Perkuliahan Ke 9 Refrigerant

REFRIGERANT (FLUIDA PENDINGIN)

MATA KULIAH TEKNIK PENGKONDISIAN UDARAMATA KULIAH TEKNIK PENGKONDISIAN UDARA

[email protected][email protected]

I. Pendahuluan

A. Deskripsi

Mata kuliah ini berisi tentang : 1) konsep dasar pengkondisian udara. 2)

jenis dan cara kerja pengkondisian udara. 3) penggunaan diagram

psikrometrik untuk menentukan beban pengkondisian udara 4) peralatan

sistem pengkondisian udara, 5) jenis, karakteristik, persyaratan, klasifikasi

fluida pendingin dan minyak pelumas sistem pengkondisian udara. 6)

prosedur pemasangan instalasi sistem pengkondisian udara. 7) prosedur

pem-vakum-an dan pengisian fluida pendingin dan minyak pelumas sistem

pengkondisian udara. 8) pengujian unjuk kerja dan perawatan sistem

pengkondisian udara khususnya pada bidang otomotif. 9) prosedur

pemeriksaan dan perbaikan sistem pengkondisian udara.

B. Prasyarat

-----

http://elearning-ft.unp.ac.id/

Lisensi DokumenCopyright © 2009 elearning- ft.unp.ac.idSeluruh dokumen di e-learning FT UNP Padang dapat digunakan secara bebas oleh mahasiswa peserta e-learning untuk tujuan bukan komersial (nonprofit), dengan syarat tidak menghapus atau merubah atribut penulis dan pernyataan copyright yang disertakan dalam setiap dokumen. Tidak diperbolehkan melakukan penulisan ulang, kecuali mendapatkan ijin terlebih dahulu dari penulis naskah dan admin e-learning FT UNP Padang.

1

C. Petunjuk Penggunaan Modul

a. Baca terlebih dahulu Kompetensi Utama (KU) dan Sub Kompetensi

yang tertulis diawal modul ini.

b. Pelajari dengan seksama materi dan referensi dari setiap bab sampai

anda mengerti dan memahaminya.

c. Jawab pertanyaan-pertanyaan, kerjakan soal-soal latihan dan tugas-

tugas yang terdapat dalam modul ini, termasuk tugas-tugas yang

diberikan dosen saat akhir perkuliahan.

d. Untuk memahami lebih lanjut dari modul ini diharapkan anda membaca

buku-buku referensi yang dirujuk.

e. Bila anda menemui kesulitan, diskusikan dengan teman atau dosen

pada saat kuliah/tatap muka.

f. Bila tidak mendapat kesulitan, anda dapat mempelajari lebih lanjut

materi lain pada bahan ajar ini.

g. Pelajari sekali lagi materi ajar tersebut sebelum anda mengikuti ujian

tengah semester dan ujian semester sesuai jadwal yang telah

ditetapkan.

D. Tujuan Akhir (Kompetensi Utama)

Mahasiswa dapat memasang instalasi, menguji unjuk kerja dan mengatasi

permasalahan sistem pengkondisian udara

E. Kompetensi (Sub Kompetensi)

a. Mahasiswa dapat menjelaskan konsep dasar sistem pengkondisian

udara

b. Mahasiswa dapat mengindentifikasi jenis dan cara kerja sistem

pengkondisian udara.

c. Mahasiswa dapat menggunakan diagram psikrometrik untuk

menentukan beban sistem pengkondisian udara.

http://elearning-ft.unp.ac.id/ 2

d. Mahasiswa dapat menghitung kapasitas unit pengkondisian udara

e. Mahasiswa dapat mengidentifikasi jenis, konstruksi dan cara kerja

peralatan (utama) sistem pengkondisian udara Mahasiswa dapat

menjelaskan jenis, konstruksi dan cara kerja peralatan (kontrol) sistem

pengkondisian udara

f. Mahasiswa dapat menentukan jenis, karakteristik, persyaratan,

klasifikasi fluida pendingin yang cocok untuk sebuah sistem

pengkondisian udara

g. Mahasiswa dapat menentukan jenis, karakteristik, persyaratan,

klasifikasi minyak pelumas yang cocok untuk sebuah kompresor pada

sistem pengkondisian udara

h. Mahasiswa dapat menerapkan prosedur pemasangan instalasi sistem

pengkondisian udara

i. Mahasiswa mampu melakukan pem-vakum-an, pengisian fluida

pendingin dan minyak pelumas sistem pengkondisian udara

j. Mahasiswa dapat melakukan pengujian unjuk kerja dan perawatan


k. Mahasiswa dapat melakukan pemeriksaan dan perbaikan komponen


F. Cek Kemampuan

Berdasarkan hasil tes formatif yang diberikan kepada mahasiswa

dibandingkan dengan kunci jawaban serta penjelasan dosen, maka dapat

tingkat penguasaan dan pendalaman materi diukur oleh mahasiswa. Untuk

dapat mengukur tingkat penguasaan materi tersebut dapat digambarkan

dengan rumus:

Tingkat Penguasaan= Jumlah Jawaban yang BenarN

x 100 = (% )

Ket. N= Banyak Soal


Tabel Tingkat Penguasaan Materi yang Dicapai

Pencapaian Artinya

≥81 % Baik Sekali

66-80% Baik

56-65% Cukup

41-55% Kurang

≤40% Kurang Sekali

II. Pembelajaran

A. Ruang Lingkup

1. Deskripsi Perkuliahan

Memberi pengetahuan tentang Fungsi dan cara kerja sistem

pengkondisian udara, Ruang lingkup penggunaan sistem

pengkondisian udara serta Perkembangan sistem pengkondisian

2. Manfaat Perkuliahan

Manfaat perkuliahan ini adalah memberi pengetahuan tentang; Fungsi

dan cara kerja sistem pengkondisian udara, Ruang lingkup

penggunaan sistem pengkondisian udara serta Perkembangan sistem

pengkondisian

B. Penyajian

REFRIGERANT (FLUIDA PENDINGIN)

Refrigerant adalah fluida kerja yang bersirkulasi dalam siklus refrigerasi.

Refrigerant merupakan komponen terpenting siklus refrigerasi karena

dialah yang menimbulkan efek pendinginan dan pemanasan pada mesin


refrigerasi. Seperti telah dijelaskan pada Bagian 1, masalah kontemporer

yang menghadang Refrigerant adalah munculnya lubang ozon dan

pemanasan global.

ASHRAE (2005) mendefinisikan Refrigerant sebagai fluida kerja di dalam

mesin refrigerasi, pengkondisian udara, dan sistem pompa kalor.

Refrigerant menyerap panas dari satu lokasi dan membuangnya ke lokasi

yang lain, biasanya melalui mekanisme evaporasi dan kondensasi. Calm

(2002) membagi perkembangan Refrigerant dalam 3 periode: Periode

pertama, 1830-an hingga 1930-an, dengan kriteria Refrigerant "apa pun

yang bekerja di dalam mesin refrigerasi". Refrigerant yang digunakan

dalam periode ini adalah ether, CO2, NH3, SO2, hidrokarbon, H2O, CCl4,

CHCs. Periode ke-dua, 1930-an hingga 1990-an menggunakan kriteria

Refrigerant: aman dan tahan lama (durable). Refrigerant pada periode ini

adalah CFCs (Chloro Fluoro Carbons), HCFCs (Hydro Chloro Fluoro

Carbons), HFCs (Hydro Fluoro Carbons), NH3, H2O. Periode ke-tiga,

setelah 1990-an, dengan kriteria Refrigerant "ramah lingkungan".

Refrigerant pada periode ini adalah HCFCs, NH3, HFCs, H2O, CO2.

Perkembangan mutakhir di bidang Refrigerant utamanya didorong oleh

dua masalah lingkungan, yakni lubang ozon dan pemanasan global. Sifat

merusak ozon yang dimiliki oleh Refrigerant utama yang digunakan pada

periode ke-dua, yakni CFCs, dikemukakan oleh Molina dan Rowland

(1974) yang kemudian didukung oleh data pengukuran lapangan oleh

Farman dkk. (1985). Setelah keberadaan lubang ozon di lapisan atmosfer

diverifikasi secara saintifik, perjanjian internasional untuk mengatur dan

melarang penggunaan zat-zat perusak ozon disepakati pada 1987 yang

terkenal dengan sebutan Protokol Montreal. CFCs dan HCFCs

merupakan dua Refrigerant utama yang dijadwalkan untuk dihapuskan


masing-masing pada tahun 1996 dan 2030 untuk negara-negara maju

(United Nation Environment Programme, 2000). Sedangkan untuk negara-

negara berkembang, kedua Refrigerant utama tersebut masing-masing

dijadwalkan untuk dihapus (phased-out) pada tahun 2010 (CFCs) dan

2040 (HCFCs) (Powell, 2002). Pada tahun 1997, Protokol Kyoto mengatur

pembatasan dan pengurangan gas-gas penyebab rumah kaca, termasuk

HFCs (United Nation Framework Convention on Climate Change, 2005).

Powell (2002) menerangkan bebeapa syarat yang harus dimiliki oleh

Refrigerant pengganti, yakni:

1. Memiliki sifat-sifat termodinamika yang berdekatan dengan

Refrigerant yang hendak digantikannya, utamanya pada tekanan

maksimum operasi Refrigerant baru yang diharapkan tidak terlalu

jauh berbeda dibandingkan dengan tekanan Refrigerant lama yang

ber-klorin.

2. Tidak mudah terbakar.

3. Tidak beracun.

4. Bisa bercampur (miscible) dengan pelumas yang umum digunakan

dalam mesin refrigerasi.

5. Setiap Refrigerant CFC hendaknya digantikan oleh satu jenis

Refrigerant ramah lingkungan.

Setelah periode CFCs, R22 (HCFC) merupakan Refrigerant yang paling

banyak digunakan di dalam mesin refrigerasi dan pengkondisian udara.

Saat ini beberapa perusahaan pembuat mesin-mesin refrigerasi masih

menggunakan Refrigerant R22 dalam produk-produk mereka. Meski

Refrigerant ini, termasuk juga Refrigerant jenis HCFCs lainnya,

dijadwalkan untuk dihapuskan pada tahun 2030 (untuk negara maju),

namun beberapa negara Eropa telah mencanangkan jadwal yang lebih


progresif, misalnya Swedia telah melarang penggunaan R22 dan HCFCs

lainnya pada mesin refrigerasi baru sejak tahun 1998, sedangkan

Denmark dan Jerman mengijinkan penggunaan HCFCs pada mesin-

mesin baru hanya hingga 31 Desember 1999 (Kruse, 2000)

Protokol Montreal memaksa para peneliti dan industri refrigerasi membuat

Refrigerant sintetis baru, HFCs (Hydro Fluoro Carbons) untuk

menggantikan Refrigerant lama yang ber-klorin yang dituduh menjadi

penyebab rusaknya lapisan ozon. Weatherhead dan Andersen (2006)

mengemukakan bahwa sejak 8 tahun terakhir, penipisan kolom lapisan

ozon tidak terjadi lagi. Kedua peneliti ini meyakini akan terjadinya

pemulihan lapisan ozon. Meski demikian, keduanya tidak secara jelas

merujuk turunnya penggunaan zat perusak ozon sebagai penyebab

pulihnya lapisan ozon. Powell (2002) menyebutkan bahwa adanya

kerjasama yang sangat baik antara produser Refrigerant dan perusahaan

pengguna Refrigerant telah memungkinkan terjadinya transisi mulus dari

era penggunaan CFCs secara besar-besaran di 1986 hingga

penghapusan dan penggantiannya dengan R134a di tahun 1996. Banyak

kalangan menyebutkan bahwa Protokol Montreal adalah salah satu

perjanjian internasional di bidang lingkungan yang paling berhasil

diterapkan.

Saat ini, HCFCs (yang pada dasarnya merupakan pengganti transisional

untuk CFCs) telah memiliki 2 kandidat pengganti, yakni R410A (campuran

dengan sifat mendekati zeotrop) dan R407C (campuran azeotrop) (Kruse,

2000). Hidrokarbon Propana (R290) juga berpotensi menjadi pengganti

R22 (Kruse, 2000). R407C merupakan campuran antara R32/125/132a

dengan komposisi 23/25/52, sedangkan R410A adalah campuran

R32/125 dengan komposisi 50/50 (ASHRAE, 2005). Saat ini, beberapa


perusahaan terkemuka di bidang refrigerasi dan pengkonsian udara telah

menggunakan R410A dalam produk mereka.

Jika Protokol Montreal dan Kyoto dilaksanakan secara penuh dan

konsisten, maka secara umum pada saat ini belum ada pilihan Refrigerant

komersial selain Refrigerant alami. Meskipun perlu dicatat bahwa baru-

baru ini terdapat produsen Refrigerant yang mengklaim keberhasilannya

membuat Refrigerant yang tidak merusak ozon dan tidak menimbulkan

pemanasan global (ASHRAE, 2006). Beberapa Refrigerant alami yang

sudah digunakan pada mesin refrigerasi adalah: amonia (NH3),

hidrokarbon (HC), karbondioksida (CO2), air, dan udara (Riffat dkk.,

1997). Kata "alami" menekankan keberadaan zat-zat tersebut yang

berasal dari sumber biologis atapun geologis; meskipun saat ini beberapa

produk Refrigerant alami masih didapatkan dari sumber daya alam yang

tidak terbarukan, misalnya hidrokarbon yang didapatkan dari oil-cracking,

serta amonia dan CO2 yang didapatkan dari gas alam (Powell, 2002).

Penggunaan karbondioksida, air, dan udara pada refrigerator komersial

masih memerlukan riset yang mendalam, sedangkan penggunaan amonia

dan hidrokarbon, meskipun sudah cukup banyak dilakukan, masih

memiliki peluang riset yang cukup banyak (Riffat dkk., 1997). Amonia

bersifat racun (toxic) dan cukup mudah terbakar, sedangkan hidrokarbon

termasuk dalam zat yang sangat mudah terbakar; oleh karena itu

Refrigerant tersebut secara umum sulit digunakan pada sistem ekspansi

langsung. Sistem refrigerasi tak-langsung bisa digunakan untuk

mengatasi kelemahan kedua Refrigerant tersebut. Beberapa peneliti

berusaha menekan tingkat keterbakaran Refrigerant hidrokarbon dengan

cara mencampurkannya bersama Refrigerant lain yang tak mudah

terbakar (Pasek dkk., 2006; Sekhar dkk., 2004; Dlugogorsky dkk., 2002).


Granryd (2001) menekankan bahwa pada dasarnya sudah tersedia

teknologi untuk meningkatkan keamanan pada sistem refrigerasi yang

menggunakan Refrigerant hidrokarbon, namun cara yang ekonomis untuk

membuat sistem tersebut aman dan terbukti dapat digunakan dalam skala

luas masih perlu dikembangkan lebih lanjut.

Teknologi Refrigerasi Alternatif

Munculnya beberapa permasalahan pada refrigerasi siklus kompresi uap

dalam dekade belakangan ini membuat beberapa peneliti berusaha

memunculkan sistem refrigerasi alternatif yang tidak mengandung

permasalahan serupa. Teknologi alternatif tersebut diantaranya adalah

refrigerasi sistem absorpsi, adsorpsi padatan (solid adsorption), dan efek

magnetokalorik. Sistem absorpsi dan adsorpsi padatan tidak

menggunakan Refrigerant yang merusak ozon dan menimbulkan

pemanasan global, serta bisa memanfaatkan panas matahari ataupun

panas buangan; sedangkan refrigerasi sistem efek magnetokalorik sama

sekali tidak menggunakan Refrigerant primer.

Refrigerasi Siklus Absorpsi

Refrigerasi absorpsi merupakan siklus yang digerakkan oleh energi

termal. Berbeda dengan sistem refrigerasi konvensional, energi mekanik

yang diperlukan oleh refrigerasi absorpsi sangat kecil. Diagram refrigerasi

absorpsi efek tunggal dapat dilihat pada Gambar 4 berikut ini:


Gambar 1 Diagram siklus refrigerasi absorpsi efek tunggal

Pada Gambar 1, QA adalah perpindahan panas dari absorber, WPump

kerja yang diperlukan pompa, QG adalah perpindahan panas yang

diperlukan oleh generator, QC adalah perpindahan panas dari kondenser,

dan QE adalah panas yang diserap oleh evaporator. Penukar kalor yang

terdapat di dalam siklus absorpsi berfungsi untuk meningkatkan

temperatur larutan sebelum memasuki generator, sehingga bisa

menghemat energi.

Seperti halnya siklus refrigerasi kompresi uap, efek pendinginan pada

siklus absorpsi juga terjadi pada sisi evaporator. Untuk menggantikan

kompresor seperti yang digunakan di dalam siklus kompresi uap,

digunakan tiga komponen di dalam siklus absorpsi; yakni absorber,

pompa, dan generator. Absorber berfungsi untuk menyerap uap

Refrigerant ke dalam absorben, sehingga keduanya bercampur menjadi

larutan. Karena reaksi di dalam absorber adalah eksotermik

(mengeluarkan panas), maka perlu dilakukan proses pembuangan panas

dari absorber. Tanpa dilakukannya proses pembuangan panas, maka


kelarutan (solubility) uap Refrigerant ke dalam absorben akan rendah.

Selanjutnya, larutan tersebut dipompa ke generator.

Dalam perjalanan menuju generator, larutan dilewatkan di dalam penukar

kalor untuk meningkatkan temperatur (preheating). Daya pompa yang

diperlukan sangat kecil, sehingga dalam perhitungan COP siklus absorpsi,

daya ini biasanya diabaikan. Di dalam generator, larutan dipanaskan

hingga terjadi pemisahan Refrigerant dari larutan. Selanjutnya, uap

Refrigerant tersebut akan memasuki kondensor. Proses selanjutnya tidak

berbeda dengan siklus kompresi uap, yakni kondensasi, penuruan

tekanan (melalui mekanisme penghambat aliran - flow restrictor), dan

evaporasi.

Dua keuntungan utama penggunaan siklus absorpsi adalah: (1) Siklus ini

tidak menggunakan Refrigerant yang merusak lapisan ozon dan

menimbulkan pemanasan global, dan (2) Siklus ini bisa menggunakan

panas buangan, sehingga sangat cocok digunakan dalam siklus

kombinasi bersama dengan pembangkitan listrik dan panas/termal. Siklus

kombinasi ini sangat berpotensi menghemat energi. Sistem pemanas dan

pendingin di Shinjuku, Jepang, diklaim oleh operatornya (Tokyo Gas) bisa

menghasilkan penghematan energi pendinginan sebesar 20% (Tokyo

Gas, 2002).

Performansi sistem ini bisa didefiniskan dengan cara yang sama seperti

halnya dalam siklus kompresi uap, yakni:


Namun karena daya pompa siklus ini umumnya sangat kecil dibandingkan

dengan komponen yang lain, maka WPump seringkali dihilangkan dari

Persamaan diatas. Dalam aplikasinya, performa (COP) siklus absorpsi

masih lebih rendah bila dibandingkan dengan siklus kompresi uap. Dalam

artikel reviewnya, Shrikhirin (2001) menjelaskan beberapa teknik yang

bisa digunakan untuk meningkatkan prestasi siklus absorpsi.

Holmberg dan Berntsson (1990) menerangkan beberapa kriteria yang

perlu dipenuhi oleh fluida kerja (campuran antara Refrigerant dan

absorben), yakni:

1. Perbedaan titik didih antara Refrigerant dan larutan pada tekanan

yang sama (boiling elevation) haruslah sebesar mungkin.

2. Refrigerant perlu memiliki panas penguapan yang tinggi dan

konsentrasi yang tinggi di dalam absorben untuk menekan laju

sirkulasi larutan diantara absorber dan generator per-satuan

kapasitas pendinginan.

3. Memiliki sifat-sifat transport, seperti viskositas, konduktivitas termal,

dan koefisien difusi, yang baik sehingga dapat menghasilkan

perpindahan panas dan massa yang juga baik.

4. Baik Refrigerant dan absorbennya harus bersifat non-korosif,

ramah lingkungan, dan murah.

Kriteria lain untuk fluida kerja sistem absorpsi serupa dengan kriteria

untuk Refrigerant siklus kompresi uap, seperti stabil secara kimiawi, tidak


beracun, tidak mudah terbakar, dan tidak mudah meledak. Hingga saat

ini, fluida kerja yang paling banyak digunakan di dalam sistem refrigerasi

absorpsi adalah Air/NH3 dan LiBr/Air (Srikhirin dkk., 2001).

Refrigerasi Adsorpsi Padatan (solid adsorption)

Efek pendinginan pada siklus solid adsorption menggunakan prinsip yang

sama dengan sistem refrigerasi lainnya: bahwa proses evaporasi

memerlukan suplai energi (menyerap energi). Proses adsorpsi melibatkan

pemisahan suatu zat dari cairan dan pengakumulasiannya pada

permukaan sebuah zat padat. Zat yang menguap dari fasa cair disebut

sebagai adsorbat, sedangkan zat padat yang menyerap adsorbat disebut

sebagai adsorben. Molekul-molekul yang diserap oleh adsorben bisa

dilepaskan kembali dengan cara memanaskan adsorben; dengan

demikian proses ini bersifat reversibel. Terdapat dua macam adsorben,

yakni hydrophilic seperti gel silika, zeolit dan alumina aktif atau alumina

berpori; dan hydrophobic seperti karbon aktif, polimer dan silikat (Sumathy

dkk., 2003). Adsorben hydrophilic memiliki kemampuan ikat yang tinggi

dengan zat yang bersifat polar (seperti air), sedangkan adsorben

hydrophobic dengan zat yang

bersifat non-polar (seperti minyak).


Gambar 2 Diagram Clapeyron untuk siklus adsorpsi ideal

Siklus adsorpsi dasar bisa dilihat pada Gambar 5. Siklus ideal dimulai dari

titik A: adsorben berada pada temperatur rendah, TA, dan tekanan

rendah, PE (tekanan evaporasi). A - B menunjukkan pemanasan

adsorben bersamaan dengan adsorbat. Pada saat ini, wadah adsorben

(kolektor) dihubungkan dengan kondensor. Pemanasan lanjut pada

adsorben dari B ke D menyebabkan sebagian adsorbat mengalami

desorpsi dan selanjutnya uapnya terkondensasi di kondensor (titik C).

Pada saat adsorben mencapai temperatur maksimum, TD, proses

desorpsi berhenti. Selanjutnya cairan adsorbat dikirimkan ke evaporator

dari C ke E; kemudian kolektor ditutup dan mendingin. Penurunan

temperatur dari D ke F menyebabkan penurunan tekanan dari PC ke PE.

Setelah kolektor dihubungkan dengan evaporator; evaporasi dan adsorpsi

terjadi pada saat adsorben didinginkan dari temperatur F ke A. Efek

pendinginan muncul pada saat terjadinya evaporasi adsorbat.

Dibandingkan dengan siklus kompresi uap, prestasi siklus adsorpsi jauh

lebih kecil. Sumathy dkk. (2003) menjelaskan beberapa modifikasi yang

perlu dilakukan pada siklus adsorpsi untuk meningkatkan prestasi siklus

tersebut. COP tertinggi siklus adsorpsi yang didata oleh Sumathy dkk.

(2003) adalah 1,06. Beberapa peneliti telah menyelidiki aplikasi siklus

adsorpsi di berbagai bidang, seperti pengkondisian udara di dalam kabin

masinis (Lu dkk., 2004; Wang dkk., 2006a), refrigerator tenaga surya

untuk gedung (Lemmini dan Errougani, 2005), pendingin air (Liu dkk.,

2005), dan pembuat es (ice maker) untuk kapal nelayan (Wang dkk.,

2006b).


Refrigerasi Efek Magnetokalorik

Efek magnetokalorik, yang merupakan sifat intrinsik seluruh material

magnetik, menyebabkan material yang bersifat magnetik akan membuang

panas dan tingkat entropi magnetiknya turun pada saat dikenai medan

magnet secara isotermal. Efek yang berkebalikan akan terjadi manakala

medan magnet dihilangkan. Dengan demikian, efek magnetokalorik ini

bisa digunakan untuk mendinginkan suatu zat. Prinsip ini telah digunakan

dalam refrigerasi kriogenik sejak tahun 1930-an (Yu dkk., 2003).

Refrigerasi magnetik dipandang sebagai teknologi hijau (green

technology) yang memiliki potensi untuk menggantikan siklus

konvensional kompresi uap. Efisiensi refrigerasi magnetik bisa mencapai

30 - 60% terhadap siklus Carnot, sedangkan siklus kompresi uap hanya

mencapai 5 - 10% terhadap siklus Carnot (Yu dkk., 2003). Oleh karena

itu, refrigerasi magnetik diperkirakan memiliki potensi yang bagus di masa

mendatang.

Siklus dasar refrigerasi magnetik adalah siklus Carnot magnetik, siklus

Stirling magnetik, siklus Ericcson magnetik, dan siklus Brayton magnetik.

Mekanisme kerja siklus refrigerasi magnetik, misalnya siklus Ericcson

magnetik, dijelaskan di bawah ini (lihat juga Gambar 6).

1. Proses magnetisasi isothermal (A-B). Pada saat terjadi kenaikan

medan magnet (dari H0 ke H1), panas dipindahkan dari Refrigerant

magnetik ke fluida regenerator untuk menjaga Refrigerant dalam

keadaan isotermal. Note: yang dimaksud dengan Refrigerant

adalah material magnetik itu sendiri.

2. Proses pendinginan pada medan-konstan (B-C). Pada keadaan

medan magnet konstan (H1), panas dipindahkan dari Refrigerant

magnetik ke fluida regenerator.


3. Proses demagnetisasi isotermal (C-D). Pada saat medan magnet

diturunkan (dari H1 ke H0), panas diserap dari fluida regenerator ke

Refrigerant magnetik untuk menjaga kondisi isotermal pada

Refrigerant.

4. Proses pemanasan pada medan-konstan (D-A). Temperatur akhir

Refrigerant magnetik kembali ke kondisi semula (A).

Gambar 3 Diagram siklus Ericcson magnetik. Pada gambar tersebut, S

dan T masing-masing adalah entropi dan temperatur.

Beberapa peneliti mengeksplorasi kemungkinan penggunaan refrigerasi

magnetik sebagai pengganti sistem refrigerasi konvensional. Pada 1976,

di Lewis Research Center of American National Aeronautics and Space

Administration, Brown menggunakan logam tanah jarang (rare-earth

metal) gadolinium (Gd) sebagai Refrigerant magnetik untuk refrigerasi

pada temperatur ruang (Yu dkk., 2003). Dengan menambahkan berbagai

variasi silika dan germanium ke latis (lattice) kristal gadolinium, Vitalij

Pecharsky dan Karl Gschneidner dari the Ames Laboratory di Iowa State

University menemukan jenis material baru yang bisa mendinginkan dua

hingga enam kali lebih banyak dalam siklus magnetik tunggal, yang berarti

bahwa mesin refrigerasi ini bisa menggunakan medan magnet yang lebih

lemah atau material yang lebih kecil (Glanz, 1998).


Dengan memadukan Refrigerant magnetik Gd5Ge2Si2 dan sejumlah kecil

besi, Provenzano dkk. (2004) melaporkan bahwa mereka bisa

mengurangi kehilangan histerisis (yang menyebabkan Refrigerant

magnetik kurang efisien) hingga 90%. Selain menggunakan paduan

berbasiskan gadolinium, Tegus dkk. (2002) menggunakan Refrigerant

magnetik berbasiskan logam transisi, MnFeP0.45,As0.55, untuk

refrigerasi pada temperatur ruang dengan hasil refrigerasi yang secara

signifikan lebih besar dibandingkan dengan Gd5Ge2Si2. Namun

demikian, saat ini pengembangan refrigerasi magnetik pada temperatur

ruang masih belum matang. Yu dkk. (2003) menekankan bahwa kesulitan

utama dalam pengembangan refrigerasi magnetik adalah:

1. Diperlukannya material magnetik dengan efek magnetokalorik yang

besar,

2. Diperlukannya medan magnet yang kuat, dan

3. Diperlukannya sifat regenerasi dan perpindahan panas yang

istimewa.

III. Evaluasi

1. Tulislahlah persyaratan refrigerant yang harus dipenuhi untuk

pengkondisian udara pada mobil !, kenapa demikian ?

2. Jelaskanlah karakteristik dari refrigerant kelompok HYDROCARBON

REFRIGERANT Sintetis Refrigerant, sebagai berikut :

Chloro Fluoro Carbon, dikenal dengan CFC

Hydro Chloro Fluoro Carbon, dikenal dengan HCFC

Hydro Fluoro Carbon, dikenal dengan HFC

3. Manakah dari jenis refrigerant diatas yang menimbulkan pengrusakan

lingkungan paling besar ? jelaskan jawaban saudara !

4. Sebutkanlah tiga refrigerant alternatif yang dapat digunakan untuk

pengkondisian pada mobil !


5. Apa yang dimaksud dengan istilah-istilah efek rumah kaca, penipisan

lapisan ozon, dan pemanasan global !

IV. Daftar Pustaka

1. Andrizal; Beban Pendingin, FPTK IKIP Padang, Padang 1996

2. Nippondenso Indonesia; Dasar Pengetahuan AC Mobil, ND Inc.,

Jakarta 1994

3. Prihadi Setyo D; Teknik Pendingin, ITB, Bandung

4. Ricky Gunawan; Pengantar Teori Teknik pendingin, P2LPTK, Jakarta

Juli 1988

5. Wiranto Arismunandar; Penyegaran udara, PT.Pratya Paramita, Jakarta

1980

6. Yuli Setyo Indartono, Pengkondisian Udara (AC) (3), http://teknik-

pendingin.blogspot.com


http://teknik-pendingin.blogspot.com/

http://teknik-pendingin.blogspot.com/

Perkuliahan Ke 9 Refrigerant

Documents

Transcript of Perkuliahan Ke 9 Refrigerant