kul pendingin06
-
Upload
harryson-sumampouw -
Category
Documents
-
view
86 -
download
5
Transcript of kul pendingin06
REFRIGERAN
APA ITU REFRIGERAN?
zat yang mengalir dalam mesin pendingin (refrigerasi)
sebuah media perpindahan panas yang menyerap panas dengan menguap pada temperatur rendah dan melepaskan panasnya dengan mengembun pada temperatur dan tekanan yang tinggi
Fungsi refrigeran: untuk menyerap panas dari benda atau udara yang
didinginkan membawanya kemudian membuangnya ke udara
sekeliling di luar benda/ruangan yang didinginkan
PEMBAGIAN UMUM REFRIGERAN
Secara umum refrigeran terbagi atas dua bagian besar, yaitu :
1. Refrigeran primer refrigeran yang digunakan dalam sistem kompresi uap
2. Refrigeran sekunder Cairan – cairan yang digunakan untuk membawa energi panas bertemperatur rendah dari satu lokasi ke tempat lain.
Nama lain refrigeran sekunder adalah cairan anti beku atau larutan garam (brines).
PERSYARATAN REFRIGERAN1. Tekanan penguapannya harus cukup tinggi2. Tekanan pengembunan yang tidak terlampau tinggi3. Kalor laten penguapan harus tinggi4. Volume spesifik yang cukup kecil5. Koefisien prestasi harus tinggi6. Konduktivitas termal yang tinggi7. Viskositas yang rendah dalam fasa cair maupun fasa gas8. Konstanta dielektika dari refrigeran yang kecil, tahanan
listrik yang besar , serta tidak menyebabkan korosi pada material isolator
9. Refrigeran hendaknya stabil dan tidak bereaksi dengan material peralatan mekanik yang dipakai
10. Refrigeran tidak boleh beracun dan berbau merangsang11. Refrigeran tidak boleh mudah terbakar dan mudah meledak12. Refrigeran harus mudah dideteksi, jika terjadi kebocoran13. Harganya tidak mahal dan mudah diperoleh
REFRIGERAN PRIMER
KELOMPOK REFRIGERANREFRIGERAN HALOKARBONREFRIGERAN SENYAWA ORGANIK ‘CYCLIC’REFRIGERAN AZEOTROPREFRIGERAN ZEOTROPREFRIGERAN ORGANIKREFRIGERAN ANORGANIKREFRIGERAN SENYAWA ORGANIK TAK JENUH
REFRIGERAN HALOKARBON
Halokarbon terdiri dari satu atau lebih dari ketiga jenis
unsur halogen yaitu khlor, fluor atau bromida. Jenis
refrigeran ini telah digunakan secara luas di bidang
refrigerasi dan pengkondisian udara serta umumnya
mempunyai nama seperti freon, arcton, genetron,
istoron dan uron.
JENIS REFRIGERAN HALOKARBON SERI METANA (R-11, R-12, R-22) SERI ETANA (R-134a, R-152a) SERI PROPANA (R-216ca, R-218)
REFRIGERAN HALOKARBON
JENIS REFRIGERAN HALOKARBON
1. SERI METANA (R-11, R-12, R-22)
2. SERI ETANA (R-134a, R-152a)
3. SERI PROPANA (R-216ca, R-218)
PENOMORAN REFRIGERAN HALOKARBON
R-XXXXJumlah atom FJumlah atom H + 1Jumlah atom C - 1 (tidak ditulis bila nol)Jumlah ikatan karbon tak jenuh (tdk ditulis bila nol)
REFRIGERAN LAINR-4XX: refrigeran zeotropR-5XX: refrigeran azeotropR-6XX: refrigeran organikR-7XX: refrigeran anorganikUntuk isomer yang berbeda, tambahkan a atau A, dst.
HALOKARBON TURUNAN METANA
C
H
H
H
H
C
F
Cl
Cl
ClC
Cl
Cl
FF
CH
Cl
F
F
CH
F
F
H
CFC-12CFC-11 HFC-32HCFC-22
CH4
R-50CH3Cl,R-40
CH3FR-41
CH3ClR-40
CH2FClR-31
CCl4
R-10
CFCl3
R-11CHCl3
R-20
CH2Cl2
R-30CHFCl2
R-21
CF4
R-14CH2F2
R-32CHF3
R-23
CF2Cl2
R-12
CHF2ClR-22
CF3ClR-13
H
Cl
F
HALOKARBON GUGUS METANA
Jumlah Atom F
Jumlah atom H
4 - H 3 – H 2 - H 1 – H 0 – H
0 - F CH4
R-50-164,0
CH3Cl
R-40-23,74
CH2Cl
2
R-3040
CHCl3
R-2061,2
CCl4
R-1076,7
1 – F CH3F
R-41-78,0
CH2Cl
FR-31-9,0
CHCl2
FR-218,9
CCl3F
R-1123,7
2 – F CH2F2
R-32-51,6
CHClF2
R-22-40,8
CCl2F2
R-12-29,8
3 – F CHF3
R-23-82,2
CClF3
R-13-81,5
4 – F CF4
R-14-127,8
F
C
C
HH
H
H
H
H
C
C
H
F
F
F
Cl
Cl
C
C
H
F
F H
F
HCFC-123
HFC-134a
TURUNAN ETANA
H
C
C
C
H
H
H
H
H
H
H
F
C
C
C
FF
F
F
F
F
F FC-218
TURUNAN PROPANA
H F
Cl
C2H6R-170
CH3
Cl,
C2H5FR-161
C2H5 Cl
R-160
C2H4FCl
R-151
CCl4
R-10
CFCl
3
C2H3Cl3
R-140
C2H4Cl2
R-150
C2H3 FCl2
R-141
CF4
R-14
C2H4F2
R-152aC2H3F3
R-143a
CF2Cl2
C2H3 F2Cl
R-142bCF3C
l
CCl4
R-10
C2H2 FCl3
R-131CFCl
3
CCl4
R-10
C2H2 F2Cl2
R-124 CFCl
3
CCl4
R-10
C2H2F3Cl
R-133CFCl
3
CCl4
R-10
C2H2F4
R-134aCFCl
3
CCl4
R-10
C2HF2Cl3
R-122CFCl
3
CCl4
R-10
C2HF5
R-125C2F6R-116
CCl4
R-10
C2F2Cl4
R-112
CCl4
R-10
C2H2Cl4
R-130C2HFCl4
R-121
C2Cl6
R-110
C2HCl5
R-120C2FCl3
R-111
C2F3Cl3
R-113
C2HF3Cl2
R-123CFCl
3
C2F4Cl2
R-114
C2HF4Cl
R-124C2F5ClR-115
HALOKARBON GUGUS ETANA
Jumlah atom F
Jumlah Atom H
6 – H 5 - H 4 – H 3 - H 2 – H 1 - H 0 -H
0 – F C2H6
R-170-88,6
C2H5Cl
R-16012,0
CH2Cl-CH2Cl2
R-15084,0CH3-CHl2
R-150a (?)57,0
CH2Cl-CHCl2
R-140113,0CH3-CCl3
R-140a (?)75,0
CHCl3 – CHCl2
R-130145,0CH2Cl-CCl3
R-130a (?)128,0
CHCl2 –
CCl3
R-120162,0
C2Cl6
R-110185,0
1 – F C2H5F
R-161
CH3-CHClF
R-1514,0CH2Cl – CH2F
R-151a (?)-37,7
CH2Cl-CHClF
R-14165,0CH3-CCl2F
R-141a (?)42,0CHCl2-CH2F
R-141b32,1
CHCl2–CHClF
R-131102,0CCl3-CH2F
R-131a(?)90,0CH2Cl-CCl2F
R-131b(?)86,0
CHCl2-
CCl2F
R-121115,7CCl3-
CHClFR-121a(?)117,0
CCl3-CCl2F
R-111
2 – F CH2F-CH2F
R-152-24,7CH3-CHF2
R-152a-24,15
CH3Cl-CHF3
R-14235,0CH2F-CHClF
R-142a (?)27,0CH3-CClF2
R-142b-9,25
CHClF-CHClFR-13266,0CH2F-CCl2F
R-132a (?)62CHCl2-CHF3
R-132b (?)60CH2Cl-CClF2
R-132c (?)49,0
CHClF-CCl2F
R-12285,0CCl3-CHF2
R-122a (?)77,0CHCl2-
CClF2
R-122b (?)72,0
CCl2F-
CCl2F
R-11292,0CCl3-CClF2
R-112a91,5
Jumlah atom F
Jumlah Atom H
6 – H 5 - H 4 – H 3 - H 2 – H 1 - H 0 -H
3 – F CH2F-CHF2
R-143-35,0CH3-CF3
R-143a-47,35
CHClF-CHF2
R-13317,0CH2Cl-CF3
R-133a (?)8,0CH2F-CClF2
R-133b (?)8,0
CHF3 –
CClFR-12338,0CHClF-
CClF2
R-123a32,0CHCl2-CF3
R-123b28,0
CClF3-CCl2F
R-11347,68CCl3-CF3
R-113a45,9
4 – F CHF2-CHF2
R-134-20,0CH2F-CF3
R-134a-26,15
CHClF-CF3
R-124-12,0CHF2-CClF2
R-124a (?)-16,0
CCl2F-CF3
R-114-12,0CClF2-CClF2
R-114a3,6
5 – F CHF2-CF3
R-125-48,55
CClF2-CF3
R-115-38,0
REFRIGERAN SENYAWA ORGANIK ‘CYCLIC’
R-C316 1,2-dichlorohexafluorocyclobutane
(C4Cl2F6)
R-C317 chloroheptafluorocyclobutane (C4ClF7)
R-C318 octafluorocyclobutane (C4F8)
REFRIGERAN CAMPURAN ZEOTROP
Campuran yang dapat dipisahkan dengan cara destilasi Contoh
R-401A: R-22(53%) + R-152a(13%) + R-124(34%) R-402B: R-125(38%) + R-290(2%) + R-22(60%) R-403B: R-22(56%) + R-218(39%) + R-290(5%) dst garis isotermal
23
4 1
Entalpi
Tekanan
temperature glide di dalam kondensor
temperature glide di dalam evaporator
REFRIGERAN CAMPURAN AZEOTROP Campuran yang tidak dapat dipisahkan dengan cara
destilasi Contoh:
R-500 R-12 (73.8%) + R-152a (26.2%)
Temperatur azeotrop: 0oC R-502 R-22 (48.8%) + R-115 (51.2%)
Temperatur azeotrop: 19oCT
x
Titik Azeotropik
XA
REFRIGERAN SENYAWA ORGANIK
R-600 Butana CH3CH2CH2CH3
R-600a Isobutana CH(CH3)3
R-610 ethyl ether C2H5OC2H5
R-611 methyl format HCOOCH3
R-630 methyl amine CH3NH2
R-631 ethyl amine C2H5NH2
REFRIGERAN SENYAWA ANORGANIK
R-702 hidrogen R-704 helium R-717 amonia R-718 air R-744 CO2
R-764 SO2
REFRIGERAN SENYAWA ORGANIK TAK JENUH
R-1130 1,2-dichloroethylene CHCl=CHCl R-1150 Ethylene CH2=CH2
R-1270 Propylene C3H6
PEMILIHAN REFRIGERAN
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
220 240 260 280 300 320 340 360
Tsat (K)
Psa
t (a
tm)
R-12 R-22R-600 R-600aR-134a R-125R-152a R-32
0.1
1
10
100
0.001 0.002 0.003 0.004 0.005
1/Tsat (K)
ln P
sat
(atm
)
R-12 R-22R-600 R-600aR-134a R-125R-152a R-32
SIFAT TERMODINAMIKA BEBERAPA REFRIGERAN
RefrigeranNBP,
oC
TemperaturKritik,
oC
TekananKritik,Bar
Titik Beku,oC
Tekanan Operasi Refrigeran,bar
V*,m3/hr/TR
hfg,
kJ/kg
peva pada 5oC pkond pada 40oCPada Tkond= 40oC dan
Teva= -15oC
R-11 23,7 197,78 43,7 -111,0 0,4967 1,748 0,772 148,5
R-12 -29,8 112,04 41,15 -136,0 3,62 9,60 10,867 108,4
R-22 -40,8 96,02 96,02 -160,0 5,836 15,331 6,668 108,4
R-113 45,9 214,1 34,15 -36,6 0,1903 0,7809 186,9 111,8
R-114 3,6 145,8 32,7 -94,0 1,069 3,454 37,6 88,6
R-134a -26,15 101,06 40,56 -96,6 3,5 10,167 10,867 139,8
R-152a -24,15 113,3 45,2 -117,0 3,149 9,092 11,572 226,5
R-290 -42,1 96,8 42,56 -187,1 5,478 13,664 7,737 252,4
R-600a -11,73 135,0 36,45 -159,6 1,88 5,361 21,24 226,5
R-718 100 374,5 221,3 0,0 0,00874 0,0738 825,6 2342,5*
R-717 -33,35 31,1 73,72 -77,7 5,16 15,54 6,124 1053,4
R-744 -78,4 31,1 73,72 -56,6 - - 1,33 156,7**
* pada Teva = 5oC, ** pada Tkond = 25oC
TINGKAT RACUN DAN KEMUDAHAN TERBAKAR
KELOMPOK TINGKAT NYALA
KELOMPOK TINGKAT RACUN
A B
Kelas 1 A1 B1
Kelas 2 A2 B2
Kelas 3 A3 B3*KELOMPOK TINGKAT NYALARefrigeran diklasifikasi menjadi tiga kelompok tingkat nyala yaitu:Kelas 1: refrigeran yang tidak menunjukkan perambatan api (flame propagation), jika diuji di udara pada 101 kPa (14.7 psia) dan 18oC (65oF)Kelas 2: LFL > 0,10 kg/m3 atau 3,5 % volume pada 21oC dan 101 kPa
kalor pembakaran < 19 000 kJ/kgKelas 3: LFL < 0,10 kg/m3 atau 3,5 % volume pada 21oC dan 101 kPa
kalor pembakaran > 19 000 kJ/kg
KELOMPOK TINGKAT RACUNRefrigeran diklasifikasikan menjadi dua kelompok tingkat racun yaitu:Kelompok A: adalah refrigeran yang mempuyai LC50 10 000 ppmKelompok B: adalah refrigeran yang mempunyai LC50 < 10 000 ppm
LFL [Volume%]
R-600a 1.95
Propane 2.1
UFL [Volume%]
R-600a 9.1
Propane 9.5
0 % 100 %
LFL = Lower Flammability Limit
UFL= Upper Flammability Limit
TITIK NYALA
R-1
1
R-1
2
R-1
34a
R-5
02
R22
R-6
00a
R-2
90
R-6
00
Ua
p P
elu
ma
s
0
200
400
600
800
1000
1200
Tit
ik N
yala
, oC
KELARUTAN AIR DALAM BEBERAPA REFRIGERAN CAIR
Temperatur, oC
Kelarutan, mg/kg
R-11 R-12 R-22 R-134a
60,0 340 440 3150 3200
32,2 140 128 1580 1500
10,0 55 44 830 730
-1,1 34 23,3 573 490
-40 4 1,7 120 89
-73,3 0,3 0,1 19 12
JENIS MINYAK PELUMAS
Oli Mineral
(MOE)
Oli Sintetik
Napthenic Paraffinic Alkyl-benzene
Polyo ester (POE)
polyalkyl glycol (PAG)
KELARUTAN BEBERAPA REFRIGERAN
DALAM OLI MINERAL
Seluruhnya larut
Sebagian larutTidak larut
Tinggi Sedang Rendah
R-11 R-13B1 R-22 R-13 NH3
R-600a
R-12 R-501 R-114 R-14 CO2
R-290
R-21 R-115 R-134a
R-113
R-152a
R-500 R-502
KISARAN VISKOSITAS MINYAK PELUMAS PADA BEBERAPA
APLIKASI REFRIGERASI Refrigeran Jenis kompresor
Viskositas Pelumas pada 38oC
SSUa mm2/s
Ammonia Screw 280 - 300 60 - 65
Ammonia Reciprocating 150 - 300 32 - 65
Carbon dioksida Reciprocating 280 – 300b 60 -65
R-11 Sentrifugal 280 – 300 60 - 65
R-123 Sentrifugal 280 – 300 60 - 65
R-12 Sentrifugal 280 – 300 60 - 65
R-12 Reciprocating 150 - 300 32 – 65c
R-12 Rotary 280 - 300 60 - 65
R-134a Sentrifugal 280 - 400 60-86
R-134a Screw 280 - 300 60-65
R-22 Sentrifugal 280 -400 60 – 86
R-22 Reciprocating 150 - 300 32 - 65
R-22 Scroll 280 - 300 60 – 65
R-22 Screw 280 - 800 60 - 173
KOMPATIBILITAS BEBERAPA REFRIGERAN TERHADAP
MATERIAL KOMPONEN MESIN REFRIGERASI Material Penggunaan R-12 R-134a HC
Baja Konstruksi, pipa Sangat baik Sangat baik Sangat baik
Kuningan Konstruksi, pipa Sangat baik Sangat baik Sangat baik
Tembaga Konstruksi, pipa Sangat baik Sangat baik Sangat baik
Aluminum Konstruksi, pipa baik baik baik
Molecular Sieve
pengering Sangat baik Sangat baik Sangat baik
Silicagel pengering Sangat baik Sangat baik Sangat baik
CR elastomer Buruk Buruk baik
FPM elastomer Buruk baik baik
PTFE elastomer baik baik baik
Polyamide elastomer baik baik baik
NBR elastomer Sangat baik baik Sangat baik
KEKUATAN DIELEKTRIK
REFRIGERAN KEKUATAN DIELEKTRIK
R-11 3
R-12 2,6
R-113 2,4
R-22 1,31
R-717, NH3 0,88
R-744, CO2 0,82
SIFAT TRANSPOR BEBERAPA REFRIGERAN PADA 0OC
Refrigeran P, MPa
Massa jenis
cairan, kg/m3
Cp cairan, kJ/kgK
k=Cp/Cv
Viskositas cairan, Pa-s x
106
Konduktivitas termal
cairan, W/mK
Tegangan Permukaan,
N/m
R-600a 0.1564 581 2.306 1.086 199.3 0.1068 0.01303
R-12 0.3081 1396 0.934 1.126 248.7 0.07585 0.01177
R-134a 0.2928 1295 1.341 1.102 271.1 0.09201 0.01156
R-290/R-600a, 50%-50%
0.3360 551 2.399 1.495 153.9 0.01474 0.01474
R-22 0.4976 1285 1.170 1.166 236.0 0.100 0.01170
R-290 0.4712 523 2.500 1.126 137.0 0.104 0.01030
JENIS-JENIS REFRIGERAN YANG UMUM DIGUNAKAN DI INDONESIA REFRIGERAN SINTETIK
CFC : chlorofluorocarbon stabil Mengandung khlor Sangat merusak ozon, ODP = 1
HCFC : hydrochlorofluorocarbon Tidak stabil Mengandung khlor Tidak terlalu merusak ozon, ODP = 0,05
HFC : hydrofluorocarbon Stabil Tidak mengandung khlor Tidak merusak ozon, ODP = 0
REFRIGERAN ALAMI Hidrokarbon (HC), CO2, NH3, H2O
Tidak stabil Tidak mengandung khlor Tidak merusak ozon, ODP = 0
JENIS-JENIS REFRIGERAN
CONTOH REFRIGERAN SINTETIK YANG BIASA DIGUNAKAN DI REFRIGERASI DAN AC
C
F
Cl
Cl
ClC
F
Cl
Cl
Cl
CFC-11
C
Cl
Cl
FF
C
Cl
Cl
FF
CH
Cl
F
F
CH
Cl
F
F
F
C
C
H
F
F H
F
F
C
C
H
F
F H
F
CFC-12 HCFC-11 HFC-134A
CFC HCFC HFC
KEMASAN REFRIGERAN
CFC-11
CFC-12, 250 g
CFC-12, 13,6 kg
PENGUNAAN REFRIGERANRefrigeran Penggunaan pada bidang
pendinginPenggunaan pada bidang
lain
R-11 Chiller Sentrifugal Pengembang busa Pelarut
R-12 Lemari es rumah tangga Dispenser air Pendingin minuman botol Display cabinet di
supermarket Cold storage AC mobil Chiller
Pengembang busa
R-22 AC rumah tanggal dan komersial
Chiller Cold storage