Term

odin

am

ika II FS

T U

SD

Jogja

TERMODINAMIKA IISemester Genap

TA 2007/2008

TERMODINAMIKA IISemester Genap

TA 2007/2008

Term

odin

am

ika II FS

T U

SD

Jogja

(A Simple Vapor-Compression Refrigeration Cycle)(A Simple Vapor-Compression Refrigeration Cycle)

Refrigerated Space

QL

Environment

QH

Win

Condenser

Expansion Valve

Compressor

Evaporator

1. Compressor: mengkompresi uap menjadi uap bertekanan tinggi

2. Condenser: mengembunkan uap tekanan tinggi menjadi cairan tekanan tinggi

3. Katup ekspansi (Expansion Valve) : menurunkan tekanan cairan menjadi bertekanan rendah

4. Evaporator: menerima kalor dari medium bersuhu rendah terjadi penguapan

Siklus Kompresi Uap Ideal

Mempunyai 4 komponen dan 4 proses.

Term

odin

am

ika II FS

T U

SD

Jogja

Refrigerated Space

QL

Evaporator

Environment

QH

Condenser

3

T-s Diagram

CompressorWin

2

1

Expansion Valve

4

Sketsa Alat

T

s

P2

P1

Win

4

3

1

2

QL

QH

Process 1-2 1-2 Isentropic Compression Process, Isentropic Compression Process, s=consts=const..: Compressor, sat.vap superheat vapor Process 1-2 1-2 Isentropic Compression Process, Isentropic Compression Process, s=consts=const..: Compressor, sat.vap superheat vapor

Process 2-3 2-3 P = constP = const. Heat Rejection Process. Heat Rejection Process: Condenser, superheat vapor sat.liquid Process 2-3 2-3 P = constP = const. Heat Rejection Process. Heat Rejection Process: Condenser, superheat vapor sat.liquid

Process 3-4 3-4 Throttling Process, Throttling Process, h=consth=const..: Expansion Valve, sat. liquid mixture Process 3-4 3-4 Throttling Process, Throttling Process, h=consth=const..: Expansion Valve, sat. liquid mixture

Process 4-1 4-1 P = constP = const. Heat Addition Process . Heat Addition Process : Evaporator, Mixture sat. vapor Process 4-1 4-1 P = constP = const. Heat Addition Process . Heat Addition Process : Evaporator, Mixture sat. vapor

4 – Proses Pada Siklus Kompresi Uap Ideal 4 – Proses Pada Siklus Kompresi Uap Ideal

Refrigerated Space

QL

Evaporator

Environment

QH

Condenser

3

CompressorWin

2

1

Expansion Valve

4

Term

odin

am

ika II FS

T U

SD

Jogja

T-s Diagram

T

s

P2

P1

Win

4

3

1

2

QL

QH

P

h

P2

P1

P-h Diagram

QL

QH3

Win

1

2

4

h4= h3 h1 h2

P-h Diagram

Term

odin

am

ika II FS

T U

SD

Jogja

QH

Wi

n

Condenser

Expansion Valve

Compressor

Evaporator

0 oC

-20 oC

30 oC 80 oC

Heating at 20 oC

Out dooe space

QL

-10 oC

Air Conditioned, 25oC

QL

Environment

QH

Win

Condenser

Expansion Valve

Compressor

Evaporator 15 oC10 oC

50 oC80 oC

40 oC

Pendinginan rumah dengan AC (air-

conditioner)

Pemanasan Rumah dengan Heat Pump

Term

odin

am

ika II FS

T U

SD

Jogja

KOMPONEN DARI MESIN REFRIGERASI

Merupakan sebuah alat penukar kalor dimana refrijeren melepas kalor ke medium pendingin seperti air atau udara.

Refrijeren yang berada pada keadaan uap superpanas melepas kalor sehingga berubah menjadi cair (liquid refrigerant)

CONDENSERCONDENSER

Term

odin

am

ika II FS

T U

SD

Jogja

Refrijeren berekspansi sehingga tekanannya turun.

Keadaan Refrijeren berubah dari liquid menjadi campuran cair jenuh dan uap (a saturated liquid-vapor mixture)

EXPANSION VALVEEXPANSION VALVE

KOMPONEN DARI MESIN REFRIGERASI

Term

odin

am

ika II FS

T U

SD

Jogja

KOMPONEN DARI MESIN REFRIGERASI

Merupakan sebuah alat penukar kalor dimana refrijeren menyerap kalor dari benda yang didinginkan (ruang pendingin).

Refrijeren yang berada pada keadaan campuran cair jenuh & uap menyerap kalor sehingga berubah menjadi uap

EVAPORATOREVAPORATOR

Term

odin

am

ika II FS

T U

SD

Jogja

KOMPONEN DARI MESIN REFRIGERASI

Merupakan sebuah alat untuk menaikkan tekanan dan temperatur refrijeren dari tekanan dan temperatur rendah menjadi tekanan dan temperatur tinggi.

Temperatur Refrijeren menjadi lebih tinggi dari temperatur medium pendingin (lingkungan) sehingga kalor yang diserap di evaporator dapat dibuang

COMPRESSORCOMPRESSOR

Term

odin

am

ika II FS

T U

SD

Jogja

Analisis Mesin RefrigerasiAnalisis Mesin Refrigerasi

Hukum I termodinamika : ???

Clossed System

Q - W = U + KE + PE Q - W = 0 cyclic process

QH - QL = Win

COP = output yang diinginkan

input yang dibutuhkan =

Q

W L

net, inR

COP = Q

Q Q =

1

1

L

H LR

H

L

Q

Q

Term

odin

am

ika II FS

T U

SD

Jogja

Analisis Mesin RefrigerasiAnalisis Mesin Refrigerasi

Hukum I termodinamika : ???

Open System

12h m = hWQ in 12h m = hWin 0

Term

odin

am

ika II FS

T U

SD

Jogja

Analisis Mesin RefrigerasiAnalisis Mesin Refrigerasi

Hukum I termodinamika : ???

Open System

23h m = hWQH 23h m = hQH 0

Term

odin

am

ika II FS

T U

SD

Jogja

Analisis Mesin RefrigerasiAnalisis Mesin Refrigerasi

Hukum I termodinamika : ???

Open System

34h m = hWQ 34 =h h

0 0

Term

odin

am

ika II FS

T U

SD

Jogja

Analisis Mesin RefrigerasiAnalisis Mesin Refrigerasi

Hukum I termodinamika : ???

Open System

41h m = hWQL 41h m = hQL 0

Term

odin

am

ika II FS

T U

SD

Jogja

CONTOHCONTOH

Sebuah refrigerator menggunakan fluida kerja R-134a dan beroperasi dengan siklus kompresi uap ideal antara 0,14 MPa dan 0,8 MPa. Laju aliran massa refrigerant 0,05 kg/s. a. Gambarkan siklusnya dalam diagram T-s dan P-h.b. Hitung laju perpindahan kalor dari ruang pendinginc. Hitung daya kompresord. Hitung kalor yang dibuang ke lingkungane. Hitung COP – nya.

Term

odin

am

ika II FS

T U

SD

Jogja

T-s DiagramT

s

P2

P1

Win

4

3

1

2

QL

QH

0.8 MPa

0.14 MPa

R-134a Property Table

State 1 sat. vap. @ P1 = 0.14 MPa → h1 = hg@0,14 MPa = 236,04 kJ/kg, s1 = sg@0,14 MPa = 0.9322 kJ/kg-K

State 2 P2 = 0.8 MPa and s2 = s1 = 0.9322 kJ/kg-K,

h2 = 272,05 kJ/kg (interpolasi)

State 3 sat.liq. @ P3 = P2= 0.8 MPa, h3 = hf@P3 = 93,42 kJ/kg

State 4 h4 = h3 = 93,42 kJ/kg (Throttling Process)

mdot = 0.05 kg/sRefrigerated

Space

QL

Evaporator

Environment

QH

Condenser3

CompressorWin

1

Expansion Valve

2

4

PENYELESAIAN

Term

odin

am

ika II FS

T U

SD

Jogja

96.380,1

13,7 COP (e)

93,893,42-272,05 0,05 ,

0 wCondenser, (d)

80.1236,04-272,05 0,05

0 q ,Compressor (c)

13,793,42-236,04 0,05

0 w,Evaporator (b)

32,

12

41,

kW

kW

W

Q

kWhhm Q

kWhhm W

kWhhm Q

in

L

outH

in

inL

QH

Condenser

23

Win

1

2

Compressor

QL

Evaporator

4 1

PENYELESAIAN

Term

odin

am

ika II FS

T U

SD

Jogja

P

h

P2

P1

P-h Diagram

QL

QH

Win

1

23

4

h4= h3h1 h2

Cara lain dengan diagram P-h

Term

odin

am

ika II FS

T U

SD

Jogja

1

23

4

h1h4 = h3 h2

Term

odin

am

ika II FS

T U

SD

Jogja

PRPRSebuah refrigerator menggunakan fluida kerja HFC 134a dan

beroperasi dengan siklus kompresi uap ideal antara 0,14 MPa dan 0,9 MPa. Laju aliran massa refrigerant 0,05 kg/s. a. Gambarkan siklusnya dalam diagram T-s dan P-h.b. Hitung laju perpindahan kalor dari ruang pendinginc. Hitung daya kompresord. Hitung kalor yang dibuang ke lingkungane. Hitung COP – nya.

Kerjakan dengan dua cara yaitu :1. Menggunakan Tabel sifat-sifat HFC 134a 2. Menggunakan P-h diagram HFC 134a