengkondisian udara
pada kendaraan, ditunjukan seperti gambar berikut :
Evaporator
Receiver drier
Expansion Valve
Compresor
Condensor
High Pressure Vapor High Pressure Liquid Low Pressure Liquid Low Pressure Vapor
Gambar 2.2 Kondisi Refrigeran di Setiap Komponen [Ref. 2 hal 6]
Refrigeran uap bertekanan rendah dihisap kompresor melalui katup hisap
(suction valve), lalu dikompresi menjadi refrigeran uap bertekanan tinggi dan
dikeluarkan melalui katup buang (discharge valve) menuju kondensor, kalor dari
refrigeran uap akan diserap oleh udara yang dilewatkan pada sirip-sirip
kondensor, sehingga refrigeran berubah fasa menjadi cair namun tetap bertekanan
tinggi. Sebelum memasuki katup ekspansi, refrigeran terlebih dahulu dilewatkan
suatu penyaring (filter drier). Refrigeran cair bertekanan rendah yang keluar dari
katup ekspansi kemudian memasuki evaporator. Disini terjadi penyerapan kalor
dari udara yang dilewatkan pada sirip-sirip evaporator, sehingga refrigeran
8
berubah fasa menjadi refrigeran uap. Selanjutnya memasuki kompresor melalui
sisi hisap, demikian ini berlangsung.
2.3 Komponen Utama
Secara umum terdapat 5 (lima) komponen utama dalam sistem
pengkondisian udara pada kendaraan, seperti terlihat pada gambar berikut :
Pipe
Receiver Dryer
Expannsion Valve Evaporator
CompressorCondensor
Gambar 2.3 Komponen komponen Utama dari Sistem [Ref. 2 hal 7]
2.3.1 Kompresor
Fungsi kompresor adalah meningkatkan tekanan refrigeran agar mampu
mencapai saluran-saluran dan komponen-komponen lainnya.
Kaji eksperimental ini memakai kompresor torak (Reciprocating
Compressor), Pemilihan ini didasarkan kemudahan mendapatkannya dan banyak
dipakai dalam sistem pengkondisian udara pada kendaraan.
Pada kompresor torak terdapat silinder, dimana torak bergerak bolak-balik
didalamnya. Gerakan ini diperoleh dari gerak putar engkol yang digerakan mesin.
9
Saat langkah hisap, torak bergerak ke bawah sehingga terjadi penurunan tekanan
di dalam silinder tepatnya antara puncak torak dengan kepala silinder. Sehingga
katup hisap terbuka dan refrigeran terhisap masuk ke dalam silinder. Pada langkah
torak bergerak ke atas dan memampatkan refrigeran uap, kemudian mendorong
uap refrigeran melalui katup tekan demikian seterusnya siklus ini berlangsung.
Kompresor jenis ini dapat dilihat pada gambar berikut :
Service Valve Refrigeran Hose
Connections
Refrigeran Hose Connections
Gambar 2.4 Kompresor Torak Silinder
10
2.3.1.1 Kompresor Positif
Pada kompresor jenis ini, refrigeran uap akan dihisap masuk ke silinder
kemudian dikompresikan. Termasuk kompresor jenis ini adalah kompresor torak,
kompresor putar dan kompresor sekrup.[Ref. 1 hal 127]
2.3.1.2 Kompresor non positif
Pada kompresor jenis ini, refrigeran uap yang dihisap masuk dipercepat
alirannya oleh sudu-sudu impeler, kemudian energi kinetiknya dipakai untuk
menaikan tekanan. Termasuk jenis ini adalah kompresor tunggal.
2.3.2 Kondensor
Kondensor berfungsi mencairkan uap refrigeran bertekanan dan
bertemperatur tinggi dari kompresor dengan melepaskan kalor sebanyak kalor
laten pengembunan.
Pada komponen ini, bila beban kalor dibawah rata-rata kemampuan
pengkondisian udara yang dipakai, maka sekitar dua pertiga bagian atas
kondensor akan terdiri dari uap panas refrigeran sedangkan satu per tiga bagian
bawah terdiri dari refrigeran cair. Konstruksi kondensor yang dipakai dalam alat
uji terbuat dari bahan aluminium yang dibuat berbelok-belok dengan dipasangi
sirip-sirip dari aluminium. Komponen ini dapat dilihat seperti pada gambar
berikut [Ref. 1 hal 152-153]
11
Outlet
Aluminium Tabung Inlet
Gambar 2.5 Kondensor Tipe fin and tube [Ref. 1 hal 152]
2.3.3 Evaporator
Evaporator adalah alat penukar kalor di dalam siklus pengkondisian udara
yang berfungsi mendinginkan media disekitarnya.
Evaporator dapat dibagi dalam beberapa golongan sesuai dengan keadaan
refrigeran yang ada didalamnya, seperti jenis ekspansi kering, jenis setengah
basah dan jenis basah.
Evaporator yang dipakai dalam peralatan pengujian adalah jenis pengujian
setengah basah yaitu evaporator yang selalu terdapat refrigeran cair dalam pipa
penguapannya dan biasanya refrigeran dimasukan dari bagian bawah koil
evaporator. Pemilihannya berdasarkan pada kemudahan memperoleh dipasaran
dan banyak dipakai dalam pengkondisian udara dalam kendaraan. [Ref. 1 hal 159]
Evaporator ini dapat dilihat pada gambar berikut :
12
Fins
Inlet
Aluminium Tabung
Gambar 2.6 Evaporator fin and tube [Ref. 1 hal 159]
2.3.4 Receiver drier
Komponen ini dipasang pada saluran cair bertekanan tinggi antara
kondensor dan katup ekspansi. Berfungsi untuk menyerap kelembaban, menyaring
material asing yang ikut bersikulasi dalam sistem dan menampung kelebihan
refrigeran.
Konstruksinya berupa tabung besi atau aluminium yang dilas pada bagian
atas dan bawah permukaannya. Didalamnya terdapat zat pengering (desiccan)
yang berguna menyerap dan menghilangkan uap air yang ada di dalam refrigeran.
Secara umum zat ini terbuat dari silica gel. Pada bagian atas receiver terdapat
kaca penduga (sight glass) yang berguna untuk memeriksa tingkat dan kondisi
dari pengisian refrigeran. [Ref. 1 hal 119-123]
13
s
IN
s
Gambar 2.7 Reciever drier dan bagian
2.4 Refrigeran
Refrigeran adalah substansi yang dipakai
udara, Refrigeran yang akan dibicarakan disini
refrigeran yang dipakai dalam sistem, bukan refr
sebagai media pada perpindahan panas dari obyek p
Persyaratan refrigeran ideal antara lain : [Ref. 1 hal
1. Tekanan penguapan harus cukup tinggi
Sebaiknya refrigeran memiliki tempertur peng
tinggi, sehingga dapat dihindari kemungki
evaporator dan turunnya efesiensi volumetric
kompresi.
Tampak Ata
Drier
Filter Pad
nya [Ref. 8 hal 119]
dalam sistem pengkondisian
adalah refrigeran primer yaitu
igeran sekunder yang berperan
endinginan.
118-119]
uapan pada tekanan yang lebih
nan terjadinya vakum pada
karena naiknya perbandingan
14
2. Tekanan pengembunan yang tidak terlampau tinggi
Apabila tekanan pengembunan rendah, maka perbandingan kompresinya
menjadi lebih rendah sehingga penurunan prestasi kompresor dapat
dihindarkan.
Selain itu, dengan tekanan kerja yang lebih rendah, mesin dapat lebih aman
karena kemungkinan terjadinya kebocoran, kerusakan, ledakan dan
sebagainya.
3. Kalor laten penguapan harus tinggi
Refrigeran yang memiliki kalor laten penguapan yang tinggi lebih
menguntungkan karena kapasitas refrigerasi yang sama, jumlah refrigeran
yang bersikulasi lebih kecil.
4. Volume spesifik (terutama dalam fasa gas) yang cukup kecil
Refrigerasi yang memiliki kalor laten penguapan yang tinggi lebih
menguntungkan karena kapasitas refrigerasi yang sama, jumlah refrigeran
yang bersikulasi lebih kecil.
5. Koefisien prestasi harus tinggi
6. Konduktivitas termal yang tinggi
Sifat ini mempengaruhi kinerja penukar kalor (evaporator dan kondensor).
Refrigeran dengan konduktivitas termal tinggi, lebih diinginkan dalam suatu
refrigerasi. Oleh karena dapat menghasilkan kinerja penukar kalor yang baik
(pada beda temperatur yang kecil antara penukar kalor (refrigeran) dan
lingkungan, mampu menghasilkan laju perpindahan panas yang besar.
7. Viskositas yang rendah dalam fasa cair maupun fasa gas
15
8. Refrigeran dengan viskositas rendah lebih baik dalam sistem refrigerasi,
karena dalam alirannya refrigeran akan mengalami tahanan yang kecil. Hal
tersebut akan memperkecil rugi aliran dalam pipa.
9. Refrigeran tidak beracun dan berbau merangsang
10. Refrigeran tidak boleh mudah terbakar dan mudah didapat
2.4.1 Refrigeran halokarbon
Refrigeran jenis ini tersusun dari campuran satu atau lebih atom halogen
seperti fluorine, chlorine, iodine dan bromine. Beberapa refrigeran yang termasuk
kelompok ini adalah : [Ref. 2 hal 15]
Tabel 2.1 Methane series
Penomoran Nama kimia Rumus kimia
11
12
13
22
23
32
Trichlorofluoromethane
Dichlorodifluoromethane
Chlorotrifluoromethane
Chlorotrifluoromethane
Trifluoromethane
Difluoromethane
CCl3F
CCl2F2
CClF3
CHClF2
CHF3
CH2F2
16
Tabel 2.2 Ethane series
Penomoran Nama kimia Rumus kimia
113
114
125
134a
141b
142b
152a
1,1,2-trichlorofluoromethane
1,2-dichlorodifluoromethane
Pentafluoroethane
1,1,1,2- tetrafluoroethane
1,1-dichloro-1-fluoroethane
1-chloro-1,1-difluoroethane
1,1-difluoroethane
CCl2FCClF2
CClF2CClF2
CHF2CF3
CH2FCF2
CH3CClF
CH3CClF2
CH3CHF2
Tabel 2.3 Azetropic blend
Penomoran Komposisi Rumus kimia
500
502
503
504
26,2 % R-152a dan 73,8 % R-
12
51,2 % R-115 dan 48,8 % R-22
40,1 % R-23 dan 59,9 % R-13
48,2 % R-32 dan 51,8 % R-115
CCl2F2/CH3CHF2
CHCl2F2/CCF2CF3
CHF3/CClF3
CH2F2/CF3CClF2
17
Tabel 2.4 Aspek Lingkungan
Deskripsi R-12 R-134a
Bahan alami Tidak Tidak
Global Warming Potensial (GWP) 4500 4200
Ozon Depleting substansce (ODS) 1,0 0
Atmosphere Life Time 130 <1
2.4.2 Refrigeran anorganik
Refrigeran ini banyak dipakai awal perkembangan pengkondisian udara,
yang termasuk senyawa ini antara lain [Ref. 5 hal 279]
Tabel 2.5 Refrigeran anorganik
Penomoran Nama kimia Rumus kimia
717
718
729
744
764
Ammonia
Water stream
Air
Carbon dioxide
Sulfur Dioxide
NH3
H2O
H2O
CO2
SO2
18
2.4.3 Refrigeran hidrokarbon
Banyak senyawa hidrokarbon yang cocok digunakan sebagai refrigeran,
khususnya dipakai pada industri perminyakan dan petrokimia. Termasuk dalam
kelompok, dapat dilihat table berikut : [Ref. 2 hal 17]
Tabel 2.6 Refrigeran hidrokarbon
Penomoran Nama kimia Rumus kimia
50 Methane CH4
170 Ethane C2H6
290 Propane C3H8
600 n-butane CH3CH2CH2CH3
600a Isobutane CH(CH3)3
1150 Ethylene CH2=CH2
1270 Propylene CH3CH=CH2
19
2.5 Analisa Sistem Kompresi Uap
2.5.1 Siklus Carnot
Siklus carnot secara termodinamika bersifat reversible secara skema siklus
mesin kalor Carnot diperlihatkan pada gambar 2.8 berikut ini :
1 4
3
2
Kerja
Kalor ke penguap (lingkungan) bersuhu rendah
TurbinKompresor
Kalor dari sumber bersuhu tinggi
1 4
2
Entropi (Kj/kg K)
Kerja bersih
3Suhu ( 0 K)
Gambar 2.8 Skema Mesin Carnot [Ref. 5 hal 178]
Mesin Carnot menerima energi kalor pada suhu tinggi merubah sebagian
menjadi kerja dan kemudian mengeluarkan sisanya sebagai kalor pada suhu yang
lebih rendah. Siklus refrigerasi Carnot merupakan kebalikan dari siklus mesin
20
Carnot. Karena siklus refrigerasi menyalurkan energi dari suhu rendah menuju
suhu yang lebih tinggi siklus refrigerasi membutuhkan kerja luar untuk
mendapatkan kerja. Diagram peralatan, diagram entalpi suhu dari siklus
refrigerasi diperlihatkan pada gambar 2.9 berikut ini :
Evaporator
Kerja
4 1
2
3
Kerja
Kalor dari sumber bersuhu rendah
Kompresor
Katup Ekspansi
Kalor menuju lingkungan yang bersuhu tinggi
Kondensor
4 1
3
Suhu ( 0 K)
Entropi (Kj/kg K)
Kerja bersih
2
Proses siklus refrigerasi carnot : 1-2 Kompresi adiabatic 2-3 Pelepasan kalor isotermal 3-4 Ekspansi adiabatic 4-1 Pemasukan kalor isotermal
Gambar 2.9 Siklus Refrigerasi Carnot dan Diagram Suhu Entropi
Siklus Refrigerasi Carnot [Ref. 5 hal 179]
21
Tujuan utama sistem refrigerasi Carnot adalah proses 4-1 penyerapan dari
sumber bersuhu rendah. Seluruh proses lainnya pada siklus tersebut dibuat
sedemikian rupa sehingga energi bersuhu rendah dapat dikeluarkan ke lingkungan
yang bersuhu lebih tinggi.
2.5.2 Siklus Kompresi Uap Teoritis
Siklus teoritis mengasumsikan bahwa :
1. Uap refrigeran yang keluar dari evaporator dan masuk kompresor merupakan
uap jenuh pada tekanan dan temperatur penguapan
2. Refrigeran keluar kondensor dan masuk ke alat ekspansi berupa cairan jenuh
pada tekanan dan temperatur pengembunan
14
23
Katup Ekspansi
Kompresor
Kondensor
Evaporator
4 Penguapan 1Entalpi (kJ/ kg)
Tekanan (kPa)
Ekspansi
2
Kompresi
Pengembunan 2’ 3
22
14
2
2’ 3
Entropy (kJ/ kg K)
Suhu ( 0K )
Gambar 2.10 Skema Siklus Kompresi Uap [Ref. 5 hal 187]
Beberapa proses yang bekerja pada siklus refrigerasi:
1. Proses kompresi
Proses kompresi berlangsung dari titik 1 ke titik 2. Pada siklus teoritis
diasumsikan refrigeran tidak mengalami perubahan kondisi selama mengalir
di jalur hisap. Pada proses ini uap refrigeran pada tekanan evaporasi
dikompresi sampai pada tekanan kondensasi. Proses kompresi diasumsikan
isentropik sehingga pada diagram tekanan entalpi, titik 1 dan titik 2 berada
pada satu garis entropi konstan. Pada titik 2 uap refrigeran berada pada
kondisi superheat. Proses kompresi memerlukan kerja luar,entalpi uap naik
yaitu dari h1 ke h2. Besarnya kenaikan ini sama dengan besarnya kerja
mekanis yang dilakukan pada uap refrigeran.
2. Proses kondensasi
Proses 2-2’ dan 2’-3 terjadi di kondensor. Uap panas refrigeran yang keluar
dari kompresor didinginkan sampai pada temperatur kondensasi dan kemudian
di kondensasikan. Titik 2 adalah kondisi refrigeran yang keluar dari
kompresor. Pada titik 2’ refrigeran berada pada kondisi uap jenuh pada
23
tekanan dan temperatur kondensasi. Jadi proses 2 – 2’ merupakan proses
pendinginan sensible dari temperatur keluar kompresor menuju temperatur
kondensasi. Proses ini terjadi pada tekanan konstan. Jumlah panas yang
dipindahkan selama proses ini adalah beda entalpi antara titik 2 dan 2’. Proses
2’ – 3 adalah proses kondensasi uap didalam kondensor. Proses kondensasi
terjadi pada tekanan konstan. Jumlah panas yang dipindahkan selama proses
ini adalah beda entalpi antara 2’- 3. Besarnya panas total yang dikeluarkan di
kondensor adalah jumlah antara panas yang dikeluarkan pada proses 2 – 2’
ditambah panas yang dikeluarkan pada proses 2’- 3. Panas total ini berasal
dari panas yang diserap oleh refrigeran yang menguap di dalam evaporator
dan panas yang masuk karena adanya karja mekanis pada kompresor.
3. Proses Ekspansi
Proses ekspansi berlangsung dari titik 3 ke titik 4. Pada siklus standar
diasumsikan tidak terjadi perubahan kondisi cairan refrigeran yang mengalir
di dalam jalur cairan sampai ke throttling device. Kondisi refrigeran masuk ke
alat pengontrol dinyatakan oleh titik 3. Pada proses ini terjadi penurunan
tekanan refrigeran dari tekanan kondensasi titik 3 menjadi tekanan evaporasi
titik 4. Pada waktu cairan di ekspansikan melalui alat ekspansi ke evaporator,
temperatur refrigeran juga turun dari temperatur kondensasi ke temperatur
evaporasi. Hal ini disebabkan oleh terjadinya penguapan sebagian cairan
refrigeran selama proses ekspansi. Proses 3-4 merupakan proses ekspansi
adiabatik dimana entalpi fluida tidak berubah disepanjang proses. Refrigeran
pada titik 4 berada pada kondisi campuran cair-uap
24
4. Proses Evaporasi
Proses 4-1 adalah proses penguapan refrigeran pada evaporator atau disebut
juga efek refrigerasi (RE). Proses ini berlangsung pada temperatur dan
tekanan tetap.
2.5.3 Siklus Kompresi Uap Nyata
Siklus kompresi uap sebenarnya terjadi (nyata) berada dari siklus teoritis.
Perbedaan ini muncul karena adanya asumsi-asumsi yang ditetapkan di dalam
siklus standar. Pada siklus nyata terjadi pemanasan lanjut uap refrigeran yang
meninggalkan evaporator sebelum masuk ke kompresor. Pemanasan lanjut ini
terjadi akibat tipe peralatan ekspansi yang digunakan atau dapat juga karena
penyerapan panas di jalur masuk antara evaporator dan kompresor. Refrigeran
cair sebenarnya juga mengalami subcooling sebelum masuk alat ekspansi.
Perbedaan siklus kompresi uap yang sebenarnya terjadi (nyata) dengan siklus
teoritis dapat dilihat pada gambar 2.11
25
Tekanan (kPa)
Bawah dingin
3 2’ Penurunan tekanan
3’ 2 Siklus standar
Siklus nyata
Panas lanjut 4’ 4 1’1
Penurunan tekanan
Entalpi kJ/ kg
Gambar 2.11 Perbandingan antara siklus standar dan siklus nyata
[Ref. 5 hal 191]
2.6 Persamaan Matematika Siklus Kompresi Uap
2.6.1 Persamaan Energi Aliran Steady
Di dalam kebanyakan sistem refrigerasi. Laju aliran massa tidak berubah
dari waktu ke waktu (kalaupun ada hanya perubahan kecil), karena itu laju aliran
dapat steady. Didalam sistem yang dilukiskan secara simbolis dalam gambar 2.12
.Keseimbangan energinya dapat dinyatakan sebagai berikut : besarnya energi yang
masuk bersama aliran dititik 1 ditambah dengan besarnya energi yang
ditambahkan berupa kalor dikurangi dengan besarnya energi yang ditambahkan
berupa kalor dikurangi dengan besarnya energi yang meninggalkan sistem pada
titik 2 sama dengan besarnya perubahan energi didalam volume kendali.
Ungkapan matematik untuk keseimbangan energi ini adalah dirumuskan sebagai
berikut.
26
θddEWgz
vhmqgzhm
v=−⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡++−+
⎥⎥⎥
⎦
⎤
⎢⎢⎢
⎣
⎡++
••
2
22
21
2
2211 (2.1)
q [W]
h2h2
h1
•
m
•
m E [J] 2•
W [W] z2
v1
1•
Gambar 2.12 Keseimbangan Energi pada sebuah Volume Atur
yang sedang Mengalami Laju Aliran steady [Ref. 5 hal 20]
Dimana :
•
m = Laju aliran massa refrigeran [kg/s]
h = Entalpi [J/kg]
v = Kecepatan [m/s]
z = Ketinggian [m]
g = Percepatan gravitasi = [9,81 m/s2]
Q = Laju aliran energi dalam bentuk kalor [W]
W = Laju aliran energi dalam bentuk kerja [W]
E = Energi dalam sistem [J]
27
Oleh karena dibatasi pada masalah proses aliran steady. Maka tak ada
perubahan harga E terhadap waktu, karena itu dE/dθ =0, dan persamaan energi
aliran steady menjadi :
Wgzv
hmqgzhmv
+⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡++=+
⎥⎥⎥
⎦
⎤
⎢⎢⎢
⎣
⎡++
••
2
22
21
2
2211 (2.2)
2.6.2 Proses Kompresi
Proses kompresi dianggap berlangsung secara adiabatik artinya tidak ada
panas yang dipindahkan baik masuk ataupun keluar sistem. Dengan demikian
harga q = 0, Perubahan energi kinetik dan potensial juga diabaikan, sehingga kerja
kompresi dirumuskan sebagai berikut : [Ref. 5 hal. 21]
( 12 hhW −=•
m )
)
(2.3)
( 12 hhWc −=•
refm (2.4)
Dimana :
Wc = Daya kompresor
h1 = Entalpi refrigeran pada titik 1 [kJ/kg]
h2 = Entalpi refrigeran pada titik 2 [kJ/kg]
refm•
= Laju aliran massa refrigeran [kg/s]
28
2.6.3 Proses Evaporasi dan Kondensasi
Pada proses evaporasi dan kondensasi perubahan energi kinetik dan energi
potensial diabaikan sehingga harga v2/2 dan g.z pada titik 1 dan titik 2 dianggap 0.
Dari gambar 2.10 dan persamaan (2.1), laju aliran kalor pada proses evaporasi
(kapasitas pendinginan) dirumuskan sebagai berikut : [Ref. 5 hal. 21]
( 41 hhQe −=•
refm )
)
(2.5)
Dimana :
Qe = Laju perpindahan kalor evaporasi (kapasitas pendinginan) [kW]
h1 = Entalpi refrigeran pada titik 1 [kJ/kg]
h4 = Entalpi refrigeran pada titik 4 [kJ/kg]
refm•
= Laju aliran massa refrigeran [kg/s]
laju aliran kalor pada proses kondensasi (kapasitas pengembunan)
dirumuskan sebagai berikut : [Ref. 5 hal. 21]
( 32k hhQ −=•
refm (2.6)
Dimana :
Qk = Laju perpindahan kalor kondensasi (kapasitas pengembunan) [kW]
h2 = Entalpi refrigeran pada titik 2 [kJ/kg]
h3 = Entalpi refrigeran pada titik 3 [kJ/kg]
refm•
= Laju aliran massa refrigeran [kg/s]
29
2.6.4 Throttling Process
Proses ini terjadi pada pipa kapiler atau pada katub ekspansi. Pada proses
ini tidak ada kerja yang dilakukan atau ditimbulkan sehingga w = 0. Perubahan
energi kinetik dan potensial dianggap nol. Proses dianggap adiabatik sehingga
q = 0. Persamaan energi aliran menjadi : [Ref. 5 hal. 21]
h3 = h4 [kJ/kg] (2.7)
2.6.5 Efek Refrigerasi
Efek refrigerasi adalah besarnya kalor yang diserap oleh refrigeran dalam
evaporator pada proses evaporasi, dirumuskan sebagai berikut : [Ref. 5 hal. 187]
RE = h1- h4 (2.8)
Dimana :
RE = Efek refrigerasi [kJ/kg]
h1 = Entalpi refrigeran pada titik 1 [kJ/kg]
h4 = Entalpi refrigeran pada titik 4 [kJ/kg]
2.6.6 Koefisien Prestasi (COP)
Koefisien prestasi dari sistem refrigerasi adalah perbandingan besarnya
panas dari ruang pendingin (efek refrigerasi) dengan besarnya kerja yang
dilakukan kompresor. Koefisien prestasi (COP) dirumuskan sebagai berikut :
[Ref. 5 hal. 187]
12
41
hhhhCOP
−−
= (2.9)
Sedangkan untuk kerja aliran massa udara dapat ditentukan dari hukum
kontinuitas sebagai berikut : [Ref. 5 hal. 125]
30
V.AQ = (2.15)
( ) ρVAρQ ⋅⋅=⋅=•
m (2.16)
Dimana :
Q = Debit aliran udara [m3/det]
A = Luas penampang [m2]
V = Kecepatan udara [m/det]
ρ = Massa jenis udara [kg/m3]
•
m = Laju aliran massa udara [kg/det]
2.7 Efektifitas Perpindahan Panas
Efektifitas perpindahan panas merupakan perbandingan laju perpindahan
panas yang sebenarnya terhadap laju perpindahan maksimum yang mungkin
terjadi.
Panas yang diserap oleh evaporator untuk mendidihkan refrigeran sebesar
jumlah efektifitas perpindahan panas yang diberikan oleh udara. Sehingga
menaikan suhu refrigeran sebagai penyebab turunnya temperatur udara pada
keluaran evaporator.
Besarnya nilai efektifitas perpindahan panas dapat dihitung dengan
persamaan sebagai berikut : [Ref. 3 hal 564]
•
•
==maksQ
Qmungkinyang maksimum kalor n perpindahaLaju yasesungguhnkalor n perpindahaLaju ε
Laju perpindahan kalor yang mungkin adalah
31
( )masukmasuk chcmaks TTCQ −=•
Laju perpindahan kalor sesungguhnya adalah
( )keluarmasuk hhh TTCQ −=•
Dimana :
ε = Efektifitas perpindahan panas Ch = mh.cph, Laju aliran kapasitas panas [KJ/s 0C]
Cc = mc.cpc, Laju aliran kapasitas dingin [KJ/s 0C]
Th = Temperatur panas [0C]
Tc = Temperatur dingin [0C]
