Anggota kelompok :
Febrian Mermaliandi (03111003017)Septyana Asih (03111003041)Taufik Basri (03111003059)Andre Tiofami (03111003073)Annisa Nurul Badriyah (03111003075)
Termodinamika II BAB 9
REFRIGERASI DAN LIKUIFAKSI
Sebuah mesin kalor bekerja dengan cara
memindahkan energi dari daerah yang
lebih panas ke daerah yang lebih dingin
dan dalam prosesnya mengubah
sebagian energi menjadi energi mekanis
Refrigerator carnot
Ukuran efektivitas suatu refrigerasi
dinyatakan dengan “coefficient of
performance / c o p ” atau simbul,
didefinisikan sebagai berikut:
Diagram dan Komponen Utama Refrigerator Carnot
Siklus refrigerasi kompresi-uap ideal
merupakan kebalikan siklus Carnot, di mana
fluida kerja (disebut juga refrigeran) harus
menguap seluruhnya sebelum dikompresi
pada kompresor, sehingga turbin digantikan
peranannya oleh katup ekspansi (bisa berupa
katup throttle atau pun pipa kapiler).
Siklus Compressi Uap
Siklus Kompresi Uap
Siklus refrigerasi kompresi memiliki keuntungan bagi fluida
bertekanan tinggi pada suhu tertentu yang cenderung menjadi
lebih dingin jika dibiarkan mengembang. Jika perubahan tekanan
cukup tinggi, maka gas yang ditekan akan menjadi lebih panas
daripada sumber dingin diluar dan gas yang mengembang akan
menjadi lebih dingin daripada suhu dingin yang dikehendaki.
Dalam hal ini, fluida digunakan untuk mendinginkan lingkungan
bersuhu rendah dan membuang panas ke lingkungan yang
bersuhu tinggi
Pemilihan Refrigeran
Kelompok refrigeran:
Refrigeran halokarbon
Refrigeran senyawa organik ‘cyclic’
Refrigeran azeotrop
Refrigeran organik
Refrigeran senyawa organik tak jenuh
Sifat-Sifat Refrigeran:
Tekanan penguapan harus cukup tinggi Tekanan pengembunan yang tidak terlampau tinggi Kalor laten penguapan yang harus tinggi Volume spesifik yang cukup kecil Koefisien prestasi harus tinggi Konduktivitas termal yang harus tinggi Viskositas rendah dalam fase cair maupun gas Konstanta dielektrika kecil, tahanan listrik besar,
serta tidak menyebabkan korosi Stabil dan tidak bereaksi dengan material yang
dipakai Tidak beracun dan berbau merangsang Tidak mudah terbakar dan meledak
Siklus refrigerasi absorpsi adalah proses
refrigerasi yang memanfaatkan dua jenis fluida
dan sejumlah kecil masukan kalor, bukan
masukan listrik seperti di sistem refrigerasi
kompresi uap yang lebih sering dikenal.
REFRIGERASI ABSORBSI
Refrigerasi absorpsi satu tahap (Single-
effect)
Siklus absorpsi dua-tahap (Double-effect)
Keuntungan menggunakan sistem absorpsi dibanding sistem kompresi:
1. Hanya refrigeran dan absorban yang bergerak,
sehingga operasi siklus tenang dan tahan lama
2. Sistem absorpsi biasanya didesain untuk
menggunakan uap, baik pada temperatur tinggi, maupun
temperatur rendah
ABSORPSI VS. KOMPRESI
Pompa kalor pada dasarnya adalah sebuah
refrigerator yang digunakan untuk memompa
panas dari tandon dingin ke tandon panas.
Tandon panas merupakan sistem ideal dengan
kapasitor panas yang demikian besar
sehingga dapat menyerap atau memberikan
panas tanpa perubahan temperatur yang
berarti
Pompa Kalor
Package heat pump
Double bundle condensor
Desentriliset heat pump
Pompa kalor industri
Jenis-jenis pompa kalor:
Contoh Soal
Sebuah rumah mempunyai alat pemanas, di musim dingin memerlukan
kerja 30 kJ s-1 dan bila fungsi pendingin di musim panas diperlukan kerja 60
kJ s-1. Anggaplah alat ini dipasang untuk menjaga temperatur didalam
rumah pada 20 0C di musim dingin dan 25 0C di musim panas. Dibutuhkan
sirkulasi refrigeran melalui interior exchanger coil pada 30 0C di musim
dingin dan 5 0C di musim panas. Coil bawah tanah menyediakan sumber
panas di musim dingin dan menyimpan/menampung panas di musim panas.
Temperatur ground selama setahun adalah 15 0C , karakteristik perpindahan
panas coil megharuskan temperatur refrigeran 10 0C di musim dingin, dan
25 0C di musim panas. Berapakah kebutuhan power minimum untuk
pemanasan dimusim dingin dan untuk pendinginan dimusim panas.
Kebutuhan power minimum diberikan dalam heat pump Carnot. Sebagai
pemanas dimusim dingin, koil didalam rumah pada temperatur level
tertinggi TH, maka panas dibutuhkan |QH|=30 kJ s1, lalu persamaan
berikut adalah panas yang diserap koil bawah tanah
kJs-1
Lalu dengan persamaan (9.1),
kJs-1
Sebagai pendingin dimusim panas, |QC| = 60 kJ s-1 dan koil dalam
rumah temperaturnya adalah level temperatur terendah TC ,
kombinasikan persamaan (9.2) dan (9.3) , selesaikan untuk W
kJs-1
Proses likuifaksi digunakan seperti pada:
Propan cair didalam tabung,
Dipakai sebagai bahan bakar untuk keperluan domestik,
Oksigen cair diperlukan untuk roket,
Gas alam yang dicairkan untuk transportasi dilautan,
Nitrogen cair dipakai untuk refrigerasi pada suhu rendah
Proses Likuifaksi
Likuifaksi dihasilkan jika gas didinginkan sampai temperatur pada daerah 2 phase region. Hal ini dapat dicapai dengan beberapa cara ;
Dengan heat exchange pada tekanan tetap
Dengan proses ekpansi (dimana bisa diperoleh
kerja W)
Dengan proses Throttling.
Ketiga cara yaitu : Dengan heat exchange
pada tekanan tetapDengan proses ekpansi
(dimana bisa diperoleh kerja W)
Dengan proses Throttling.
Dijelaskan oleh grafik disamping
Diagram alir 2 proses likuifaksi yang dikenal yaitu Proses Linde dan Proses Claude
Neraca energi pada proses Claude;
m9H9 + m15H15 – m4H4 = Wout
Bila ekspander beroperasi secara adiabatis :
Wout = m12 (H12 – H5)
Selanjutnya, dari neraca massa nya : ,
persamaan energi diatas dibagi dengan m4
menjadi sbb ;
jika didefinisikan : dan
, maka persamaan diatas
diselesaikan untuk z , hasilnya sbb ;
Pada proses Linde ( z = 0 ) , persamaan diatas menjadi :
Table 1. Values of the boiling point Tb (at 760 mm Hg), critical temperature Tc,
and minimum (Lmin) and actual (Lact) work performed in the liquefaction of certain
gases
Gas Tb (°K) TC (°K) L-min (kW-hr/
kg)
Lact (kW-hr/kg)
Nitrogen........ 77.4 126.2 0.220 1.2-1.5
Argon........ 87.3 150.7 0.134 0.8-0.95
Hydrogen .....
..
20.4 33.0 3.31 15-40
Air............ 78.8 132.5 0.205 1.25-1.5
Helium.......... 4.2 5.3 1.93 15-25
Oxygen.........
..
90.2 154.2 0.177 1.2-1.4
Methane........
.....
111.7 191.1 0.307 0.75-1.2
Neon........... 27.1 44.5 0.37 3-4
Propane........
...
231.1 370.0 0.04 ∼0.08
Ethylene........
..
169.4 282.6 0.119 ∼0.3
Tabel boiling point, critical temperature, L minimum dan L act
Top Related