Bab2 Siklus Kompresi Uap Dalam Refrigerasi

5/11/2018 Bab2 Siklus Kompresi Uap Dalam Refrigerasi - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/bab2-siklus-kompresi-uap-dalam-refrigerasi 1/7

BAB.II

SIKLUS KOMPRESI UAP DALAM REFRIGERASI

Siklus (dam") kompresi uap merupakan daur yang terbanyak digunakan dalam

sistem refHgerasi. POOadaur ini uap ditekan dan kemudian diembunkan menjadi cairan,

lalu tekanannya diturunkan agar cairan tersebut dapat menguap kembali.

• Dam Refrigerasi CarBot. Daur ini merupakan kebalikan dari mesin kalor, dimana

energi disalurkan dari suhu rendah menuju suhu yang lebih tinggi. Dengan kata lain

dau r refrigerasi membutuhkan kerja luar untuk dapat bekerja, Perhatikan gambar 2-1

da n gambar 2-2) .

Proses-proses yang membentuk daur Carnot adalah :

1-2. kompresi adiabatik

2-3. peJepasan kalor isotermal

3-4. ekspansi adiabatik

4-5. pemasukan kalor isotermal

Seluruh proses pada daur Carnot secara termodinamik bersifat reversibel (dapat dibalik).

Oleh karenanya proses 1-2 dan 3-4 bersifat isentropik, Penyerapan kalor dari sumber

bersuhu rendah pada proses 4-1 merupakan tujuan utama dari danr ini. Seluruh proses

lainnya pada dau r berfungsi sedemikian rupa sehingga energi bersuhu rendah dapat

dikeluarkan ke lingkungan yang bersuhu lebih tinggi.

Daur Carnot terdiri dari proses-proses reversibel yang menjadikan efisiensinya lebih

tinggi dari yang dapat dicapai oleh daur nyata.. HaJ yang penting dari d3Ur Carnot adalah

daur ini merupakan pembanding yang standar dan dengan daur tersebut memberikan

pedoman teotang suhu-suhu yang harus dipertahankan sehingga diperoleh keefektifan

yang maksimum.

s



Kalor dari swnber

bersuhu tinggi

Kaler ke penyerap (lingkungan)

bersuhu rendah

(0)

Entropi, kJ!kg· K

(b)

Gambar.2-1 (a) Mesin kalor Camot ;(0) Diagram suhu-entropi mesin kalor Camot

Kalor menuju

lingkungan bersuhu tinggi

4

Kalor dari

sumber bersuhu rendah

(a)

~0 ; > - 3 2

~ ~~~rj;~Hh§ '14 1

Entropi, kJ/kg • K

(b)

6 Gambar, 2-2 (a) daur refrigerasi Camot; (b) diagram suhu entropi daur refrigerasi Camot



• Daur Kompresi Uap Standar (DKUS)

DKUS dapat dilihat pada gambar 2-3. Proses-proses yang membentuk daur

tersebut ada1 ah :

1-2. kompresi adiabatik d an reversibel, dari uap jenuh menuju tekanan kondensor.

2-3. pelepasaa kalor reversibel pada tekanan konstan, menyebabkan penurunan panas

lanjut (desuperbeating) dan pengembunan ref rig e ran ,

3-4. ekspansi tidak reversibel pada entalpi konstan, dan cairan jenuh menuju tekanan

evaporator.

4-1. penambahan kalor reversibel pada tekanan tetap, yang menyebabkan penguapan

menuju u ap jenuh.

Entropi, kJ/kg • K

Gambar.2-3. Daur Kompresi uap Standar (DKUS)

Prestasi daur kompresi uap standar. Untuk mengetahui prestasi DKSU terlebih

dahulu harus diketahui beberapa besaran seperti : kerja kompresi, l~u pengeluaran

kalor, dampak refrigerasi, koefisien prestasi , Coefficient of performance (COP).

IstiIah prestasi di daIam daur refrigerasi disebut dengan Koefisien prestasi. Yang

didefenisikan sebagai perhandingan antara refrigerasi yang bermanfaat terhadap kerja

bersih, yang identik dengan jumlah basil yang diinginkan terhadap jumlah

pengeluaran,

7



Penguapan

4

En ta lp i, k J /l cg

(a)

(b)

Gambar 2-4. Daur Kompresi uapstandar dalam diagram tekanan-entalpi; (b) diagram aliran

. Kerja kompresi (kilojoule per kilogram) merupakan perubahan entalpi pada

proses 1-2 atau hI -~. Hubungan ini diturunkan dari persamaan aliran energi

yang mantap (steady flow of energy)

(hl+q= h2+W)

Dengan perubahan energi kinetik dan potensial diabaikan, karena dalam kompresi

adiabatik perpindahan kalor q nilainya nol, kerja w sama dengan hI - h2. Perbedaan

entalpi merupakan besaran negatif yang menunjukkan bahwa kerja diberikan pada

sistem. Walaupun kompresor tersebut dari jenis torak, dimana alirannya terputus-

putus, tidak mantap, tet.api proses 1-2 masib menyatakan kerja kompresor. Pada

jarak yang tak jauh dari kompresor aliran menjadi mulus dan mendekati mantap.

Pengetahuan tentang kerja kompresi memang sangat diperlukan karena merupakan

8



bagian biaya operasi sistem yang terbesar. Pelepasan kalor dalam kilojoule per

kilogram adalah perpindahan kalor dari reftigeran pada proses 2-3, yaitu ~ - h2.

Pengetahuan ini juga berasal dari persamaan aliran energi yang mantap, dimana

energi kinetik, energi potensial dan kerja dilalrukan. Barga h3 - 1 1 2 negatif

menunjukkan bahwa kalor dikeluarkan dari refrigeran. Nilai pelepasan kalor

diperlukan untuk merancang kondensor, dan untuk mengbitung besamya aliran

pendingin kondensor.

Dampak refrigerasi dalam kilojoule per- kilogram adalah kalor yang

dipindabkan pada proses 4-1 , stan h i - b . t . Besamya harga bagian ini sangat

penting diketahui karena proses ini merupakan tujuan utama dari seluh sistem.

Koefisen prestasi dari daur kompresi uap standar adalsh dampak

refrigerasi dibagi dengan kerja kompresi.

h i - 1 1 4

Koefisien Prestasi =--------h2-hl

Kadangkala laju aliran volume dihitung pada seksi masuk kompresor, atau titik keadaan

1. Laju alir volume merupakan petunjuk kasar ukuran fisik kompresor. Semakin besar

laju tersebut, semakin besar volume langkah kompresor, dalam ukuran meter kubik per

detik

Daya untuk setiap kilowatt refrigerasi merupakan kebalikan dari koefisien

prestasi, dan suatu sistim refrigerasi yang efisien akan memilki nilai daya per-kilowatt

refrigerasi yang rendah, tetapi mempunyai koefisien prestasi yang tinggi,

• Penukar kalor

Beberapa sistim refrigerasi dilengkapi dengan penukar yang menurunkan suhu

cairan dari kondensor dengan uap isap yang datang dari evaporator. Gambar 2-5

memperlihatkan cairan jenuh pada titik 3 yang berasal dari kondensor didinginkan

hingga titik 4 dengan cara bertukar kalor dengan na p pada titik 6 yang dipaaaskan bingga

mencapai titik 1.Dari keseimbangan kalor, h3 - h4=hI - h6. Dampak refrigerasinya dapatberbentuk h,- 115atau hi - h3.

9



Dibanding dengan daur kompresi uap standar, sistim yang menggunakan penukar

kalor nampaknya lebih memiliki keuntungan yang jelas karena naiknya dampak

refrigerasi, Kapasitas dan koefisien prestasi tampaknya dapat ditingkatkan, tetapi hal ini

tidak sepenuhnya benar, WaJaupun dampak refrigerasi dapat ditingkatkan, tetapi

kompresi terdorongjauh masuk ke daJam daerah panas - lanjut, sehingga kerja kompresi

akan lebih besar dibandingkan dengan yang dekat dengan garis uap-jenuh. Dari hal

kapasitas, titik 1 mempunyai rapat massa lebih tinggi dibanding titik 6, sehingga volume

ang dapat dipompa dari titik 6 tersebut lebih sedikit,

Sampai batas tertentu, penukar kalor dapat dipergunakan utamanya daJam situasi

uap yang masuk kompresor dipanaskan lanjut H al ini untuk menjaga agar tidak a d a

cairan yang terbawa. Alasan lain penggunaan penukar kaJor adalah untuk membawa-

dinginkan cairan dad kondensor untuk mencegah terbentuknya gelembung u a p yang

mengganggu aliran refrigeran melewati katup ekspansi.

2

'"2

I>.. > 0 1

ri~. .

. > 0 1.,6 f- o

4

Entaipi, kI/kg

(a) (b)

Gambar: 2-S.(a) Sist.em refrigerasi dengan penukar kalor,(b) diagram tekanan-entalpi

10



• Daur kompresi uap nyata.

Dam- ini mengalami pengurangan efisiensi dibanding dengan daur standar.

Perbedaan penting antara daur nyata dengan dau r standar terletak pada peourunan

tekanan di dalam kondensor dan evaporator, dalam pembawahdinginan cairan yang

meninggalkan kondensor, dan dalam pemanasan lanjut na p yang meninggalkan

evaporator. Dam- standar dianggap tidak mengalami penurunan tekanan pada kondensor

dan evaporator. Tetapi pada dam- nyata. terjadi penurunaa tekanan karena adanya

gesekan. Akibat dari penurunan tekanan ini, kompresi pada titik 1 dan 2 memerlukan

lebih banyak kerja dibanding dengan daur standar.

Penurunan

teJcanan

U-.......~~T.i=.=t=-==;~ 2Daur

standar Penurunan

tekanan

_ _ _ _ 1 _t

Entalpi, kI/kg

Gambar. 2-6. Daur kompresi uap nyata dibandingkan dengan daur standar

11

Bab2 Siklus Kompresi Uap Dalam Refrigerasi

Documents

Transcript of Bab2 Siklus Kompresi Uap Dalam Refrigerasi