Jurusan Teknologi Hasil Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Lampung

GRAFIK TEKANAN - ENTALPI

811

■ Figure A.6.4 Pressure–enthalpy diagram of R-134a. (Alternate P-H diagram with a datum of 200 kJ/kg AT 0°C is available from DuPont Fluorochemicals, Wilmington, Delaware, USA.)

A.6 Pressure–Enthalpy Data811

■ Figure A.6.4 Pressure–enthalpy diagram of R-134a. (Alternate P-H diagram with a datum of 200 kJ/kg AT 0°C is available from DuPont Fluorochemicals, Wilmington, Delaware, USA.)

A.6 Pressure–Enthalpy Data

H2H1 H3

Superheated: Refrigerant keluar evaporator pada suhu melebihi suhu evaporasi (misalnya, 10oC). Subcooled: Refrigerant keluar kondenser lebih rendah dari suhu kondensasi (misalnya, 10oC)

H2’ H3’H1’

Superheated

Subcooled

Jurusan Teknologi Hasil Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Lampung

ANALISIS PROSES REFRIGERASI1. COOLING LOAD:

• Beban pendinginan. • Besarnya (laju) energi (panas) yang dikelurakan

(=diserap) dari suatu ruangan hingga pada batas (suhu) yang diinginkan.

• Satuan: Ton refrigerasi (ton of refrigeration). • 1 ton refrigerasi = ➡ Panas latent yang dikeluarkan untuk membekukan 1

ton air es selama 24 jam. ➡ 288 000 BTU/24 jam = 303 852 kJ/24 jam = 3,52 kW.

• Sistem refrigerasi yang mampu menyerap 3,52 kW = 1 ton refrigerasi cooling load.

Jurusan Teknologi Hasil Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Lampung

Catatan: • Cooling load (beban pendinginan) dipengaruhi oleh

panas yang dikeluarkan oleh bahan (panas respirasi). • Panas respirasi buah dan sayuran segar pada Tabel A.

2.6.Soal 2. Hitung cooling load dalam ruang penyimpanan dingin yang disebabkan oleh panas yang repirasi dihasilkan oleh 2000 kg kol (cabbage), bayam, wortel, dan jagung manis yang disimpan pada suhu 5oC.

Soal 3. Hitung cooling load pada Soal 2, dalam ton refrigerasi (ton of refrigeration) untuk masing-masing bahan.

Jurusan Teknologi Hasil Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Lampung

ANALISIS PROSES REFRIGERASI1. REFRIGERANT FLOW RATE:

• Tergantung pada Cooling Load dan Cooling Capacity. q m x 303852 kJ/ton m’ = ———— = ———————————

H2 - H1 24 h x 3600 s/h x (H2 - H1)

➡ m’ = refrigerant flow rate (kg/s). ➡ q = enthalpy = kW = kJ/s ➡ m = ton refrigerasi (ton of refrigeration)

2. COEFFIENT OF PERFORMANCE (C.O.P): • Rasio panas yang diserap oleh evaporator dengan

energi (equivalen dengan panas) yang disuplai pada kompresor.

H2 - H1 C.O.P = ———— H3 - H2

Jurusan Teknologi Hasil Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Lampung

ANALISIS PROSES REFRIGERASI3. COMPRESSOR:

• Kerja kompresor berdasarkan perubahan peningkatan entalpi dan laju alir refrigerant.

m’ (H3 - H2) qw = —————— Eff.

Dimana: ➡ qw = kerja (power) kompresor (kW). ➡ m’ = refrigerant flow rate (kg/s). ➡ H2 = entalpi refrigerant masuk kompresor (kJ/kg). ➡ H3 = entalpi refrigerant keluar kompresor (kJ/kg). ➡ Eff = effisiensi

Jurusan Teknologi Hasil Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Lampung

ANALISIS PROSES REFRIGERASI4. CONDENSER:

• Pada kondensor, refrigerant didinginkan pada tekanan tetap.

• Panas yang dikeluarkan pada kondensor adalah

qc = m’ (H3 - H1), Dimana: ➡ qc = panas di buang (dikeluarkan) (kW). ➡ m’ = refrigerant flow rate (kg/s). ➡ H1 = entalpi refrigerant keluar kondensor (kJ/kg). ➡ H3 = entalpi refrigerant keluar kompresor (kJ/kg)

Jurusan Teknologi Hasil Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Lampung

ANALISIS PROSES REFRIGERASI4. EVAPORATOR:

• Besarnya panas yang dapat diserap oleh evaporator. • Cooling Capacity. • Perbedaan entalpi masuk dan keluar evaporator

disebut Refrigeration Effect (H2-H1) • Perhitungan cooling capacity adalah

qe = m’ (H2 - H1), Dimana: ➡ qe = panas diserap evaporator (kW). ➡ m’ = refrigerant flow rate (kg/s). ➡ H1 = entalpi refrigerant masuk evaporator (kJ/kg). ➡ H2 = entalpi refrigerant keluar evaporator (kJ/kg)

Jurusan Teknologi Hasil Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Lampung

ANALISIS PROSES REFRIGERASI

Soal 4. Sebuah cold storage menggunakan refrigerant R 134a sebagai media pendingin. Refrigrant tersebut mempunyai suhu evaporasi -5oC dan suhu kondensasi 40oC. Refrigeration load adalah 20 ton. a. Tentukan tekanan refrigerator pada masing-masing

suhu. b. Hitung refrigerant flow rate, cooling capacity,

compressor power diperlukan bila effisiensinya 85%, dan C.O.P.

Jurusan Teknologi Hasil Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Lampung

ANALISIS PROSES REFRIGERASI

Soal 5. Seperti soal No. 4, tetapi refrigerant keluar evaporator dipanaskan 10oC sebelum masuk kompresor dan didinginkan 15oC sebelum keluar kondenser, Refrigeration load tetap 20 ton. a. Tentukan tekanan refrigerator pada masing-masing

suhu. b. Hitung refrigerant flow rate, cooling capacity,

compressor power diperlukan bila effisiensinya 85%, dan C.O.P.

Jurusan Teknologi Hasil Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Lampung

ANALISIS PROSES REFRIGERASISoal 6. Cold storage berkapasitas 10 ton refr igerasi , menggunakan amonia (refrigeran R-717) sebagi media refrigerasi. Bila diketahui tekanan pada amonia pada evaporator 210 kPa dan tekanan pada condenser 1000 kPa. Hitung power yang digunakan untuk menggerakan kompreson bila effisiensinya 90%.

Soal 7. Lanjutan Soal 3, bila digunakan refrigerant R-134a, hitung refrigerant flow rate yang digunakan untuk masih-masing kol, bayam, wortel, dan jagung manis.

Jurusan Teknologi Hasil Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Lampung

MULTI STAGE SYSTEM• Sistem refrigerasi yang menggunakan lebih dari satu

kompresor. • Tujuan: menghemat power untuk compressor, walau

menggunakan dua compressor. • Prinsip:

- Refrigerant keluar expansion valve (katup ekspansi) tejadi penurunan tekanan.

- Menyebabkan sebagian refrigeran berubah menjadi gas = Flashing.

- Refrigeran dalam fase gas tidak menyerap panas pada evaporator, harus dikeluarkan, dengan dipompa keluar.

- Tempat pemisahan refrigeran fase gas dan cair = Flash Tank.

- Refrigeran gas dari flashing tank dan evaporator dikompress menuju kondensor.

-

Jurusan Teknologi Hasil Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Lampung

MULTI STAGE SYSTEM

FLASH TANK

EXPANSION VALVE

CONDENSER

PRIMARY COMPRESSOREVAPORATOR

SECONDARY COMPRESSOR

AB

CD

E

K

L

M

N OGAS

CAIR

Jurusan Teknologi Hasil Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Lampung

MULTI STAGE SYSTEM

491

spending, the total operating costs must be reduced for the multistage systems to be justifi able. The following discussion involves a com-monly used approach for using a dual-stage refrigeration system—a fl ash gas removal system.

6.5.1 Flash Gas Removal System As seen previously in Figure 6.18 , a refrigerant leaves the condenser in a saturated liquid state, and in the expansion valve there is a pressure drop from a high condenser pressure to the low evaporator pressure. The drop in pressure of the refrigerant with a partial conversion to vapor state, commonly called “fl ashing,” is accompanied by the conversion of some of the refrigerant from liquid to vapor state. If we consider the state of the refrigerant at some intermediate pressure between P 1 and P 2,such as at location K on Figure 6.22 , the refrigerant is existing partially as a vapor, but mostly in liquid state. The refrigerant already converted to vapors in the expansion valve can no longer provide any useful pur-pose in the evaporator. It therefore may be desirable to take the vapors at that intermediate pressure in the expansion valve, and compress them with another small compressor to the condensing pressure.

The liquid refrigerant, with only a small fraction of vapors (due to further fl ashings that occur with lowering of the pressure to the evap-orator pressure), then enters the evaporator.

A

BCD

E

K

Enthalpy (kJ/kg)

Pre

ssur

e (k

Pa)

H1 H2 H3

P1

P2

■ Figure 6.22 A pressure–enthalpy diagram for a fl ash-gas removal system.

6.5 Use of Multistage Systems

H’’1 H’’2 H’’3

L

M

N

O

P3

MULTI STAGE SYSTEM

Jurusan Teknologi Hasil Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Lampung

Soal 8. Refrigeran R-134a sebanyak 1 ton refrigerasi digunakan untuk media pendingin pada ruang penyimpanan bahan pangan. R-134a mempunyai suhu evaporasi -20oC dan suhu kondensasi 40oC. Proses refrigerasi menggunakan multi stage refrigeratioan (lebih dari satu compreesor), dengan menggunakan flash tank pada tekanan 4,0 x 102 kPa. a. Hitung compressor power yang digunakan pada kondisi

normal (satu comprresor). b. Hitung compressor power yang digunakan pada multi

stage refrigeration (lebih dari satu compressor). c. Berapa persen penurunan power yang digunakan.

MULTI STAGE SYSTEM

Jurusan Teknologi Hasil Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Lampung

811

■ Figure A.6.4 Pressure–enthalpy diagram of R-134a. (Alternate P-H diagram with a datum of 200 kJ/kg AT 0°C is available from DuPont Fluorochemicals, Wilmington, Delaware, USA.)

A.6 Pressure–Enthalpy Data

P1

P2

H1 H2 H3

P3

A

B

E

D O

L

M

NK

H’’1 H’’2H’’3