Upload
aldi-suyana
View
180
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
refrigirasi
Citation preview
MAKALAH TUGAS BESAR TEKNIK REFRIJERASI
ANALISIS DAN REDESIGN COLD STORAGE
PT. DHARMA JAYA – CAKUNG
OLEH :
FERI ARDI 0606031875
FARID FADILLAH 0706267004
FAJARDO YOSIA 0806330075
FASRI HATOMI 0806330106
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA
DEPOK-2011
MAKALAH TEKNIK REFRIJERASI
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Penggunaan sistem pendinginan pada dunia industri terus meluas dengan
pesat. Sebagai contohnya adalah penggunaan sistem cold storage (tempat
penyimpanan berpendingin). Cold storage menjadi suatu hal yang wajib digunakan,
terutama pada industri – industri yang membutuhkan suatu tempat untuk menyimpan
produk dalam suatu kondisi yang harus dikondisikan sedemikian rupa sehingga tetap
terjaga kualitas dari produk tersebut.
Contoh dari industri yang menggunakan cold storage antara lain pusat
perbelanjaan swalayan, importir dan distributor daging, importir dan distributor
seafood, pabrik pembuat es, distributor buah, kamar mayat, dll. Penggunaan cold
storage menjadi sangat penting dengan kondisi yang berbeda bergantung pada produk
atau benda apa yang hendak disimpan di dalamnya.
Kebutuhan akan cold storage yang mampu memenuhi kebutuhan, semakin
mendorong bagi para engineer untuk mencoba membuat desain cold storage yang
sebaik mungkin. Untuk mendesain suatu cold storage yang baik dan mampu
kebutuhan, yaitu cooling load (beban pendinginan produk) yang disimpan maka perlu
memperhatikan beberapa hal yang sangat penting, yaitu cooling load, penggunaan
komponen utama, dan penggunaan aksesoris.
1.2 TUJUAN
Tujuan dari disusunnya makalah ini adalah
1. Melakukan desain ulang dari sistem pendingin yang digunakan oleh PT
Dharma Jaya yaitu suatu perusahaan yang bergerak di bidang penyimpanan
daging sapi.
2. Melalui desain ulang yang dibahas di dalam makalah ini, dapat dilakukan
perbandingan dengan desain aktual yang digunakan oleh PT. Dharma Jaya,
sehingga kemudian dapat dilakukan analisa. Analisa dilakukan untuk
mencapai tujuan akhir, yaitu optimalisasi dari sistem pendingin dari cold
storage
2
MAKALAH TEKNIK REFRIJERASI
1.3 PEMBATASAN MASALAH
Batasan – batasan yang kami gunakan dalam melakukan pembahasan di dalam
penulisan makalah ini antara lain :
- Cold storage yang akan dianalisis adalah cold storage PT. Dharma Jaya.
- Produk yang disimpan di dalam cold storage adalah daging sapi
- Siklus pendinginan yang digunakan adalah siklus pendinginan sederhana satu
tingkat, terdiri dari komponen – komponen utama, yaitu : evaporator, kompresor,
condenser, dan aksesoris-aksesoris.
- Data-data yang diperoleh berdasarkan inspeksi dan pengukuran langsung di
lapangan.
1.4 METODOLOGI DESAIN
Dalam mendesain cold storage, diperlukan suatu metode sehingga hasil yang
diperoleh dapat menjadi maksimum. Dalam mendesain cold storage digunakan dua
metode, yaitu :
Studi literatur, dilakukan dengan cara :
Mencari referensi yang dapat mendukung pembuatan desain cold storage
Studi mengenai perhitungan cooling load
Studi lapangan, dilakukan dengan cara :
Melakukan wawancara dengan pihak – pihak yang terkait dengan desain
PT. Dharma Jaya
Studi simulasi, dilakukan dengan cara :
Melakukan perhitungan cooling load dengan perhitungan manual dan
menggunakan software Coolpack
Melakukan pemilihan kompresor dengan software Bitzer.
Melakukan pemilihan komponen Evaporator dan Condenser dengan
software Guntner.
Melakukan pemilihan komponen aksesoris
3
MAKALAH TEKNIK REFRIJERASI
BAB II
SIKLUS PENDINGIN DALAM SISTEM COLD STORAGE
2.1 SIKLUS PENDINGIN
Sistem refrigerasi adalah suatu sistem yang menjadikan kondisi temperatur
suatu ruang dibawah temperatur suatu ruang dibawah temperatur semula (menjadikan
temperatur dibawah temperatur siklus). Pada prinsipnya kondisi temperatur rendah
yang dihasilkan oleh suatu sistem refrigerasi diakibatkan oleh penyerapan panas pada
reservoir dingin (low temperature source) yang merupakan salah satu bagian sistem
refrigerasi tersebut. Panas yang diserap bersama-sama energi (kerja) yang diberikan
kerja luar dibuang pada bagian sistem refrigerasi yang disebut reservoir panas (high
temperature sink).
Siklus kompresi uap adalah suatu siklus dimana fluida kerja secara berganti-
ganti diuapkan dan diembunkan, dengan suatu proses kompresi uap diantara dua
proses tersebut.
Siklus refrigerasi kompresi mengambil keuntungan dari kenyataan bahwa
fluida yang bertekanan tinggi pada suhu tertentu cenderung menjadi lebih dingin jika
dibiarkan mengembang. Jika perubahan tekanan cukup tinggi, maka gas yang ditekan
akan menjadi lebih panas daripada sumber dingin diluar (contoh udara diluar) dan gas
yang mengembang akan menjadi lebih dingin daripada suhu dingin yang dikehendaki.
Dalam kasus ini, fluida digunakan untuk mendinginkan lingkungan bersuhu rendah
dan membuang panas ke lingkungan yang bersuhu tinggi.
Siklus refrigerasi kompresi uap memiliki dua keuntungan. Pertama, sejumlah
besar energi panas diperlukan untuk merubah cairan menjadi uap, dan oleh karena itu
banyak panas yang dapat dibuang dari ruang yang disejukkan. Kedua, sifat-sifat
isothermal penguapan membolehkan pengambilan panas tanpa menaikan suhu fluida
kerja ke suhu berapapun didinginkan. Hal ini berarti bahwa laju perpindahan panas
menjadi tinggi, sebab semakin dekat suhu fluida kerja mendekati suhu sekitarnya akan
semakin rendah laju perpindahan panasnya.
4
MAKALAH TEKNIK REFRIJERASI
Gambar 2.1.1. Gambaran skematis siklus refrigerasi kompresi uap
Gambar 2.1.2 Gambaran Skematis Siklus Refrigerasi Termasuk Perubahan Tekanannya
Siklus refrigerasi ditunjukkan dalam Gambar 1 dan 2 dan dapat dibagi menjadi
tahapan - tahapan berikut :
1 – 2. Cairan refrigeran dalam evaporator menyerap panas dari sekitarnya, biasanya
udara, air atau cairan proses lain. Selama proses ini cairan merubah bentuknya dari
cair menjadi gas, dan pada keluaran evaporator gas ini diberi pemanasan berlebih/
superheated gas.
2 – 3. Uap yang diberi panas berlebih masuk menuju kompresor dimana tekanannya
dinaikkan. Suhu juga akan meningkat, sebab bagian energi yang menuju proses
kompresi dipindahkan ke refrigeran.
3 – 4. Superheated gas bertekanan tinggi lewat dari kompresor menuju kondenser.
Bagian awal proses refrigerasi (3-3a) menurunkan panas superheated gas sebelum gas
ini dikembalikan menjadi bentuk cairan (3a-3b). Refrigerasi untuk proses ini biasanya
dicapai dengan menggunakan udara atau air. Penurunan suhu lebih lanjut terjadi pada
5
MAKALAH TEKNIK REFRIJERASI
pekerjaan pipa dan penerima cairan (3b - 4), sehingga cairan refrigeran didinginkan
ke tingkat lebih rendah ketika cairan ini menuju alat ekspansi.
4 - 1 Cairan yang sudah didinginkan dan bertekanan tinggi melintas melalui peralatan
ekspansi, yang mana akan mengurangi tekanan dan mengendalikan aliran menuju
2.2 PERALATAN–PERALATAN MESIN PENDINGIN
2.2.1 KOMPRESOR
Kompressor adalah alat yang digunakan untuk menghisap uap refrigerant dan
mengkompresinya sehingga tekanan uap refrigerant naik sampai ke tekanan yang
diperlukan untuk pengembunan (kondensasi) uap regrigerant di dalam kondensor.
Kompressor ini digerakkan oleh sumber tenaga dari mesin penggerak, seperti:
• Motor listrik
• Motor bakar
• Diesel
• Mesin uap
• Turbin gas
Pada kompressor, berlaku persamaan neraca energi;
W kompresor = h3 – h2
2.2.2 KONDENSOR
Kondensor merupakan alat penukar panas yang berguna untuk mendinginkan
uap refrigerant dari kompressor agar dapat mengembun menjadi cairan. Pada saat
pengembunan ini, refrigerant mengeluarkan sejumlah kalori (panas pengembunan)
yang mana panas ini diterima oleh media pendingin di dalam kondensor.
Peralatan ini menerima refrigeran panas–lanjut dari kompresor, membebaskan
panas, kemudian mencairkan refrigeran. Kondensor adalah bagian terpenting dari
pembuangan panas dalam sistem refrigerasi. Fluida berlebih seperti udara atau air
membawa panas, jenis fluida ini menentukan jenis kondensor pendinginan udara atau
pendinginan air.
2.2.2.1 Kondensor pendinginan air
Dalam kategori kondensor pendinginan air terdapat kondensor selonsong dan
buluh horisontal, selongsong dan buluh vertikal, selongsong dan koil, pipa ganda dan
6
MAKALAH TEKNIK REFRIJERASI
evaporatif. Yang sering digunakan dalam jenis pendinginan air adalah kondensor
selongsong dan buluh horisontal.
2.2.2.2 Kondensor pendinginan udara
Selain pembuangan panas ke air, kondensor dapat membuang panas ke udara.
Kondensor pendinginan udara biasanya terbuat dari koil bersirip yang diluarnya udara
dihembuskan dan refrigeran mengembun dalam buluh. Dalam praktek unit refrigerasi
berdaya sangat rendah menggunakan kondensor berpendingin udara karena
kesederhanaannya. Sampai beberapa tahun yang lalu penggunaannya dibatasi untuk
sistem sampai sekitar dua daya kuda, namun kini kondensor jenis ini dapat dijumpai
untuk pemakaian dalam sistem sampai 100 ton.
2.2.3 PERALATAN EKSPANSI
Setelah kompresor dn kondensor peralatan dasar sistem kompresi uap adalah
peralatan ekspansi. Dua fungsi peralatan ekspansi adalah menurunkan tekanan cairan
refrigeran, dan harus bisa mengatur aliran refrigeran ke evaporator. Jenis yang umum
sebagai peralatan ekspansi adalah pipa kapiler (capillary tube), katup ekspansi
termostatik (thermostatic expansion valve), low–side float valve, dan katup ekspansi
tekanan konstan (constant pressure expansion valve).
Jenis peralatan ekspansi yang paling dikenal untuk sistem refrigerasi ukuran
menengah adalah katup ekspansi termostatik. Nama “termostatik” dapat menyalah
artikan karena kontrol adalah dilakukan bukan oleh temperatur dalam eveporator, tapi
oleh jumlah gas hisap panas lanjut yang meninggalkan evaporator. Katup ekspansi
termostatik mengatur laju aliran cairan refrigeran dalam kesebandingan dengan laju
penguapan dalam evaporator.
2.2.4 EVAPORATOR
Suatu evaporator dalam sistem refrigerasi adalah penukar panas yang
memindahkan panas dari zat yang didinginkan ke refrigeran menguap. Tujuan sistem
refrigerasi adalah membebaskan panas dari udara, air, atau beberapa benda yang lain.
Pembebasan itu dilakukan oleh evaporator.
2.2.5 AKSESORIS
Di dalam mendesain siklus pendingin, selain mempergunakan komponen –
komponen utama, dibutuhkan juga komponen tambahan atau aksesoris. Aksesoris
tersebut antara lain :
Expansion valve
Untuk menurunkan tekanan dari cairan refrigerant sebelum masuk ke evaporator
7
MAKALAH TEKNIK REFRIJERASI
Shut – off valve
Untuk menghentikan aliran refrigran secara total, akan tertutup bila terdapat
failure dalam sistem kontrol input seperti temperature controllers dan steam
pressure controllers
Check valve
Untuk mengalirkan fluida (liquid atau gas) hanya ke satu arah, Prinsip kerja dari
check valve ini adalah aliran refrigant mempunyai tekanan yang cukup untuk
membuka valve yang ada sehingga refrigrant dapat mengalir
Filter dryer
Untuk menyaring refrigran dari moisture yang mungkin terjadi selama proses
instalasi dan sebagai penetralisir asam yang merupakan hasil interaksi dari
moisture dan oli
Oil separator
Berfungsi sebagai alat yang digunakan untuk memisahkan oli dengan refrigran,
prinsip kerja dari oil separator ini menggunakan prinsip perbedaan massa jenis
dan specific gravity antara oli dengan refrigran
Sight glass
Berfungsi untuk mengindikasikan kondisi refrijeran di dalam liquid line dan
kandungan moisture dari refrijeran itu sendiri
Solenoid valve
Berfungsi sebagai alat kontrol aliran refrijeran, terdiri dari tipe normally open,
normally closed. Tipe normally open akan dapat mengalirkan refrijeran ketika
tidak dialirkan arus listrik, karena apabila terdapat aliran listrik yang mengalir
melalui koil berbentuk solenoid, maka akan menyebabkan aktuator untuk
memposisikan valve pada posisi tertutup. Sedangkan tipe normally closed akan
dapat mengalirkan refrijeran pada kondisi yang sebaliknya (terdapat aliran listrik).
Pressure control
Berfungsi sebagai alat safety, mencegah kerusakan sistem apabila terjadi tekanan
yang terlalu rendah pada suction atau tekanan terlalu tinggi pada discharge
kompresor. Dapat mematikan sistem secara otomatis
8
MAKALAH TEKNIK REFRIJERASI
BAB III
DESKRIPSI COLD STORAGE
3.1 DATA COLD STORAGE
Data Cold Storage yang digunakan adalah ruang K dari Cold Storage PT Dharma
Jaya, Cakung.
Dimensi cold storage :
Dimensi dalam : panjang 7 m, lebar 5 m dan tinggi 3 m.
Dimensi pintu : lebar 1.06 m, tinggi 1.5 m dan tebal 0.164 m.
Material dinding, atap dan pintu :
0.002 m Seng pada kedua sisi dan 0.16 m Rigid Polyurethane.
Material atap : 0.002 m Seng pada kedua sisi dan 0.16 m Rigid Polyurethane.
Material lantai : 0.1m beton (slab).
Tempratur Cold Storage :
NO ITEM TLuar(C) TDalam (C)
1 Dinding Depan 7 -21.4
2 Dinding Belakang 38.3 -21.3
3 Dinding Kanan -21 -21
4 Dinding Kiri -21 -21
5 Atap 34 -21
6 Lantai 30 -21
- Tempratur dalam cold storage : -20oC.
- RH cold storage : 95 %.
9
MAKALAH TEKNIK REFRIJERASI
- Tempratur lorong : 7 oC.
- RH lorong : 73 %.
Beban Cold Storage
Daging Sapi (Sirloin) 18 ton (max 30 ton).
o T daging masuk : -8 oC.
o T cool : -20 oC.
o Waktu pendinginan : 8 jam.
Lampu : 1 buah @ 75 watt.
Fan Evap : 5 buah @ 0.75 kW elektrik.
Pekerja : 1 orang 1x 24 jam.
3.2 KOMPONEN COLD STORAGE
Di dalam melaksanakan analisa terhadap sistem refrigerasi , dilakukan
pengambilan data yang di ambil pada cool storage yang terdapat di PT.Dharma Jaya.
Gambar 3.2.1 Bagian Dalam Cold Storage
Sistem pendingin untuk ruang ini menggunakan komponen-komponen berikut :
10
MAKALAH TEKNIK REFRIJERASI
1. Satu unit kompresor
2. Satu unit condenser
3. Satu unit evaporator
Gambar 3.2.2 Evaporator
Gambar 3.2.3 Kompresor
Gambar 3.2.4 Evaporator
3.3 KALKULASI BEBAN PENDINGINAN
11
MAKALAH TEKNIK REFRIJERASI
3.3.1 Beban Transmisi
Beban transmisi dihitung dengan formulasi sebagai berikut :
Q=U . A . ∆ T
U= 11hi
+Ls
K s+
Lp
K p+
Ls
K s+ 1
ho
Nilai 1/ hi dan 1/ho memberikan efek yang sangat kecil dalam kalkulasi U sehingga
dapat diabaikan. [Ashrae hand Book 2006, page 13.1].
Seng Polyurethane Seng Beton
(slab)
Konduktifitas (K) 116W/mK 0.026 W/ mK 116 W/ mK 0.72 W/mK
Tebal (L) 0.002 m 0.16 m 0.002 m 0.1 m
NO ITEM
U (W/m2
K) A (m2) TL (C) TD (C) Q (W)
1 DINDING DEPAN 0.16 21 7 -21.4 95,43
2
DINDING
BELAKANG 0.16 21 38.3 -21.3 200,26
3 DINDING KANAN 0.16 15 -21 -21 0
4 DINDING KIRI 0.16 15 -21 -21 0
5 ATAP 0.16 35 34 -21 308
6 LANTAI 7.2 35 30 -21 12852
TOTAL 13455,68
Suhu dalam tanah diasumsikan sebesar 30oC berdasarkan referensi data suhu tanah
di Jakarta. Dengan demikian didapatkan beban transmisi sebesar 13455,68 W atau
13.455 kW.
3.3.2 Beban Infiltrasi
Beban infiltrasi diperoleh dengan tahapan sebagai berikut :
Menghitung volume ruangan cold storage. Didapatkan volume cold storage
yaitu 3705.19 cubic feet.
Berdasarkan Tabel 3 dan setelah melakukan interpolasi, dengan volume
tersebut didapatkan Air Factor Change (ACF) sebesar 6,8.
Kalkulasi beban infiltrasi dilakukan dengan software Cool Pack.
12
MAKALAH TEKNIK REFRIJERASI
Dengan menggunakan software cool pack dan memasukkan data Tair in sebesar
7 oC dan RH air in : 73 % ( udara pada lorong), maka didapatkan Q Infiltrasi : 0.408
kW.
3.3.3 Beban Produk
Cool storage di desain untuk mendinginkan daging sapi dengan massa sebesar
30 ton. Pada data sebelumnya, cool storage sedang digunakan untuk mendinginkan
daging dengan massa 18 ton. Karakteristik daging adalah:
Daging = Sirloin
Tin = -8 oC
Tcool = -20 oC
Tfreez = -1.7 oC
Cp below = 2.11 kJ/kg
Time = 8 jam.
Tabel 3.3.3.1. Thermal Properties of Food
Beban produk dihitung dengan persamaan
Q=mC p ∆T
massa daging 18 ton :
Q=mC p ∆T
Q = 18.000 kg x 2.11 kJ/ kg K x (-8 – (-20)) K
Q = 455760 kJ
13
MAKALAH TEKNIK REFRIJERASI
Untuk massa daging 30 ton :
Q=mC p ∆T
Q = 30.000 kg x 2.11 kJ/ kg K x (-8 – (-20)) K
Q = 759600 kJ
Dengan waktu pendinginan selama 8 jam, maka :
Q18 ton=Q
8 x3600 s
Q18 ton=455760 kJ8x 3600 s
=15,825 kW
Q18 ton=Q
8 x3600 s
Q30 ton=759600 kJ8 x 3600 s
=26,375 kW
3.3.4 Beban Internal
Lampu :
Lampu yang digunakan adalah lampu pijar dengan daya 75 Watt. Berdasarkan
referensi yang ada, daya lampu yang diubah menjadi kalor sebesar ±70 % dari
daya lampu, sehingga kalor yang dihasilkan lampu adalah sebesar 75 Watt x
70% = 52,5 Watt = 0.0525 kW.
Fan :
Fan yang digunakan pada evaporator adalah 5 buah fan dengan daya masing-
masing 1 PK = 0.75 kW. Berdasarkan table 6, Ashrae Hand Book page 13.4,
tipe fan adalaha motor in, driven equipment out (aliran udara melalui motor
terlebih dahulu sebelum melalui driven equipment), maka kalor yang dihasilkan
dari setiap fan adalah 249 watt, dan total kalor fan adalah 5 x 249 Watt = 1245
Watt = 1.245 kW.
14
MAKALAH TEKNIK REFRIJERASI
Tabel 3.3.4.1 Heat Gain fro Typical Electric Motor
Pekerja :
Untuk menghitung beban kalor dari manusia, digunakan persamaan 10 Ashare
Hand Book page 13.4. Waktu yang digunakan pekerja dalam ruangan cold
storage adalah ± 1 x 24 jam.
Q = 272 – 6t
Q = 272 – 6 (-20)
Q = 390 Watt
= 0.39 kW.
Dfrost :
Dari data yang ada, kalor dfrost adalah sebesar 3000 watt = 3 kW.
Total Beban Internal adalah
Qin = Q lampu + Q fan + Q pekerja + Qdfrost
= (0.0525 + 1.245 + 0,39 + 3) kW
= 4,6875 kW
Total cooling load (beban pendinginan) adalah :
Q total = Q trans + Q infiltrasi + Q produk 30 ton + Q internal
Q total = (13.455 + 0.408 + 26.375 + 4.6875) kW
Q total = 44.9255 kW.
15
MAKALAH TEKNIK REFRIJERASI
Perhitungan safety factor.
Safety factor digunakan dalam mendesain suatu cold storage untuk menghindari
kemungkinan-kemungkinan yang terjadi pada kondisi actual dengan perhitungan yang
dilakukan. Berdasarkan Ashrae Hand Book 2006 page 13.7, safety factor yang
digunakan adalah dengan menambahkan 10% cooling load dari total beban
pendinginan.
Qsafe = 44.9255 kW x 10 % = 4.493 kW
Setelah ditambahkan safety factor, maka beban pendinginan total adalah :
Q total = 44.9255 kW + 4.493 kW = 49.42 kW.
PIPING DESIGN
Material pipa : copper pipe
Refrigerant : R-22
Temperatur evaporator : -22 °F (-30 °C)
Temperatur kondenser : 114.8 °F (46 °C)
Panjang liquid line : 13,12 ft (4 m)
Kapasitas pendinginan : 14,04 tons (49,42 kW)
16
MAKALAH TEKNIK REFRIJERASI
Liquid line :
1. Estimasi ukuran pipa
Untuk kapasitas 14,04 tons, maka diameter pipa yang digunakan adalah 7/8 inch
(kapasitas 18,2 ton).
2. ΔT aktual :
∆ T aktual=∆ T tabel[ actual lengt htable lengt h ] [ actual capacity
table cap acity ]1.8
∆ T aktual=0.56 °C [ 4 m30,48 m ][ 49,42 kW
64,06 kW ]1.8
=0.046° C
3. Pressure drop aktual
Pressure dropaktual=Pressure droptabel ( ∆ Taktual
∆ T tabel)
Pressure dropaktual=21.03 kPa( 0,046° C0.56° C )=1,72 kPa
4. Jatuh tekanan total
Panjang riser yang digunakan sekitar 1,5 m. Untuk refrigerant 22, maka pressure drop
liquid line sebesar 11,31 kPa/m.
17
MAKALAH TEKNIK REFRIJERASI
Pressure drop¿ riser=riser h eigh t x Refrigerant pressure droplengt h
Pressure drop¿ riser=1,5 m x11,31 kPam
=16,96 kPa
Maka, total pressure drop adalah :
total pressure drop=actual pressure drop+riser pressure drop=1,72 kPa+16,96 kPa=18,68 kPa
5. Tekanan saturasi R-22 pada valve :
Dari tabel refrigerant properties, tekanan saturasi R-22 pada temperature kondensasi -
22 °F (-30 °C) adalah 163,89 kPa
saturated pressureTX valve=saturated pressure41℃−total pressure drop
saturated pressureTX valve=163,89 kPa−18,68 kPa=145,21 kPa
6. Temperatur saturasi pada valve :
Dari tabel refrigerant properties, dari hasil interpolasi didapat temperature saturasi R-
22 pada tekanan saturasi 145,21 kPa adalah sebesar 32,84 °C
Suction line
Panjang ekuivalen suction line sekitar 2,5 m.
1. Estimasi ukuran suction line
Dari table 12 , digunakan diameter pipa 2 1/8 inch untuk kapasitas pendinginan
maksimum sebesar 15,92 tons (56,03 kW)
2. Koreksi untuk kondisi operasi actual
actual capacity=table capacity x0,94=15,92 tons x 0,94=14,96 tons(52,6 kW )
3. ∆T aktual
∆ T aktual=∆ T tabel[ actual lengt htable lengt h ] [ actual capacity
table capacity ]1.8
∆ T aktual=0.56 °C [ 2,5m30,48 m ][ 52,6 kW
49,42 kW ]1.8
=0.05° C
18
MAKALAH TEKNIK REFRIJERASI
4. Jatuh tekanan aktual
Pressure dropaktual=Pressure droptabel ( ∆ Taktual
∆ T tabel)
Pressure dropaktual=10.03 kPa( 0.05° C0.56 ° C )=0,89 kPa
Discharge line
Panjang ekuivalen discharge line sekitar 3 m
1. Estimasi ukuran suction line
Dari table 12 , digunakan diameter pipa 1 3/8 inch untuk kapasitas pendinginan
maksimum sebesar 14,4 tons (50,68 kW)
2. Koreksi untuk kondisi operasi actual
actual capacity=table capacity x1,07=14,4 tons x 1,07=15,41 tons(54,23 kW )
3. ∆T aktual
∆ T aktual=∆ T tabel[ actual lengt htable lengt h ] [ actual capacity
table capacity ]1.8
∆ T aktual=0.56 °C [ 3m30,48 m ][54,23 kW
50,68 kW ]1.8
=0.062 °C
4. Jatuh tekanan aktual
Pressure dropaktual=Pressure droptabel ( ∆ Taktual
∆ T tabel)
Pressure dropaktual=21.03 kPa( 0.062° C0.56 ° C )=2,33kPa
19
MAKALAH TEKNIK REFRIJERASI
Grafik distribusi beban pendinginan.
30%
1%59%
10%
GRAFIK PERSENTASE COOLING LOAD
Beban TransmisiBeban InfiltrasiBeban ProdukBeban Internal
Dari grafik di atas, dapat diketahui bahwa beban terbesar didapatkan dari beban produk
(daging sapi) yang mencapai 59 % dari total beban cold storage.
20
MAKALAH TEKNIK REFRIJERASI
BAB IV
REDESIGN COOL STORAGE
4.1 REDESAIN KOMPONEN REFRIJERASI
Langkah yang dilakukan untuk meredesain cold storage adalah dengan terlebih
dahulu menghitung beban pendinginan dari cold storage tersebut. Kemudian dilakukan
pemilihan evaporator yang memiliki cooling capacity yang sesuai dengan ruangan cold
storage. Setelah didapatkan data evaporator, langkah selanjutnya adalah dengan
melakukan pemilihan kompresor. Langkah selanjutnya adalah dengan melakukan
pemilihan condenser dan aksesoris-aksesoris.
4.2 PEMILIHAN EVAPORATOR
Gambar 4.2.1 Input Data Evaporator
21
MAKALAH TEKNIK REFRIJERASI
Pemilihan Evaporator dilakukan dengan menggunakan software Guntner. Input
capacity berdasarkan total cooling load dari hasil perhitungan. Refrijeran yang akan
digunakan adalah R22. Evaporating temperature diset sebessar -30 oC dengan
superheating 5 K. Cond. temperature di set sebesar 46oC dengan subcooling 5 K. Inlet air
temperature diset sebesar -20oC. Seluruh data yang diimput merupakan data yang
diperoleh di lapangan.
SPESIFIKASI EVAPORATOR
Dengan menggunakan software GUNTER maka didapatkan Evaporator tipe GHN
050.2F/4 7-ENS50.E. Evaporator tersebut dilih karena alasan sebagai berikut :
22
MAKALAH TEKNIK REFRIJERASI
1. Kapasitas Evaporator (50,3 kW) sedikit lebih besar dibandingkan total cooling
load cold (49.42 kW).
2. Rata-rata temperature air inlet dan air outlet adalah sebesar -22.15oC, berada di
bawah temperature ruangan yang ingin dicapai (20oC).
4.3 PEMILIHAN KOMPRESOR
Gambar 4.3.1 Pemilihan Kompresor
Pemilihan kompresor dilakukan dengan menggunakan software Bitzer. Tipe
kompresor yang digunakan adalah kompresor jenis Semi-hermetic Reciprocating
Compressor. Cooling capacity dan data lainnya yang di input merupakan cooling
capacity yang didapatkan dari spesifikasi Evaporator.
SPESIFIKASI KOMPRESOR
23
MAKALAH TEKNIK REFRIJERASI
Kompresor yang didapatkan adalah kompresor Semi-hermetic Reciprocating tipe
66F-80.2-40P dengan cooling capacity 51.7 kW (nilai tersebut sedikit lebih tinggi dari
cooling capacity Evaporator sebesar 50.3).
4.4 PEMILIHAN KONDENSER
24
MAKALAH TEKNIK REFRIJERASI
Gambar 4.4.1 Pemilihan Kondenser
Kondenser dipilih dengan menggunakan software Guntner. Nilai Capacity
dimasukkan berdasarkan condensing capacity yang didapatkan dari spesifikasi
kompresor, yaitu 88.4 kW. Nilai air temperature di input berdasarkan temperature udara
inlet condenser di lapangan yaitu 32oC.
SPESIFIKASI KONDENSER
25
MAKALAH TEKNIK REFRIJERASI
Condenser yang dipilih adalah condenser tipe GVH 065. 1A/2-ND.E. Alasan
pemilihan kondenser ini adalah :
1. Memiliki capacity sebesar 89.8 kW ( nilai tersebut berada sedikit di atas
nilai condensing capacity kompresor sebesar 88.4 kW).
4.5. PEMILIHAN AKSESORIS
26
MAKALAH TEKNIK REFRIJERASI
Pemilihan komponen aksesories menggunakan bantuan cool cat . Pemilihan dilakukan
berdasarkan spesifikasi komponen utama yang telah diperoleh sebelumnya dengan kebutuhan
berikut ini :
a. Expansion ValveExpansion valve adalah suatu device yang digunakan untuk menurunkan tekanan sebelum
masuk evaporator. Pemilihan jenis expansion valve berdasarkan pada kapasitas
evaporator dan jenis refrigerant yang digunakan. Dari kapasitas evaporator maka
daidapatkan jenis expansion valve bertype TRE.
Gambar. 4.5.1. Pemilihan expansion valve
b. Solenoid Valve
27
MAKALAH TEKNIK REFRIJERASI
Selama sistem pendingin menggunakan solenoid valve, sistem pendingin akan lebih aman
karena fungsi dari solenoid valve adalah sebagai katup pengatur aliran refrigerant yang
apabila sistem mengalami kelebihan beban, maka solenoid valve akan mematikan
compressor. Solenoid valve diletakkan setelah kondensor. Solenoid valve yang dipilih
berdasarkan software adalah type EVRC 10-20. Kami memilih tipe EVCR karena solenoid
valve yang kami gunakan diletakkan pada liquid lines dan memiliki syarat aliran
membalik.Setelah itu dimasukkan data-data ke dalam sistem sesuai dengan spesifikasi pada
masing-masing sistem.
Gambar 4.5.2. Pemilihan solenoid valve
c. Pressure control
28
MAKALAH TEKNIK REFRIJERASI
Pada pressure control type yang digunakan dipilih berjenis KP pressure control . Hal
ini dikarenakan sebagai indicator pengaman jika terjadi tekanan penghisap terlalu
rendah dan tekanan discharge terlalu tinggi.
Gambar 4.5.3. Pressure control
d. Pressure regulator
Pressure regulator adalah suatu sistem yang digunakan sebagai pengatur tekanan dari
refrigerant yang telah keluar dari evaporator maupun yang masuk kedalam kondensor.
Dari hasil input data diatas maka di dapat jenis pressure regulator seperti di bawah ini
29
MAKALAH TEKNIK REFRIJERASI
Gambar 4.5.4.Pemilihan pressure regulator
e. Filter dries
Filter dries adalah aksesories yang digunakan sebagai penyaring. Posisi filter dires
diletakkan setelah kondensor dan flash tank sehingga berfungsi untuk menghilangkan
kotoran yang terlarut dalam aliran refrigerant cair dan menghilangkan sisi uap lembab
yang mungkin terjadi serta dapat menetralkan asam yang terbentuk dari interaksi uap
lembab dan oli
Gambar 4.5.5. Pemilihan filter dries
30
MAKALAH TEKNIK REFRIJERASI
f. Sight GlassesSight glass adalah bagian dari accessories yang digunakan untuk melihat aliran
refrigerant basah dan kering. Jenis refrigerant yang dimasukkan adalah R22 dengan
liquid temperature 43.00C.
Gambar 4.5.6. Pemilihan sight glass
g. Check Valve
Check valve berfungsi untuk membuat aliran searah. Cara kerjanya adalah
katup akan terbuka pada saat tekanan aliran pada saat masuk katup lebih tinggi
daripada pada saat keluar katup dan katup akan tertutup apabila tekanan pada sisi
keluar lebih besar daripada tekanan masuk. Biasanya diletakkan pada liquid line,
suction, hot gas.
31
MAKALAH TEKNIK REFRIJERASI
Gambar 4.5.7.Pemilihan check valve
h. Shut off valve
Shut off valve adalah bagian dari accessories pada sistem refrigerasi untuk mengatur
gerak refrigerant. Pada pemilihan shut off valve , digunakan type BM karena
bentuknya yang terlihat lebih muda dioperasikan tanpa bantuan alat.
Gambar 4.5.8. Pemilihan shut off valve
32
MAKALAH TEKNIK REFRIJERASI
i. Oil Separator
Oil separator berfungsi untuk memisahkan antara efrigerant dengan oli
yang terbawa pada saat efrigerant di kompres didalam kompresor, hal ini
dilakukan untuk mencegah kompresor kekurangan oli sebagai pelumasan dan
mencegah oli masuk ke dalam condenser. Parameter yang digunakan dapat dilihat
pada gambar diatas, setelahnya didapatkan hasil seperti gambar dibawah.
Gambar 4.5.9. Pemilihan oil separator
33
MAKALAH TEKNIK REFRIJERASI
BAB V
PENUTUP5.1. KESIMPULAN
Berdasarkan pembahasan di atas , maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :
a. Pemilihan komponen-komponen pada sistem refrigerasi dilakukan dengan
software Bitzer 5.12, GPC 2006, dan Coolcat 2004
b. Dari hasil perhitungan diperoleh beban transmisi sebesar 13.455 kW, beban
infiltrasi sebesar 0.408 kW, beban produk sebesar 26.375 kw sehingga diperoleh
beban total sebesar 49.42 kw.
c. Dari hasil simulasi yang dilakukan diperoleh kapasitas evaporator sebesar 50.3
kw
d. Dari hasil simulasi yang dilakukan diperoleh kapasitas kondensor sebesar 88.4
kw
e. Dari hasil simulasi yang dilakukan diperoleh type compressor kompresor Semi-hermetic Reciprocating tipe 66F-80.2-40P dengan cooling capacity 51.7 kW.
34
MAKALAH TEKNIK REFRIJERASI
DAFTAR PUSTAKA
EE IIT Kharagpur, Refrigeration and Air Conditioning. India
Cengel, Yunus A dan Boles, Michael. 2006. Thermodynamics An engineering
Approach
Coolpack Helpfiles and Tutorials. ThecnicalUniversity of Denmark
2006 ASHRAE Handbook – Refrigeration
Incropera, Fundamental of Heat and Mass Transfer
35
MAKALAH TEKNIK REFRIJERASI
LAMPIRAN 1
Simulasi Flovent Sebelum Redesain
Gambar 1. Simulasi Dengan Menggunakan Flovent Sebelum Redesain
Gambar 2. Simulasi Ruangan Cold Storage Sebelum Redesain
36
MAKALAH TEKNIK REFRIJERASI
Gambar 3. Sketsa Cold Storage Sebelum Redesain
Gambar 4. Simulasi Flovent Sebelum Redesain
37
MAKALAH TEKNIK REFRIJERASI
Lampiran 2 . Simulasi Dengan Menggunakan Fluent Setelah Redesain
Gambar 5. Hasil Messing
Gambar 6. Messing Pondasi
38
MAKALAH TEKNIK REFRIJERASI
Lampiran 3. Simulasi Dengan Menggunakan Solidworks
39