Soal -1. Suatu daur kompresi uap standar menghasilkan 50 kW refrigerasi dengan menggunakan refrigerant R-22, bekerja pada suhu pengembunan 35 o dan suhu penguapan -10 o , hitunglah! a. "ampak "ampak refrige refrigerasi rasi dalam dalam k#$kg. k#$kg. b. %aju pen pendau dauran ran refriger refrigerant ant kg$det. kg$det. &. "a'a 'g dibut dibutuhka uhkann oleh oleh kompreso kompresorr kW d. (oef (oefis isie ienn pres presta tasi si e. %aju alir alir )olume )olume 'g diukur diukur pada pada pipa pipa hisap hisap kompresor kompresor.. f. "a'a "a'a pe perr kW refr refrig iger eras asii g. Suhu Suhu buang buang pa pada da komp kompres resor or
ja*ab! 1 "ari table +-, +- diperoleh ! h 1/01, k#$kg, h 2/35,2 k#$kg, h 3h/2/3,1 k#$kg. a. "ampak "ampak refri refrige geras rasi i h 1 - h/ /01, - 2/3,1 k#$kg 15,5 k#$kg b. %aju pendauran pendauran refrigerant,dihit refrigerant,dihitung ung dengan dengan membagi membagi kapasitas kapasitas refrigerasi refrigerasi dengan dampak refrigerasi! %aju alir
.
&. "a'a 'ang 'ang dibutuhkan dibutuhkan oleh kompresor adalah kerja kompresor kompresor per kilogram kilogram dikalikan dengan laju aliran refrigerant.
"a'a kompresor
k#$kg 10, kW
d. (oefisien prestasi adalah laju pendinginan dibagi dengan da'a kompresor (oefisien prestasi e. %aju aliran pada sesi masuk kompresor memerlukan data )olume spesifik refrigerant pada titik 1, "ari table +- atau gambar +-/, nilai ini 0,05/ m 3$kg, sehingga! %aju aliran )olume
0,05/ m 3$kg 20, %$det
f. "a'a kompresor perkilo*att refrigerasi'g merupakan kebalikan dari koefisien prestasi "a'a Refrigerasi g. Suhu buang kompresor adalah suhu uap panas lanjut pada titik 2, dari +- / diperoleh 5 o
Soal-2. Apabila suatu daur kompresi uap standar menggunakan Refrigeran R-22, suhu penguapan -5 o C, dan suhu pengembunan 30 oC, gambarkan daur tersebut pada koordinat Tekanan dan entalpi da hitung a. !er"a !ompresi # k$%kg& b. 'ampak Rerigerasik #$%kg& (. 'an !alor )ang dilepaskan pada kondensor # k$%kg& d. !oefisien prestasi
Soal-3 Suatu sistim )ang menggunkan refrigerant 22 mempun)ai kapasitas refrigerasi *0 k+, 'aur tersebut merupakan daur kompresi uap standar )ang suhu penguapann)a -* oC dan suhu pengembunann)a 2 oC a. Tentukan la"u alir oleme refrigerant # m 3 %detik&.pada saluran masuk kompresor b. itung da)a )ang diperlukan kompresor
( . /ada sesi masuk kompresor, berapa fraksi dalam (ampuran )ang men)atakan basis massa dan olume
Soal-. Suatu mesin pendingin )ang menggunakan amonia sebagai refrigeran beker"a pada suhu pengembunan 30 oC dan suhu penguapan -20 oC. $ika ter"adi siklus ideal, tentukan a. efek pendinginan b. la"u aliran massa amonia #dalam kg%menit per ton pendinginan& (. langkah piston per menit per ton pendinginan d. kebutuhan tenaga #p& per ton pendinginan
e. C1/ f. panas )ang dilepaskan dari kondensor per menit per ton pendinginan .
Soal -5. Suatu sistem pembekuan pangan membutuhkan kapasitas sebesar 20 ton pendinginan pada suhu e)aporator -35 o dan suhu kondensor 22 o. Refrigeran 'ang digunakan adalah reon 22 dan mengalami pendinginan lanjut sebesar 3 o saat keluar dari kondensor serta pemanasan lanjut sebesar / o saat keluar dari e)aporator. 4roses kompresi 'ang terjadi adalah isentropik. (ompresor 'ang digunakan mempun'ai silinder dengan stroke sama dengan bore dan bekerja pada 1500 rpm. entukan ! a. efek pendinginan b. laju aliran massa refrigeran per menit &. langkah piston teoritik per menit d. tenaga teoritik 6p e. 74 f. panas 'ang dilepas dari kondensor Soal -. Sebuah sistem pendingin dengan siklus kompresi uap standar 'ang menggunakan refrigeran tipe R-22 diketahui mempun'ai suhu kondensasi 35 o . +pabila setelah melalui katup ekspansi tekanann'a turun sebesar 833./5 k4a, dan jika diketahui laju aliran refrigeran sebesar 0.315 kg$s tentukan! a. Suhu proses e)aporasi b. (ebutuhan da'a kompresi dan kapasitas refrigerasi 'ang dihasilkan dalam kW. &. 74 dari sistem Soal-.Sebuah sistem pendingin dengan siklus kompresi uap standar 'ang menggunakan refrigeran tipe amonia diketahui beroperasi pada suhu kondensasi 3/ o dan suhu e)aporasi -30 o. #ika diketahui laju aliran refrigeran sebesar 0.3 kg$s, dan diasumsikan bah*a kompresor bekerja se&ara adiabatik, tentukan!
a. b. &. d. e.
(apasitas refrigerasi 'ang dihasilkan ekanan hisap dan tekanan buang kompresor Suhu refrigeran 'ang keluar dari kompresor (ebutuhan da'a kompresi. 74
Soal . Suatu mesin pendingin kompresi uap dengan refrigeran R-22 beroperasi pada suhu e)aporasi 920 o dan suhu kondensasi 35 o. 1. entukan suhu refrigeran 'ang memasuki kondensor 2. entukan debit aliran 'ang diperlukan untuk mendapatkan kapasitas pendinginan 2 ton refrigerasi 1 ton ref.135 W. 3. 6itung 74 mesin tersebut
Soal -8. 6itunglah da'a 'ang diperlukan untuk menekan 1,2 kg$det amonia dari keadaan uap jenuh,bertekanan 0 k4a menjadi 1000 k4a. a. "engan kompresi satu tingkat. b. "engan kompresi dua tingkat 'ang dilengkapi dengan inter&ooling oleh &airan refrigerant bertekanan 300 k4a. #a*ab-8. (eseimbangan kalor ! h 4S2 h2 + h
W31 k#$kg:1,2 kg$s15k#$kgW /1/50 k#$kg (eseimbangan massa! W :1.2 W / ; Sehingga W / 1,3/ kg$s
Gambar keseimbangan kalor dan massa di intercooler
(euntungan selanjutn'a dari inter&ooling dengan amoniaadalah suhu buangdis&harge temperature dari kompresor tingkat tinggi akan diturunkan dari 1/ o, pada suhu di titik 3 'g didasarkan pada kompresi isentropi&, hingga o. Suhu buang 'g lebih rendah memungkinkan pelumasan lebih baik dan me'ebabkan umur kompresor lebih panjang.
Perbadingan kompresi ammonia dengan dan tanpa intercooling
h2 -h6, k$%kg h3-h2 , k$%kg h5 -h, k$%kg 8a"u alir,kg%s 6-2 2 ke 3 ke 5 !ebutuhan da)a k+, 6ke 2 2ke 3 ke 5 total
Tanpa inter (ooling.proses 6-2 dan 2-3 65** - 660 6*00 - 65** 7777 6,2 6,2 7777. 263,
25, 7777 *
'gn inter (ooling proses 6-2,2- dan -5 65**-660 62*-650 6,2
6,3 263,
239, 53,2
Soal -10. =andingkan suatu kompresi 3,5 kg$det refrigerant 22 dari uap jenuh bertekanan 100 k4a menjadi 1000 k4a. a. "engan kompresi satu tingkat dan b. (ompresi dua tingkat dengan inter&ooling pada 300 k4a, menggunkan refrigerant &air.#a*ab.
Perbadingan antara kompresi refrigerant 22 dengan dan tanpa intercooling
h2 -h6, k$%kg h3-h2 , k$%kg h5 -h, k$%kg 8a"u alir,kg%s 6-2 2 ke 3 ke 5 !ebutuhan da)a k+, 6ke 2 2ke 3 ke 5 total
Tanpa inter (ooling.proses 6-2 dan 2-3 6-3*: 9-6 777. 3,5
'gn inter (ooling proses 6-2,2- dan -5
3,5 7777. 606,5
665,5 7777 26:
(anan pertengahan untuk da'a total minimum adalah! 4i>4s.4d dimana ! 4i tekanan inter &ooler (pa 4s! ekanan hisap kompresor tingkat rendah,k4a 4d! ekanan buang kompresor
6-3*: 30-399 3,5
3,: 606,5
665,9 26:,
4erbadingan kompresi ammonia dengan dan tanpa inter&ooling
h2 -h6, k$%kg h3-h2 , k$%kg h5 -h, k$%kg 8a"u alir,kg%s 6-2 2 ke 3 ke 5 !ebutuhan da)a k+, 6ke 2 2ke 3 ke 5 total
Tanpa inter (ooling.proses 6-2 dan 2-3 65**-660 6*00-65** 7777 6,2 6,2 7777. 263,
25, 7777 *
'gn inter (ooling proses 6-2,2- dan -5 65**-660 62*-650 6,2
6,3 263,
239, 53,2
Soal-11. "ua kompresor satu e)aporator 6itunglah da'a 'ang dibutuhkan oleh kedua kompresor dalam sistim amaonia 'ang mela'ani 250 kW e)aporator pada suhu 925 o.Sistim ini mengunakan dua tingkat kompresi dengan inter &ooling dan pemisah gas &etus. Suhu pengembunan 35 o #a*ab -10 =uat gambar
ekanan menengah untuk ekonomis 'g optimum dapat dihitung berdasarkan persamaan! 4i>4s.4d dimana ! 4s! ekanan hisap kompresor tingkat rendah,tekanan jenuh pada -25 o 152 k4a 4d! ekanan buang kompresortekanan jenuh pada 35 o1352 k4a 4i ! ekanan inter &ooler (pa 4 i>152 ?1352/53 k4a. Sekarang men&ari titik2 entalpi pada semua titik dapat diketahui dari table +-3 dan gbr +1! h1hg pada -25 o 1/30 k#$kg h2h pada /53 k4a setelah kompresi isentropi&153 k#$kg h3hg pada /53 k4a 1/3 k#$kg h/h pada 1352 k4a setelah kompresi isentropi& 120 k#$kg h5hf pada 35 o 3 k#$kg, h 5h hhf pada /53 k4a 202 k#$kg, h h Selanjutn'a, %aju aliran masa melalui kompresor , dihitung dengan menggunakan keseimbangan kalor dan massa.
(eseimbangan kalor disekitar e)aporator; + 6 #h6-h* & 250 k+ W 1
250 kW
(1430
202) kJ/kg
0,204 kg/det
+ 6+ 2 + : + *
(eseimbangan kalor dan massa disekitar inter &ooler W2h2:WhWh:W3h3 WW3 dan W W2 0,20/1533:W 330,20/202 :W 31/3 W3 0,255 kg$det "a'a tingkat rendah * 2h2-h1 0,20/ kg$det 153-1/30 k#$kg 28,2 kW "a'a ingkat tinggi *3h/-h3 0,255 kg$det 120-1/3k#$kg /0 kW "a'a otal 28,2 : /0 8,2 kW (ebutuhan da'a ini dapat dibandingkan dengan sistim kompresor tunggal 'ang menghasilkan refrigerasi 250 kW pada suhu -25 o dengan suhu pengembunan 30 o
, maka gambar diagram tekanan dan entalpi
"imana h11/30 k#$kg, h 2 15 k#$kg, h 3h/ 3 k#$kg W1h1-h/ 250 kW W1
250 kW
(1430
366) kJ/kg
0,235 kg/det
Daya
W1 (h 2
h1 )
0,235 kg/det(176 5
78,7 kW
1430) kJ/kg
#adi sistim kompresor dua tingkat membutuhkan da'a 8,2 kW, lebih sedikit dari sistim satu kompresor , kW 12 @.
Soal-12 "ua kompresor dua e)aporator. 4ada sistim ammonia, satu e)aporator diperlukan untuk 10 kW refrigerasi pada suhu -30 o, dan e)aporator 'ang lain 200 kW pada suhu 5 o. Sistim ini menggunakan dua tingkat dengan inter&ooling dan ditata seperti gambar. Suhu pengembunan /0 o. 6itunglah da'a 'ang dibutuhkan kompresorA
#a*ab! "ari gambar kita dapat men&ari ! h1hg pada -30 o 1/23 k#$kg h2h pada 51 k4a setelah kompresi isentropi& 130 k#$kg h3hg pada 5 o 1/ k#$kg h/h pada 155 k4a setelah kompresi isentropi& 125 k#$kg h5hf pada /0 o 380, k#$kg , h h5 hhf pada 5 o 223 k#$kg , h h %aju alir masa, W1 (h1 W1 W7
h7 )
180 kW
180 kW
(1423
W8
223) kJ/kg
W2
W1
0,150 kg/det
0,150 kg/det
(eseimbangan kalor ! 3 3
W5h5:300kW:W 2h2W3h3:Wh
5 Eaporator 5o!
(eseimbangan massa!
200 k"
$
2
# intercooler
W2W0,150 kg$det
Sehingga! 380, W3:200:0,1501301/W3:0,150223 W30,32 kg$det "a'a 'ang diperlukan oleh kompresor! "a'a tingkat rendah 0,150130-1/2331,1 kW "a'a tingkat tinggi 0,32125-1/0,/ kW otal da'a 31,1 kW:0,/ kW81,5 kW =ila atu kompresor mela'ani masing-masing )aporator pada kompresi tingkat tunggal, makakebutuhan da'a untuk dua &ompresor adalah sbb! +liran melalui e)aporator suhu rendah 180 kW (h 1
h6 )
180 kW
(1423 390,6) kJ/kg
0,174 kg/det
+liran melalui e)aporator suhutinggi 200 kW (h 3
h6 )
180 kW
(1467 390,6) kJ/kg
0,186 kg/det
Sehingga ! da'a untuk sistim suhu rendah 0,1/115-1/23 ,2 kW "a'a untk sistim suhu tinggi 0,1125-1/28,/ kW otal da'a ,2 kW: 28,/ kW 8, kW
