Siklus Mesin Pendingin

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin VII.2. TEORI DASAR A. Sejarah Mesin Pendingin Sejarah

teknik

pendinginan

berkembang

sejalan

dengan

perkembangan peradaban manusia di wilayah sub-tropik. Secara alamiah, manusia yang tinggal di wilayah sub-tropik menyadari bahwa bahan pangan yang mudah rusak ternyata dapat disimpan lebih lama dan lebih baik pada saat musim dingin dibandingkan dengan pada saat musim panas. Kesadaran inilah yang memandu manusia pada saat itu mulai memanfaatkan “es alam” untuk memperpanjang masa simpan bahan pangan yang mudah rusak. Penggunaan es alam ini bahkan masih dilakukan hingga abad ke-20, dan bahkan menurut catatan IIR (Intenational Institute of Refrigeration) hingga awal abad ke-20 penggunaan es alam masih lebih banyak dibandingkan “es buatan”. Es alam adalah es yang dihasilkan tanpa peralatan refrigerasi, baik yang diperoleh dari sungai atau danau yang membeku pada musim dingin atau yang sengaja dibekukan secara alamiah akibat radiasi termal dari permukaan air ke langit. Di wilayah dengan kelembaban udara yang rendah, seperti Timur Tengah, sejarah pendinginan dimulai dengan pendinginan evaporatif, yaitu dengan menggantungkan tikar basah di depan pintu yang terbuka untuk mengurangi panasnya udara dalam ruangan. Pada abad ke-15, Leonardo da Vinci telah merancang suatu mesin pendingin evaporatif ukuran besar. Konon, mesin ini dipersembahkan untuk Beatrice d‟Este, istri Duke of Milan (Pita, 1981). Mesin ini mempunyai roda besar, yang diletakkan di luar istana, dan digerakkan oleh air (sekali-sekali dibantu oleh budak) dengan katup-katup yang terbuka-tutup secara otomatis untuk menarik udara ke dalam drum di tengah roda. Udara yang telah dibersihkan di dalam roda dipaksa keluar melalui pipa kecil dan dialirkan ke dalam ruangan

Gambar :Mesin pendingin evaporatif rancangan Leonardo da Vinci (Pita, 1981) Sumber : http://muchlis88.blogspot.com/2011_01_01_archive.html

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin Perkembangan teknik pendinginan selanjutnya masih terjadi secara tidak sengaja, yaitu penggunaan larutan air-garam untuk mendapatkan suhu yang lebih rendah. Menurut catatan Ibn Abi Usaibia, seorang penulis Arab, penggunaan larutan air-garam ini sudah dilakukan di India sekitar abad ke-4. Garam yang digunakan pada larutan tersebut adalah potasium nitrat, sebagaimana dicatat oleh seorang dokter Italia bernama Zimara pada tahun 1530 dan dokter Spanyol bernama Blas Villafranca pada tahun 1550. Fenomena pencampuran garam pada salju untuk mendapatkan suhu lebih rendah baru dapat dijelaskan oleh Battista Porta pada tahun 1589 dan Trancredo pada tahun 1607.

Gambar :Robert Boyle Sumber: : http://web.ipb.ac.id/~tepfteta/elearning/media/Teknik%20Pendinginan/bab1.php

Teknik pendinginan mulai berkembang secara ilmiah sejak abad ke-17, dimulai dari penelitian tentang pemantulan melalui efek panas dan dingin yang dilakukan oleh Robert Boyle (1627-1691) di Inggris dan Mikhail Lomonossov (1711-1765) di Rusia. Selanjutnya, penelitian

mengenai

termometri

yang

dimulai

oleh

Galileo

dikembangkan kembali oleh Guillaume Amontons (1663-1705) di Perancis, Isaac Newton (1642-1727) di Inggris, Daniel Fahrenheit (1686-1736) orang German yang bekerja di Inggris dan Belanda, René de Réaumur (1683-1757) di Perancis dan Anders Celsius (17011744) di Swedia. Tiga ilmuwan yang disebutkan terakhir merupakan penemu sistem skala pengukuran suhu, dan masing-masing namanya diabadikan pada sistem skala tersebut yaitu Fahrenheit, Reaumur dan Celsius.

Setelah Anders Celsius menemukan termometer skala

centesimal pada tahun 1742 di Swedia, disepakati bahwa sistem skala yang digunakan pada Sistem Internasional adalah Celsius.

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin Pada

awal

abad

ke-18,

William

Cullen (1710-1790)

menemukan terjadinya penurunan suhu pada saat ethyl ether menguap. Cullen, bahkan, pada tahun 1755 berhasil mendapatkan sedikit es dengan cara menguapkan air di labu uap. Murid dan penerus Cullen, yaitu seorang Scotland yang bernama Joseph Black (17281799) berhasil menjelaskan pengertian panas dan suhu, sehingga sering dianggap sebagai penemu kalorimetri. Bidang ini akhirnya dikembangkan dengan sangat baik oleh para ilmuwan Perancis, seperti Pierre Simon de Laplace (1749-1827), Pierre Dulong (17851838), Alexis Petit (1791-1820), Nicolas Clément-Desormes (17781841) dan Victor Regnault (1810-1878). B. Siklus Refrigerasi Kompresi Uap Ideal 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).

Gambar : Siklus Refrigerasi kompresi uap Ideal Sumber : http://soleno.multiply.com/journal/item/25/Analisa_Siklus_Kompresi_Uap_Ideal

Garis

besar

siklus

kompresi

uap

adalah

sebagai

berikut:

4-1 Proses penyerapan kalor pada tekanan konstan oleh evaporator 1-2 Proses kompresi isentropis oleh kompresor 2-3 Proses pelepasan kalor pada tekanan konstan oleh kondensor 3-4 Proses penurunan tekanan pada entalpi konstan oleh katup ekspansi

Fluida kerja yang digunakan selama siklus kompresi uap disebut refrigerant.Fluida

ini

mudah

menguap,mengembun,

dan

dapat

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin dimampatkan. Pada tekanan evaporasi yang konstan, refrigeran cair (state4) yang dingin menyerap kalor dari refrigerated space atau ruangan yang dikondisikan oleh AC sehingga fasanya berubah menjadi uap jenuh (state1) . Uap ini dimampatkan oleh kompresor sehingga tekanannnya naik dari tekanan evaporator menjadi tekanan kondensor. Pemampatan ini juga mengakibatkan kenaikan temperatur dan fasa refrigeran pada keluaran kompresor menjadi uap super panas (state 2).Uap yang sangat panas ini didinginkan di dalam kondensor pada tekanan yang konstan sehingga fasanya menjadi cair jenuh ( state3). Oleh katup ekspansi tekanan cairan diturunkan dari tekanan kondensor kembali ke tekanan evaporator(state 4).Penurunan tekanan ini berlangsung pada entalpi yang konstan. C. Siklus Refrigerasi Kompresi Uap Aktual Siklus kompresi uap yang sebenarnya (aktual) berbeda dari siklus standar (teoritis). Perbedaan ini muncul karena adanya asumsi-asumsi yang ditetapkan dalam siklus standar. Pada siklus aktual terjadi pamanasan lanjut uap refrigeran yang meninggalkan evaporator sebelum masuk ke kondensor. Pemanasan lanjut ini terjadi akibat tipe peralatan ekspansi yang digunakan atau dapat juga karena penyerapan kalor di jalur masuk (suction line) antara evaporator dan kompresor. Begitu juga dengan refrigeran cair mengalami pendinginan lanjut atau bawah dingin sebelum masuk ke katup ekspansi atau pipa kapiler. Keadaan di atas adalah peristiwa yang normal dan melakukan fungsi yang diinginkan untuk menjamin bahwa seluruh refrigeran yang memasuki kompresor dalam keadaan 100% uap. Perbedaan yang penting antara daur nyata (aktual) dan standar terletak pada penurunan tekanan di dalam kondenser dan evaporator. Daur standar dianggap tidak mengalami penurunan tekanan pada kondensor dan evaporator, tetapi pada daur nyata terjadi penurunan tekanan karena adanya gesekan antara refrigeran dengan dinding pipa (friksi). Akibat dari penurunan tekanan ini, kompresi pada titik 1 dan titik 2 memerlukan kerja lebih banyak dibandingkan dengan daur standar.

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin

Gambar: Siklus kompresi uap aktual Sumber : http://www.scribd.com/doc/76560160/8/Siklus-Kompresi-Uap-Aktual

Penjelasan gambar di atas adalah sebagai berikut : Garis 4-1‟ menunjukkan penurunan tekanan yang terjadi pada refrigeran saat melewati suction line dari evaporator ke kompresor. Garis 1-1‟ menunjukkan terjadinya panas lanjut pada uap refrigeran yang ditunjukkan dengan garis yang melewati garis uap jenuh. Proses 1‟-2‟ adalah proses kompresi uap refrigeran di dalam kompresor. Pada siklus teoritis proses kompresi diasumsikan isentropik, yang berarti tidak ada perpindahan kalor antara refrigeran dan dinding silinder. Pada kenyataannya proses yang terjadi bukan isentropik tetapi politropik. Garis 2‟-3 menunjukkan adanya penurunan tekanan yang terjadi pada pipa-pipa kondensor. Sedangkan pada garis 3-3‟ menunjukkan penurunan tekanan yang terjadi di jalur cair (liquid line). D. Bagian-bagian Kulkas

Gambar : Kulkas dan bagian-bagiannya Sumber : http://toharielektro.blogspot.com/2009/07/ bagian-bagian-kulkas.html

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin 1. Sistem kerja kulkas Sistem kerja lemari es dimulai dari bagian kompresor sebagai jantung kulkas yang berfungsi sebagai tenaga penggerak. Pada saat dialiri listrik, motor kompresor akan berputar dan memberikan tekanan pada bahan pendingin. Bahan pendingin yang berwujud gas apabila diberi tekanan akan menjadi gas yang bertekanan dan bersuhu tinggi. Dengan wujud seperti itu, memungkinkan refrigerant mengalir menuju kondensor. Pada titik kondensasi, gas tersebut akan mengembun dan kembali menjadi wujud cair. Refrigerant cair bertekanan tinggi akan terdorong menuju pipa kapiler. Dengan begitu refrigerant akan naik ke evaporator akibat tekanan kapilaritas yang dimiliki oleh pipa kapiler. Saat berada di dalam evaporator, refrigerant cair akan menguap dan wujudnya kembali menjadi gas yang memiliki tekanan dan suhu yang sangat rendah. Akibatnya, udara yang terjebak di antara evaporator menjadi bersuhu rendah dan akhirnya terkondensasi menjadi wujud cair. Pada kondisi yang berulang memungkinkan udara tersebut membeku menjadi butiran-butiran es. Hal tersebut terjadi pada benda atau air yang sengaja diletakkan di dalam evaporator. 2. Komponen pada Kulkas a. Kompresor Kompresor merupakan bagian terpenting di dalam kulkas. Apabila di analogikan dengan tubuh manusia, kompresor sama dengan jantung yang berfungsi memompa darah ke seluruh tubuh begitu juga dengan kompresor. Kompresor berfungsi memompa bahan pendingin keseluruh bagian kulkas .

Gambar : Kompresor dan bagian-bagiannya Sumber : http://toharielektro.blogspot.com/2009/07/bagian-bagiankulkas.html

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin Keterangan Gambar: 1. rotor 2. stator 3. silinder 4. poros engkol 5. saluran isap 6. saluran pengeluaran refrigerant 7. sambungan 8. terminal b. Kondensor Kondensor adalah alat penukar kalor untuk mengubah wujud gas bahan pendingin pada suhu dan tekanan tinggi menjadi wujud cair. Jenis kondensor yang banyak digunakan pada teknologi kulkas saat ini adalah kondensor dengan pendingin udara. Yang digunakan pada sistem refrigrasi kulkas kecil maupun sedang. kondensor seperti ini memiliki bentuk yang sederhana dan tidak memerlukan perawatan khusus .saat lemari es bekerja kondensor akan terasa hangat bila dipegang.

Gambar : Kondensor Sumber : http://toharielektro.blogspot.com/2009/07/ bagian-bagian-kulkas.html

c. Filter. Filter ( saringan ) berguna menyaring kotoran yang mungkin terbawa aliran bahan pendingin yang keluar setelah melakukan serkulasi agar tidak masuk kedalam konpresor dan pipa kapiler. Selain itu , bahan pendingan yang akan disalurkan pada proses berikutnya lebih bersih sehingga dapat menyerap kalor lebih maksimal.


Gambar : Filter Sumber : http://toharielektro.blogspot.com/2009/07/ bagian-bagian-kulkas.html

d. Evaporator. Evaporator berfungsi menyerap panas dari benda yang di masukkan kedalam kulkas, kemudian evaporator menguapkan bahan pendingin untuk melawan panas dan mendinginkannya. Sesuai fungsinya evaporator adalah alat penguap bahan pendingin agar efektif dalam menyerap panas dan menguapkan bahan pendingin, evaporator di buat dari bahan logam anti karat, yaitu tembaga dan almunium.

Gambar : Evaporator Sumber: http://toharielektro.blogspot.com/2009/07/bagian-bagiankulkas.html

e. Thermostat. Thermostat memiliki banyak sebutan antara lain temperatur kontrol dan cool control. Apapun sebutannya, thermostat berfungsi mengatur kerja kompresor secara otomatis bedasarkan batasan suhu pada setiap bagian kulkas. Bisa dikatakan, thermostat adalah saklar otomatis berdasarkan pengaturan suhu. Jika suhau evaperator sesuai dengan pengatur

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin suhu thermostat, secara otomatis thermostat akan memutuskan listrik ke kompresor.

Gambar : Termostat Sumber: http://toharielektro.blogspot.com/2009/07/ bagian-bagian-kulkas.html

f. Heater. Hampir keseluruan kulkas nofrost dan sebagian kecil kulkas defrost dilengkapi dengan pemanas ( heater ). Pemanas berfungsi mencairkan bunga es yang terdapat di evaporator . selain itu pemanas dapat mencegah terjadinya penimbunan bunga es pada bagian rak es dan rak penyimpan buah di bawah rak es.

Gambar : Heater Sumber: http://toharielektro.blogspot.com/2009/07/ bagian-bagian-kulkas.html

g. Fan motor. Fan motor atau kipas angin berguna untuk menghembuskan angin . pada kulkas ada dua jenis fan : 1. Fan motor evaporator Berfungsi menghembuskan udara dingin dari evaporator keseluruh bagian rak ( rak es , sayur ,dan buah ).


Gambar : Fan Motor Sumber : http://toharielektro.blogspot.com/2009/07/ bagian-bagian-kulkas.html

2.

Fan motor kondensor Kipas angin ini diletakkan pada bagian bawah kulkas yang memiliki kondensor yang berukuran kecil yang berfungsi mengisap atau mendorong udara melalui kondensor dan kompresor . selain itu berfungsi mendinginkan kompresor.

3. Overload motor protector Adalah komponen pengaman yang letaknya menyatu dengan terminal kompresor. Cara kerjanya serupa dengan sekering yang dapat menyambung dan memutus arus listrik. Alat ini dapat melindungi komponen kelistrikan dari kerusakan arus akibat arus yang dihasilkan kompresor melebihi arus acuan normal.

Gambar : Overload motor protector Sumber : http://toharielektro.blogspot.com/2009/07/ bagian-bagian-kulkas.html

4. Bahan Pendingin (Refrigerant). Refrigerant adalah zat yang mudah diubah wujudnya dari gas menjadi cair, ataupun sebaliknya. Jenis bahan pendingin sangat

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin beragam. Setiap jenis bahan pendingin memiliki karakteristik yang berbeda.

Gambar : Tabung berisi cairan Refrigerant Sumber : http://toharielektro.blogspot.com/2009/07/ bagian-bagian-kulkas.html

E. Jenis-jenis Refrigeran berdasarkan Penggunaannya a. Udara Refrigeran ini sangat murah, tidak beracun dan tidak mudah terbakar. Koefisien prestasi rendah. Biasanya digunakan pada pesawat terbang. b. Carbon Dioksida (CO2) Senyawa ini tidak berwarna, tidak berbau dan lebih berat dari udara. Titik didihnya -78,5˚C, berat jenisnya 1,56 dan hanya dapat beroperasi pada tekanan tinggi sehingga pemakaiannya terbatas dan biasanya dipakai pada proses refrigerasi dengan tekanan per ton yang besar. c. Methil Clorida (CH3Cl) Berupa cairan tidak berwarna dan tidak berbau merangsang. Titik didihnya – 23,7 0F. d. Freon atau Cloro Fluoro Carbon (CFC) Freon merupakan refrigeran yang paling banyak digunakan dalam sistem pendingin. Bahan dasarnya ethane dan methane yang berisi fluor dan chlor dalam komposisinya. Karena mengandung unsur chlor refrigeran jenis ini mempunyai dampak penipisan ozon dimana akan berpengaruh negatif terhadap kehidupan makhluk hidup di bumi. Selain itu, juga berdampak negatif terhadap iklim, yaitu meningkatkan suhu rata-rata dan perubahan iklim global serta pencemaran udara. Spesifikasi freon yang biasa digunakan dalam pendinginan.

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin f. Uap Air Refrigeran ini paling murah dan paling aman. Pemakaiannya terbatas untuk pendingin suhu tinggi karena mempunyai titik beku yang tinggi, yaitu 0˚C. pemakaian utamanya untuk comfort air cionditioning dan water cooling. g. Hidrocarbon Dipakai pada industri karena harganya murah. Jenisnya butana, iso butana, propana, propylana, etana dan etylana. Semuanya mudah terbakar dan meledak. h. Amonia (NH3) Amonia ini digunakan secara luas pada mesin refrigerasi industri atau refrigerasi kapasitas besar. Titik didihnya kurang lebih 33˚C. zat ini mempunyai karakteristik bau meskipun pada konsentrasi kecil di udara. Tidak dapat terbakar, tetapi meledak jika bereaksi dengan udara dengan prosentase 13,28 %. Oleh karena itu efek korosi amonia, tembaga atau campuran tembaga tidak boleh digunakan pada mesin dengan refrigeran amonia. i. Azetropes Merupakan

campuran

dari

beberapa

refrigeran

yang

mempunyai sifat berbeda. Jenis yang banyak dipakai : 1. Correne-7 :Yang terdiri dari campuran 73,8 % freon-12 dan 26,2% genetron 100. 2. Refrigeran-502 : Merupakan campuran dari 98,8 % freon-12 dan 51,2 % freon-115 j. Larutan Garam (brine) Larutan garam (brine) juga digunakan untuk refrigeran misalnya untuk pendinginan lokasi lapangan es (ice skating rinks). k. Sulfur Dioksida (SO2) Berupa gas atau cairan yang tidak berwarna, sangat beracun dan berbau merangsang. Senyawa ini tidak mudah terbakar dan tidak mudah meledak. Dengan titik didih – 10,1˚C. l. Hydro Fluoro Carbon (HFC) HFC merupakan refrigeran baru sebagai alternatif untuk menggantikan posisi freon. Hal ini disebabkan karena refrigeran freon mengandung zat chlor (Cl) yang dapat merusak lapisan ozon.

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin Sedangkan HFC terdiri dari atom-atom hidrogen, fluorine dan karbon tanpa adanya zat chlor (Cl). Macam-macam HFC dan pemakaiannya: 1.

HFC 125 (CHF2CF3) Sebagai pengganti freon–115 / R115 untuk pendingin air.

2.

HFC 134a (CH3CH2F) Merupakan alternatif pengganti freon-12 / R-12. tidak mudah meledak dan tingkat kandungan

racun

rendah,

digunakan

untuk

pengkondisian udara, lemari es dan pendingin air. 3.

HFC 152a (CH3CHF2) Sebagai pengganti freon-12 / R12 digunakan untuk penyegaran udara, pendingin air.

F. Siklus Refrigerasi Arbsorbsi Dasar siklus absorbsi disajikan pada gambar 6-2. Pada gambar ditunjukkan adanya dua tingkat tekanan yang bekerja pada sistem, yaitu tekanan rendah yang meliputi proses penguapan (di evaporator) dan penyerapan (di absorber), dan tekanan tinggi yang meliputi proses pembentukan uap (di generator) dan pengembunan (di kondensor). Siklus absorbsi juga menggunakan dua jenis zat yang umumnya berbeda, zat pertama

disebut

penyerap

sedangkan

yang

kedua

disebut

refrigeran. Selanjutnya, efek pendinginan yang terjadi merupakan akibat dari kombinasi proses pengembunan dan penguapan kedua zat pada kedua tingkat tekanan tersebut. Proses yang terjadi di evaporator dan kondensor sama dengan pada siklus kompresi uap

Gambar : Bagan alur dan skema Siklus Arbsorbsi Sumber: http://muchlis88.blogspot.com/2011_01_01_archive.html

Kerja siklus secara keseluruhan adalah sebagai berikut : Proses 1-2/1-3 : Larutan encer campuran zat penyerap dengan refrigeran (konsentrasi zat penyerap rendah) masuk ke generator pada tekanan tinggi. Di generator panas dari sumber bersuhu tinggi

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin ditambahkan untuk menguapkan dan memisahkan refrigeran dari zat penyerap, sehingga terdapat uap refrigeran dan larutan pekat zat penyerap. Larutan pekat campuran zat penyerap mengalir ke absorber dan uap refrigeran mengalir ke kondensor. Proses 2-7 :

Larutan pekat campuran zat penyerap dengan

refrigeran (konsentrasi zat penyerap tinggi) kembali ke absorber melalui katup cekik. Penggunaan katup cekik bertujuan untuk mempertahankan perbedaan tekanan antara generator dan absorber. Proses 3-4 :

Di kondensor, uap refrigeran bertekanan dan

bersuhu tinggi diembunkan, panas dilepas ke lingkungan, dan terjadi perubahan fase refrigeran dari uap ke cair. Dari kondensor dihasilkan refrigeran cair bertekanan tinggi dan bersuhu rendah. Proses 4-5 :

Tekanan tinggi refrigeran cair diturunkan

dengan menggunakan katup cekik (katup ekspansi) dan dihasilkan refrigeran cair bertekanan dan bersuhu rendah yang selanjutnya dialirkan ke evaporator. Proses 5-6 :

Di evaporator, refrigeran cair mengambil panas

dari lingkungan yang akan didinginkan dan menguap sehingga terjadi uap refrigeran bertekanan rendah. Proses 6-8/7-8 : Uap refrigeran dari evaporator diserap oleh larutan pekat zat penyerap di absorber dan membentuk larutan encer zat penyerap. Jika proses penyerapan tersebut terjadi secara adiabatik, terjadi peningkatan suhu campuran larutan yang pada gilirannya akan menyebabkan proses

penyerapan uap terhenti.

Agar proses

penyerapan berlangsung terus-menerus, absorber didinginkan dengan air yang mengambil dan melepaskan panas tersebut ke lingkungan. Proses 8-1 :

Pompa menerima larutan cair bertekanan

rendah dari absorber, meningkatkan tekanannya, dan mengalirkannya ke generator sehingga proses berulang secara terus menerus. G. Jenis-jenis Kompresor Berdasarkan Kerja positif, Kerja dinamik, Letak motor 1.

Kompresor berdasarkan kerja positif Pada kompressor perpindahan positif tekanan gas atau udara dapat bertambah dengan cara mengurangi volume gas yang dihisap masuk ke dalam silinder. Adanya gaya yang diberikan penyekat pada

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin gas atau udara akan mengakibatkan terjadinya kenaikan tekanan yang akan memaksa gas atau udara tersebut keluar melalui katup buang. Kompresor perpindahan positif terbagi menjadi 2, yaitu: a.

Kompresor Torak Kompresor

torak

merupakan

kompresor

yang

kecepatan alir masuknya dapat mencapai 100 hingga 10000 cfm (cubic feet per meter). Kompresor ini terdiri dari serangkaian penggerak mekanis seperti dalam rangkaian mekanis motor bakar. Terdapat kesamaan komponen-komponen utama antara kompresor torak dengan motor bakar diantaranya piston, batang penggerak, silinder piston, crank shaft, dan sebagainya. Prinsip kerja kompresor ini adalah sesuai dengan prinsip kerja motor bakar, dimana pada saat piston ditarik volume akan membesar, tekanan akan menurun. Pada saat tekanan menurun gas yang memiliki tekanan lebih tinggi akan memasuki ruangan melalui katup isap. Katup ini hanya berlaku satu arah. Karena itu katup tekan juga berfungsi untuk mencegah gas mengalir kembali ke kompresor. Kompresor torak tidak dapat melayani putaran tinggi, karena kompresor ini dapat menghasilkan gaya inersia akibat gerak bolak-baliknya. Sehingga dengan putaran yang sangat tinggi akan mengakibatkan gaya inersia yang sangat tinggi, hal ini akan menimbulkan getaran yang tinggi dan dapat memicu kerusakan komponen-komponen mekanis.

Gambar : Kompresor torak Sumber : http://web.ipb.ac.id/~tepfteta/elearning/media/ Teknik%20Pendinginan/bab8.php

b.

Kompresor Rotari Kompresor putar dapat menghasilkan tekanan

yang

sangat tinggi. Pada kompresor putar getaran yang dihasilkan

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin relatif kecil dibandingkan dengan kompresor torak. Hal ini disebabkan sudu-sudu pada kompresor putar, yang merupakan elemen bolak-balik, mempunyai masa yang jauh lebih kecil daripada torak. Selain itu kompresor putar tidak memerlukan katup, sedangkan fluktuasi alirannya sangat kecil dibandingkan dengan kompresor torak. Ada beberapa jenis kompresor putar, salah satunya adalah kompresor sudu luncur. Kompresor sudu luncur mempunyai sebuah rotor yang memiliki sudu-sudu. Rotor ini berputar didalam sebuah stator berbentuk silinder. Rotor dipasang secara eksentrik terhadap stator. Sudu-sudu dipasang pada alur disekeliling rotor dan ditekan kedinding silinder oleh pegas didalam alur. Jika rotor berputar maka sudu akan ikut berputar sambil meluncur di permukaan didalam silinder. Atas dasar hal tersebut kompresor ini dinamakan kompresor sudu luncur.

Gambar : Kompresor rotary Sumber : http://web.ipb.ac.id/~tepfteta/elearning/media/ Teknik%20Pendinginan/bab8.php

2.

Kompressor kerja dinamik Kompresor dinamik bekerja dengan cara memindahklan energi pada sudu dengan dasar pembelokan aliran sehingga energi kinetik dalam kompresor akan bertambah seiring bertambahnya kecepatan alirannya. Proses ini berlangsung pada bagian yang bergerak yang disebut impeler. Setelah melewati impeler, gas tersebut akan dilewatkan pada rumah kompresor yang berbentuk volut. Bentuk rumah kompresor ini akan menurunkan kecepatan aliran gas atau dengan kata lain mengubah energi kinetik menjadi energi tekanan.


Berdasarkan arah alirannya, kompresor dinamik dibagi menjadi tiga, yaitu: a.

Kompresor Arah Radial Kompresor ini biasanya disebut kompresor sentrifugal. Pada kompresor jenis ini, gas meninggalkan impeler dengan arah tegak lurus sumbu poros kompresor. Ketika impeler berputar, gas dialirkan diantara sudu-sudu yang berputar dari sisi isap ke sisi tekan kemudian diarahkan ke bagian statis yang disebut difuser. Gas yang melewati difuser kecepatan alirannya akan diperlambat, kemudian energi aliran akan dikonversikan ke energi tekanan seiring dengan menurunnya kecepatan aliran. Semakin radial sudu kompresor semakin sedikit tekanan pada impeler dan makin besar konversi energi pada difuser.

Gambar : Kompressor radial Sumber : http://web.ipb.ac.id/~tepfteta/elearning/media/ Teknik%20 Pendinginan/bab8.php

b.

Kompresor Arah Axial Pada kompresor jenis ini gas meninggalkan impeller dengan arah sejajar dengan sumbu poros kompresor. Kompresor ini beroperasi pada kapasitas yang besar.

Gambar : Kompressor axial

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin Sumber : http://web.ipb.ac.id/~tepfteta/elearning/media/Teknik%20 Pendinginan/bab8.php

c.

Kompresor Arah Campuran Pada kompresor jenis ini gas akan meninggalkan impeler dengan arah aliran miring/diagonal terhadap sumbu poros. Impeler pada kompresor ini membentuk sudut tertentu terhadap rotor.

Gambar : Kompressor campuran Sumber : http://web.ipb.ac.id/~tepfteta/elearning/media/Teknik%20 Pendinginan/bab8.php

d. Kompressor sentrifugal Kompresor udara sentrifugal merupakan kompresor dinamis, yang tergantung pada transfer energi dari impeller berputar ke udara. Rotor melakukan pekerjaan ini dengan mengubah momen dan tekanan udara.

Gambar : Kompressor sentrifugal Sumber : http://web.ipb.ac.id/~tepfteta/elearning/media/ Teknik%20Pendinginan/bab8.php

3.

Kompressor berdasarkan letak motornya Klasifikasi kompressor berdasarkan letak motornya: a.

Kompresor Jenis Terbuka (Open Type Cmpressor) Jenis kompresor ini terpisah dari tenaga penggeraknya masing-masing bergerak sendiri dalam keadaan terpisah. Tenaga penggerak kompresor umumnya motor listrik. Salah satu ujung poros engkol dari kompresor menonjol keluar, sebuah puli dari luar dipasang pada ujung poros tersebut. Melalui tali kipas puli

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin dihubungkan dengan tenaga penggeraknya. Puli pada kompresor berfungsi sebagai roda gaya yang digunakan sebagai daun kipas untuk mendinginkan kondensor dan kompresor sendiri. Karena ujung poros engkol keluar dari rumah kompresor, maka harus diberi pelapis agar refigeran tidak bocor keluar.

Gambar : Open type compressor Sumber : http://web.ipb.ac.id/~tepfteta/elearning/media/Teknik%20 Pendinginan/bab8.php

b. Kompressor Hermetik Pada dasarnya compressor hermetik hampir sama dengan compressor semi hermetic, perbedaanya hanya terletak pada cara penyambungan rumah baja (compressor) dengan stator motor penggeraknya.

Gambar : Kompressor hermetic Sumber : http://web.ipb.ac.id/~tepfteta/elearning/media/ Teknik%20 Pendinginan/bab8.php

c.

Kompresor Semi Hermetik Pada konstruksi semi hermetik bagian kompresor dan elektro motor masing-masing berdiri sendiri dalam keadaan

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin terpisah. Untuk menggerakkan kompresor poros motor listrik dihubungkan dengan poros kompresornya langsung.

Gambar : Kompressor semi hermetic Sumber : http://web.ipb.ac.id/~tepfteta/elearning/media/Teknik%20 Pendinginan/bab8.php

H. Jenis-jenis Kondensor 1. Kondensor berdasarkan media pendingiinnya a.

Kondensor berpendingin air (water cooled condenser) Sesuai dengan namanya, kondensor yang air pendinginnya langsung dibuang, maka air yang berasal dari suplai air dilewatkan ke kondensor akan langsung dibuang atau ditampung di suatu tempat dan tidak digunakan kembali. Sedangkan kondensor yang air pendinginnya digunakan kembali, maka air yang keluar dari kondensor dilewatkan melalui menara pendingin (cooling tower) agar temperaturnya turun. Selanjutnya air dialirkan kembali ke dalam kondensor, demikian seterusnya secara berulang - ulang.

Gambar :Kondensor berpendingin air Sumber : http://web.ipb.ac.id/~tepfteta/elearning/media/ Teknik%20Pendinginan/bab8.php

b.

Kondensor berpendingin udara (air cooled condenser). Ada dua metoda mengalirkan udara pada jenis ini, yaitu konveksi alamiah dan konveksi paksa dengan bantuan kipas.

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin Konveksi secara alamiah mempunyai laju aliran udara yang melewati kondenser sangat rendah, karena hanya mengandalkan kecepatan angin yang terjadi pada saat itu. Oleh karena itu kondensor jenis ini hanya cocok untuk unit-unit yang kecil seperti kulkas, freezer untuk keperluan rumah tangga, dll. Kondensor berpendingin udara yang menggunakan bantuan kipas dalam mensirkulasikan

media

pendinginannya

dikenal

sebagai

kondensor berpendingin udara konveksi paksa.

Gambar :Kondensor berpendingin udara Sumber : http://web.ipb.ac.id/~tepfteta/elearning/media/ Teknik%20 Pendinginan/bab8.php

c.

Kondensor evaporatif (evaporative condenser) Kondensor evaporatif pada dasarnya adalah kombinasi antara kondensor dengan menara pendingin yang dirakit menjadi satu unit atau kondensor yang menggunakan udara dan air sebagai media pendinginnya.

Gambar : Kondensor evaporatif Sumber : http://web.ipb.ac.id/~tepfteta/elearning/media/Teknik%20 Pendinginan/bab8.php

I. Jenis-jenis Evaporator 1. Evaporator berdasarkan cara kerjanya secara ekspansi langsung a. Flooded Evaporator Pada evaporator jenis ini seluruh permukaan bagian dalam evaporator selalu dibanjiri, atau bersentuhan, dengan refrigeran yang berbentuk cair. Terdapat sebuah tandon (reservoir, low

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin pressure receiver), di mana cairan refrigeran terkumpul, dan dari bagian atas tandon tersebut uap refrigeran yang terbentuk dalam evaporator tersebut dihisap masuk ke kompresor.

Gambar : Flooded Evaporator Sumber : http://web.ipb.ac.id/~tepfteta/elearning/media/Teknik%20 Pendinginan/bab8.php

b. Dry evaporator Pada evaporator ini terdapat bagian, yaitu di bagian keluarannya, yang dirancang selalu terjaga „kering‟, artinya di bagian itu refrigeran yang berfasa cair telah habis menguap sebelum terhisap keluar ke saluran masuk kompresor.

Gambar : Dry Evaporator Sumber : http://web.ipb.ac.id/~tepfteta/elearning/media/Teknik%20 Pendinginan/bab8.php

2. Evaporator berdasarkan konstruksinya a. Shell and Tube Evaporator. Evaporator

tabung

dan

pipa

jenis

expansi

menggunakan banyak pipa yang dipasang di dalam tabung

Gambar : Shell and tube evaporator

kering

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin Sumber : http://web.ipb.ac.id/~tepfteta/elearning/media/Teknik%20 Pendinginan/bab8.php

b.

Shell and Coil Evaporator Evaporator tabung dan koil terdapat koil pipa tunggal atau koil pipa ganda di dalam sebuah pipa silinder. Refrigerant mengalir di dalam koil pipa untuk mendingin air atau larutan garam yang ada di bagian luar koil. Evaporator tabung dan koil dapat dibuat dengan mudah, sebab tidak memerlukan pelat pipa untuk memasang ujung dan pangkal pipa, seperti yang terdapat pada kondensor tabung dan pipa.

Gambar : Shell and Coil Evaporator Sumber : http://web.ipb.ac.id/~tepfteta/elearning/media/ Teknik%20 Pendinginan/bab8.php

J. Jenis-jenis Katup Ekspansi Katup ekspansi dipergunakan untuk mengekspansikan secara adiabatik cairan refrigerant yang bertekanan dan bertemperatur tinggi sampai mencapai tingkat keadaan tekanan dan temperatur rendah. Jadi melaksanakan proses trotel atau proses ekspansi konstan selain itu katup ekspansi

mengatur

pemasukan

refrigerant

sesuai

dengan

beban

pendinginan yang harus dilayani oleh evaporator. Sehingga evaporator dapat selalu bekerja sehingga diperoleh efisiensi siklus refrigerasi yang maximal. Adapun jenis-jenis katup ekspansi yaitu : 1.

Katup ekspansi otomatik termostatik Katup ekspansi ini berfungsi mengatur pembukaan katup yaitu pemasukan refrigerant ke dalam evaporator yang diatur sesuai dengan beban pendinginan yang dilayani. Tetapi bukan berarti bahwa katup ekspansi tersebut harus mengusahakan agar evaporator

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin bekerja ada suatu temperatur dan penguapan yang konstan. Dalam hal ini perbedaan antara peratur penguapan dan temperatur media yang akan didinginkan dipertahankan supaya konstan. Pada katup ini , refrigerant melahirkan as melalui lubang masuk (1) dan keluar melalui lubang keluar (3), melalui katup jarum (2)

Gambar : Katup Ekspansi otomatik termostatik Sumber: http://file.upi.edu/Direktori/FPTK/JUR._PEND._TEKNIK_MESIN/ 195103171985031-MAMAN_RAKHMAN/SISTEM_REFRIGERASI.pdf

2.

Katup ekspansi manual Katup ekspansi manual adalah katup ekspansi dengan trotel yang diatur secara manual yaitu menggunakan katup jarum yang berbeda dari katup stop yang biasa. Konstruksi katup ekspansi manual dapat dilihat pada gambar di bawah. Pada katup tersebut, refrigerant masuk melalui lubang masuk (1) dan keluar melalui katup jarum (2). Fiting (4) dihubungkan dengan batang pengatur (6), sehingga katup jarum tersebut dapat dibuka dan ditutup dengan memutar knob pemutar (7). Kebocoran refrigerant dapat dicegah deman menggunakan bellow.

Gambar : Katup Ekspansi Manual

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin Sumber: http://file.upi.edu/Direktori/FPTK/JUR._PEND._TEKNIK_MESIN/195103171985031MAMAN_RAKHMAN/SISTEM_REFRIGERASI.pdf

3.

Katup ekspansi tekanan konstan Katup ekspansi tekanan konstan adalah katup ekspansi yang dimana katup digerakkan oleh tekanan dalam evaporator. Untuk mempertahankan supaya tekanan di dalam evaporator itu konstan. Pada jenis katup ini, bellow dan katup jarum dihubungkan oleh batang penunjang seperti pada gambar alat yang ditunjukkan dimana bagian bawah dan below berhubungan dengan lubang keluar sehingga menerima tekanan evaporator. Gaya pegas dapat diatur dengan memutar knob pengatur. Pipa cairan refrigerant dihubungkan dengan katup ekspansi pada bagian lubang masuk dan katup ekspansi.

Gambar : Katup Ekspansi Tekanan Konstan Sumber : http://file.upi.edu/Direktori/FPTK/JUR._PEND._TEKNIK_MESIN/1951031719850 31-MAMAN_RAKHMAN/SISTEM_REFRIGERASI.pdf

K. Cooling Tower Cooling Tower adalah alat penghapusan panas yang digunakan untuk mentransfer proses limbah panas ke atmosfer . Menara pendingin baik dapat menggunakan penguapan air untuk menghilangkan panas proses dan mendinginkan fluida kerja untuk dekat suhu wet bulb udara

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin atau, dalam kasus menara pendingin sirkuit tertutup kering, hanya mengandalkan udara untuk mendinginkan fluida kerja untuk dekat keringbola lampu suhu udara . Aplikasi umum meliputi mendinginkan air yang beredar yang digunakan dalam kilang minyak , petrokimia dan pabrik kimia , pembangkit

listrik

termal

dan

HVAC

sistem

untuk

bangunan

pendinginan. Menara pendingin bervariasi dalam ukuran dari kecil di puncak gedung unit menjadi sangat besar struktur hyperboloid (seperti dalam gambar yang berdekatan) yang bisa sampai 200 meter dan 100 meter dengan diameter, atau struktur persegi panjang (seperti dalam Gambar 3) yang dapat lebih 40 meter dan 80 meter. Menara kecil biasanya buatan pabrik, sedangkan yang lebih besar dibangun di tempat. Menara pendingin hyperboloid sering dikaitkan dengan pembangkit listrik tenaga nuklir, meskipun mereka juga digunakan sampai batas tertentu di beberapa kimia besar dan tanaman industri lainnya.

Gambar : Cooling tower Sumber : http://en.wikipedia.org/wiki/Cooling_tower

Sebuah HVAC (pemanas, ventilasi, dan AC) menara pendingin yang digunakan untuk membuang ("menolak") panas yang tidak diinginkan dari sebuah chiller . Air-cooled chiller adalah energi biasanya lebih efisien daripada berpendingin udara pendingin karena panas penolakan menara air pada atau dekat suhu bola basah . Berpendingin udara pendingin harus menolak panas pada semakin tinggi suhu keringbola lampu , dan dengan demikian memiliki rata-rata lebih rendah reverse- siklus Carnot efektivitas. Bangunan kantor besar, rumah sakit, dan sekolah biasanya menggunakan satu atau lebih menara pendingin

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin sebagai bagian dari sistem pendingin udara mereka. Secara umum, menara pendingin industri jauh lebih besar dari menara HVAC. HVAC penggunaan pasang menara pendingin menara pendingin dengan chiller berpendingin air atau berpendingin air kondensor. Sebuah ton AC didefinisikan sebagai penghapusan 12.000 Btu / jam (3500 W). Para ton setara di sisi menara pendingin sebenarnya menolak sekitar 15.000 Btu / jam (4400 W) karena limbah tambahan panas setara dengan energi yang dibutuhkan untuk menggerakkan kompresor chiller. Ini ton setara didefinisikan sebagai penolakan panas dalam pendinginan 3 US galon / menit (1.500 pound / jam) air 10 ° F (6 ° C), yang berjumlah 15.000 Btu / jam, dengan asumsi chiller koefisien kinerja (COP) 4.0. COP ini setara dengan rasio efisiensi energi (EER) dari 14. Menara pendingin juga digunakan dalam sistem HVAC yang memiliki beberapa sumber air panas pompa yang memiliki loop pipa air umum. Dalam sistem semacam ini, air yang beredar di dalam lingkaran air mengambil panas dari kondensor dari pompa panas setiap kali pompa panas bekerja dalam modus pendinginan, kemudian menara pendingin secara eksternal-mount digunakan untuk menghilangkan panas dari loop air dan menolak ke atmosfer . Sebaliknya, ketika pompa panas bekerja dalam modus pemanasan, kondensor menarik panas dari air loop dan menolaknya ke dalam ruang untuk dipanaskan. Ketika loop air yang digunakan terutama untuk memasok panas ke gedung, menara pendingin biasanya mematikan (dan dapat dikeringkan atau winterized untuk mencegah kerusakan pembekuan), dan panas dipasok dengan cara lain, biasanya dari terpisah boiler

Gambar :Dua menara pendingin HVAC bertengger di atap sebuah pusat perbelanjaan (Jerman) Sumber : http://en.wikipedia.org/wiki/Cooling_tower

Menara pendingin Industri dapat digunakan untuk menghilangkan panas dari berbagai sumber seperti mesin atau bahan proses dipanaskan. Penggunaan utama besar, menara pendingin industri adalah membuang

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin panas yang diserap dalam sistem pendinginan sirkulasi air yang digunakan dalam pembangkit listrik , kilang minyak bumi , petrokimia tanaman, gas alam pabrik pengolahan, pabrik pengolahan makanan, semikonduktor tanaman, dan untuk lainnya industri fasilitas seperti di kondensor kolom distilasi, untuk pendinginan cair dalam kristalisasi, dll [3]

Tingkat sirkulasi air pendingin dalam 700 MW khas batu bara

pembangkit listrik dengan jumlah menara pendingin menjadi sekitar 71.600 meter kubik per jam (315.000 galon AS per menit) [4] dan air yang beredar membutuhkan pasokan air make-up tingkat mungkin 5 persen (yaitu, 3.600 meter kubik per jam). Jika tanaman yang sama tidak memiliki menara pendingin dan digunakan sekali-melalui air pendingin, maka diperlukan sekitar 100.000 meter kubik per jam

[5]

dan bahwa jumlah air yang harus terus menerus

kembali ke laut, danau atau sungai dari mana itu diperoleh dan terus kembali dipasok ke pabrik. Selain itu, pemakaian sejumlah besar air panas dapat meningkatkan suhu sungai menerima atau danau ke tingkat yang dapat diterima untuk ekosistem lokal. Peningkatan suhu air dapat membunuh ikan dan organisme air lainnya (lihat polusi termal ). Sebuah menara pendingin berfungsi untuk mengusir panas ke atmosfer dan bukan angin dan difusi udara panas menyebar di wilayah yang jauh lebih besar daripada air panas dapat mendistribusikan panas dalam badan air. Beberapa batu bara dan pembangkit listrik tenaga nuklir yang terletak di pesisir daerah jangan menggunakan sekali melalui air laut. Tetapi di sana, outlet debit lepas pantai air membutuhkan desain yang sangat hati-hati untuk menghindari masalah lingkungan. Kilang minyak bumi juga memiliki sistem pendinginan menara yang sangat besar. Sebuah kilang besar khas pengolahan 40.000 metrik ton minyak mentah per hari (300.000 barel (48.000 m

3)

per hari) beredar

sekitar 80.000 meter kubik air per jam melalui sistem menara pendinginan. Menara pendingin tertinggi di dunia adalah 200 meter pendinginan menara tinggi dari Power Station Niederaussem .


Gambar: Menara pendingin Industri untuk pembangkit tenaga Listrik Sumber : http://en.wikipedia.org/wiki/Cooling_tower

L. AC Window AC window yang juga disebut AC ruangan ini sekarang berbentuk ramping dibandingkan dengan versi sebelumnya, mereka terkesan lebih ringan dan kecil. Berikut adalah jenis - jenis nya: Unit AC Window Modern : Unit ini menghasilkan udara jauh dari sangat cocok untuk pemakaian di rumah mereka. Unit modern ini sangat hemat energi dan juga handal dalam masalah pendinginan. Banyak model AC window modern juga memiliki fitur tambahan seperti pembersih udara dan sensor tegangan yang dapat menyesuaikan untuk periode tegangan rendah. Beberapa model bahkan dapat dioperasikan dengan remote control. Untuk benar-benar menghemat biaya energi, pilih kondisioner ac window dengan rating Energy Star.

Gambar : AC Window Modern Sumber : http://www.blog.qualitytechnic.com/2012/03/ kelebihan-memakai-ac-window.html

Low profile AC Window : Salah satu tipe paling populer dari AC window adalah model low profile. Model ini adalah AC window yang membutuhkan ruang kecil. Beberapa model ini hanya setinggi dua belas inci, sehingga tidak memakan banyak tempat. Tipe ini juga sangat ringan, sehingga dapat dipindahkan dengan mudah.


Gambar Low profile AC Window Sumber : http://www.blog.qualitytechnic.com/2012/03/ kelebihan-memakai-ac-window.html

Vertical AC Window : Jenis lain yang populer adalah vertical AC window. Tipe ini dibuat untuk digunakan dengan slide yang terbuka dari sisi ke sisi bukan membuka ke atas. Penyejuk udara window vertikal popularitasnya sangat terkenal di kalangan pengguna individual.

Gambar : Vertical AC Window Sumber : http://www.blog.qualitytechnic.com/20 12/03/kelebihan-memakai-ac-window.html

M. AC Central Sistem AC Sentral (Central) merupakan suatu sistem AC dimana proses pendinginan udara terpusat pada satu lokasi yang kemudian didistribusikan/dialirkan ke semua arah atau lokasi (satu Outdoor dengan beberapa indoor). Sistem ini memiliki beberapa komponen utama yaitu unit pendingin atau Chiller, Unit pengatur udara atau Air Handling Unit (AHU), Cooling Tower, system pemipaan, system saluran udara atau ducting dan system control & kelistrikan. Berikut adalah komponen, cara kerja AC Ruangan Sentral, dan Preventif Maintenance AC Sentral Ruangan.

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin 1. Komponen AC Sentral Ruangan a. Chiller (Unit pendingin).

Gambar : Chiller Sumber : http://www.johnstonservicesinc.com/Examples/Chiller/ ChillerHome.htm

Chiller adalah mesin refrigerasi yang berfungsi untuk mendinginkan air pada sisi evaporatornya. Air dingin yang dihasilkan selanjutnya didistribusikan ke mesin penukar kalor (FCU / Fan Coil Unit ). Jenis chiller didasarkan pada jenis kompressornya : 1. Reciprocating 2. Screw 3. Centrifugal Jenis chiller didasarkan pada jenis cara pendinginan kondensornya : 1. Air Cooler 2. Water Cooler b. AHU (Air Handling Unit)/Unit Penanganan Udara

Gambar : Air Hander Sumber: http://en.wikipedia.org/wiki/Air_handler AHU Adalah suatu mesin penukar kalor, dimana udara panas dari ruangan dihembuskan melewati coil pendingin didalam AHU

sehingga

menjadi

didistribusikan ke ruangan

udara

dingin

yang

selanjutnya

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin c. Cooling Tower ( khusus untuk chiller jenis Water Cooler ).

Gambar : Cooling Tower Sumber: http://en.wikipedia.org/wiki/Cooling_tower

Cooling Tower Adalah suatu mesin yang berfungsi untuk mendinginkan air yang dipakai pendinginan condenssor chiller dengan cara melewat air panas pada filamen didalam cooling tower yang dihembus oleh udara sekitar dengan blower yang suhunya lebih rendah. d. Pompa Sirkulasi 1. Ada dua jenis pompa sirkulasi, yaitu : a. Pompa sirkulasi air dingin ( Chilled Water Pump ) berfungsi mensirkulasikan air dingin dari Chiller ke Koil pendingin AHU / FCU. b. Pompa Sirkulasi air pendingin ( Condenser Water Pump ). Pompa ini hanya untuk Chiller jenis Water Cooled dan berfungsi

untuk mensirkulasikan air pendingin dari

kondensor Chiller ke Cooling Tower dan seterusnya.

Gambar : sistem pompa sirkulasi

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin Sumber : http://aaatirtaalambersama.indonetwork.co.id/1824781/ circulator-pump-pompa-sirkulasi-pompa-air-panas.htm 2. Sistem Kerja AC Sentral Ruangan (AC) sentral berarti bahwa proses pendinginan udara terpusat pada satu lokasi yang kemudian didistribusikan ke semua arah atau lokasi. Prinsip kerja secara sederhana pada unit penanganan udara ini adalah menyedot udara dari ruangan (return air) yang kemudian dicampur dengan udara segar dari lingkungan (fresh air) dengan komposisi yang bisa diubah-ubah sesuai keinginan. Campuran udara tersebut masuk menuju AHU melewati filter, fan sentrifugal dan koil pendingin. Setelah itu udara yang telah mengalami penurunan temperatur didistribusikan secara merata ke setiap ruangan melewati saluran udara (ducting) yang telah dirancang terlebih dahulu sehingga lokasi yang jauh sekalipun bisa terjangkau.

Gambar : Skema pendingin AC Ruangan Sumber: http://bagazz.wordpress.com/2011/03/04/prinsip-kerjarefrigerator-ac-ruangan/ Pada unit pendingin atau Chiller yang menganut system kompresi uap, komponennya terdiri dari kompresor, kondensor, alat ekspansi dan evaporator. Pada Chiller biasanya tipe kondensornya adalah water-cooled condenser. Air untuk mendinginkan kondensor dialirkan melalui pipa yang kemudian outputnya didinginkan kembali secara evaporative cooling pada cooling tower. Pada komponen evaporator, jika sistemnya indirect cooling maka fluida yang didinginkan tidak langsung udara melainkan air yang dialirkan melalui system pemipaan. Air yang mengalami

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin pendinginan pada evaporator dialirkan menuju system penanganan udara (AHU) menuju koil pendingin. Jika kita perhatikan komponen-komponen apa saja yang ada di dalamnya maka setiap AHU akan memiliki : a. Filter merupakan penyaring udara dari kotoran, debu, atau partikelpartikel lainnya sehingga diharapkan udara yang dihasilkan lebih bersih. Filter ini dibedakan berdasarkan kelas-kelasnya. b. Centrifugal fan merupakan kipas/blower sentrifugal yang berfungsi untuk mendistribusikan udara melewati ducting menuju ruanganruangan. c. Koil pendingin, merupakan komponen yang berfungsi menurunkan temperatur udara. Prinsip kerja secara sederhana pada unit penanganan udara ini adalah menyedot udara dari ruangan (return air) yang kemudian dicampur dengan udara segar dari lingkungan (fresh air) dengan komposisi yang bisa diubah-ubah sesuai keinginan. Campuran udara tersebut masuk menuju AHU melewati filter, fan sentrifugal dan koil pendingin. Setelah itu udara yang telah mengalami penurunan temperatur didistribusikan secara merata ke setiap ruangan melewati saluran udara (ducting) yang telah dirancang terlebih dahulu sehingga lokasi yang jauh sekalipun bisa terjangkau. Beberapa kelemahan dari sistem ini adalah jika satu komponen mengalami kerusakan dan sistem AC sentral tidak hidup maka semua ruangan tidak akan merasakan udara sejuk. Selain itu jika temperatur udara terlalu rendah atau dingin maka pengaturannya harus pada termostat di koil pendingin pada komponen AHU. (source : citonline) Dari penjelasan diatas, jelas sistem AC Sentral sangat berbeda dengan AC Split baik dari segi fungsi maupun dari segi instalasi. Istilah Sistem AC Sentral (Central) diperuntukkan untuk instalasi AC di satu gedung yang tidak memiliki pengatur suhu sendiri-sendiri (misalnya per ruang). Semua dikontrol di satu titik dan kemudian hawa dinginnya didistribusikan dengan pipa ke ruangan-ruangan. Dengan AC Central yang bisa dilakukan cuma mengecilkan dan membesarkan lubang tempat hawa dingin AC masuk ke ruang kita. Contoh AC Central adalah di mall, gedung mimbar, gedung perkantoran yang luas atau di dalam bis ber-AC.

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin N. AC Split Sesuai namanya, split, konsep utama AC jenis ini adalah memisahkan antara bagian siklus yang bisa ditoleransi untuk penempatan didalam ruangan, dengan bagian yang relatif tidak tepat untuk berada di dalam ruangan (karena bising atau menjadi sumber panas). Di sistem AC ini dikenal bagian AC yang ditempatkan didalam ruangan (indoor unit), dan bagian yang diletakkan di luar ruangan (outdoor unit). Bagian indoor unit, hanya berisikan komponen evaporator. Sedangkan bagian outdoor unit, berisikan kompressor, kondenser dan expantion valve. Antara indoor dan outdoor unit, dihubungkan oleh pipa tembaga (copper pipe) yang besar dan panjang maksimalnya relatif terhadap besar kecilnya kapasitas pendinginan AC tersebut. AC Split juga terdiri atas beberapa tipe, antara lain : a. AC Split Wall

Gambar : AC Split wall Sumber : http://syofuan.wordpress.com/2011/02/14/pengkondisi-udara-airconditioning-catatan-seorang-engineer-1/

Sesuai namanya, AC jenis ini menempel di dinding (wall). Jenis AC ini paling cocok untuk rumah tinggal (residential), kamar hotel, ataupun apartemen. b. AC Split Ceiling Casette

Gambar AC splt Ceiling Casette Sumber : http://syofuan.wordpress.com/2011/02/14/pengkondisiudara-air-conditioning-catatan-seorang-engineer-1/

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin AC tipe ini digunakan untuk mengakali minimnya ruang dalam plafon. Paling cocok untuk ruang pertemuan, restaurant, ruang tunggu, dll. c. AC Split Ceiling Suspended

Gambar : AC Split Ceiling Suspended Sumber : http://syofuan.wordpress.com/2011/02/14/pengkondisiudara-air-conditioning-catatan-seorang-engineer-1/

AC ini bentuknya menyerupai tipe Wall, tapi sebenarnya ia menggantung di langit-langit (ceiling suspended). Paling cocok untuk ruang pertemuan, restaurant, dll. d. AC Split Floor Standing

Gambar: AC Split Floor Standing Sumber : http://syofuan.wordpress.com/2011/02/14/pengkondisiudara-air-conditioning-catatan-seorang-engineer-1/

AC ini bentuknya menyerupai tipe Wall, tapi sebenarnya ia berdiri diatas lantai (floor standing). Paling cocok untuk ruang pertemuan, restaurant, dll. O. Control Defrost Control Defrost adalah suatu perangkat yang mengatur

defrost

evaporator.

Dimana

dapat

secara otomatis

beroperasi

dengan

menggunakan sebuah jam, pintu bersepeda mekanisme atau selama "off" bagian dari siklus pendingin.Defrosting adalah prosedur, dilakukan secara berkala pada lemari pendingin dan freezer untuk menjaga efisiensi operasi mereka. Seiring waktu uap air di udara mengembun pada elemen

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin pendingin di dalam kabinet. Ini juga mengacu pada meninggalkan makanan beku pada suhu yang lebih tinggi sebelum memasak. Cara kerja kontrol defrost adalah mencairkan bunga es yg telah menebal pada evaporator yg telah didinginkan oleh compressor selama tujuh jam, setelah tujuh jam bimetal dalam defrost timer berpindah keposisi defrost yg menghubungkan pada heater/pemanas, defrost thermostat dan fuse selama lebih kurang lima belas menit.heater berfungsi untuk mencairkan bunga es, defrost thermostat berfungsi sebagai relay yg dapat meneruskan arus listrik pada heater (pada suhu yg terendah bimetal dalam defrost thermostat menutup atau menyambungkan arus listrik pada heater)fuse berfungsi sebagai pengaman. Cara kerja control defrost pada lemari es yaitu mengontrol evaporator agar tidak muncul bunga es, maka didekat evaporator terdapat sebuah pemanas yaitu defrost heater. Dimana evaporator yang terletak didalam kulkas akan menjadi sangat dingin, sedangkan kondensor akan menjadi panas. Defrost heater ini dikendalikan oleh thermofuse 13o C dan thermostat 70o C yang terhubung secara seri. Thermofuse 13o C akan terputus apabila suhu evaporator berada diatas 13o C yaitu akan mematikan defrost heater, dan thermofuse 13o C akan tersambung apabila suhu evaporator berada dibawah 13o C sehingga defrost heater akan menyala. Sedangkan thermostat 70o C berfungsi untuk melindungi defrost heater,

Gambar : Kontrol Defrost Sumber : http://www.icmcontrols.com/DEFROST-CONTROL-BOARDSProdlist.html

P. Liquid Reciver Liquid Reciver merupakan tangki untuk pendingin cair. Refrigerant dipompa keluar dari berbagai bagian dan disimpan dalam penerima cairan selama servis. Penggunaannya membuat jumlah refrigeran dalam sistem yang kurang kritis. Kadang-kadang, penerima cair dibangun ke bagian bawah

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin kondensor . Kebanyakan penerima memiliki katup layanan. Sebuah jala tembaga halus di outlet mencegah kotoran dari memasuki katup kontrol refrigeran. Penerima Cair sering ditemukan pada sistem yang menggunakan pelampung rendah sisi atau perluasan katup-tipe kontrol refrigeran. tabung kapiler sistem tidak menggunakan penerima cair, (Semua refrigeran cair disimpan dalam evaporator selama bagian dari siklus Off mereka.) Telah ada penggunaan yang lebih besar dari sistem kedap udara dan kontrol tabung kapiler refrigeran. Hal ini mengurangi kebutuhan untuk penerima cair dalam sistem domestik dan banyak unit komersial kecil. Pada sistem komersial yang lebih besar, penerima memberikan refrigeran cair cadangan. Hal ini menjamin bahwa garis refrigeran cair subcooled dan bebas dari gas flash. Penerima harus memberikan cukup ruang untuk pendingin selama pumpdowns otomatis (untuk keperluan defrost dan ketika beberapa evaporator tidak digunakan). Beberapa sistem, yang memiliki kondensor berpendingin udara luar ruangan, perlu ruang dalam penerima untuk pendingin ekstra. Tanpa ruang ekstra, cair sebagian mengisi kondensor bila tekanan kepala terlalu rendah. Cairan tersebut tidak akan bergerak melalui kondensor.

Gambar : Liquid Reciver Sumber : http://www.hiwtc.com/products/liquid-receiver-6928-21361.htm

Q. Sight glass Sight glass adalah tabung transparan melalui mana operator dari sebuah tangki atau ketel uap dapat mengamati tingkat cair terkandung di dalamnya

Gambar : Sight Glass Sumber : http://www.jdvalves.com/sight_glass.htm

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin Kacamata penglihatan sederhana mungkin hanya plastik atau kaca tabung terhubung ke bagian bawah tangki di satu ujung dan bagian atas tangki di ujung lainnya. Tingkat cairan ke dalam kaca mata akan sama dengan tingkat cairan di dalam tangki. Berikut ini adalah prosedur yang berlaku umum secara aman pas segelas tubular baru pada ketel uap dalam aplikasi industri. Sarung tangan kerja kulit dan pelindung wajah penuh harus dipakai saat bekerja dengan kaca, ini untuk mencegah luka bakar, luka, dan melindungi penglihatan operator. 1. Menutup kedua katup dan membuka ayam menguras kaca 2. Kendurkan dan menghapus kedua kacang kelenjar 3. Hapus semua pecahan kaca atau sampah lainnya dari tubuh kaca katup 4. Tempat kelenjar kacang dan segel baru pada kaca precut 5. Instal kaca di atas katup pertama dan longgar kencangkan mur. Tarik kaca turun ke bawah sehingga kesenjangan dalam tubuh katup atas dan bawah bahkan (ini memungkinkan untuk perluasan kaca) 6. Tangan mengencangkan kedua kacang-kacangan, dan kemudian menggunakan kunci pas, beri kacang setiap giliran kuartal tambahan. 7. Crack katup uap sisi terbuka dan memungkinkan uap untuk meniup melalui ringan untuk menghangatkan kaca. Hal ini untuk mencegah kaca dari yang dikenakan thermal shock mendadak. (Haruskah kaca dikenakan thermal shock efek mungkin tidak melihat langsung Namun, kaca kemudian mungkin jauh lebih rapuh dan bahkan benjolan sedikit mungkin menghancurkan itu..) 8. Tutup katup pembuangan dan katup retak terbuka di sisi air dari kaca 9. Amati kelenjar kebocoran dan kencangkan sesuai kebutuhan 10. Membuka kedua katup sepenuhnya. Instrumen observasi industri telah berubah dengan industri itu sendiri. Lebih struktural canggih dari alat pengukur air, kaca mata kontemporer - juga disebut jendela melihat atau port penglihatan dapat ditemukan di kapal media di pabrik kimia dan dalam pengaturan

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin industri lainnya, termasuk farmasi, makanan, minuman dan pabrik gas bio. Kacamata penglihatan memungkinkan operator untuk secara visual mengamati proses di dalam tangki, pipa, reaktor dan kapal. Kaca mata industri modern merupakan disk kaca diadakan antara dua frame logam, yang dijamin dengan baut dan gasket, atau disk kaca menyatu dengan bingkai logam selama pembuatan. Kaca yang digunakan untuk tujuan ini adalah baik soda kapur kaca atau kaca borosilikat, dan logam, biasanya jenis stainless steel, dipilih untuk sifat yang diinginkan kekuatan. Borosilikat kaca lebih unggul formulasi lain dalam hal ketahanan korosi kimia dan toleransi suhu, serta transparansi. Kacamata penglihatan menyatu juga disebut kaca mekanis prategang, karena kaca diperkuat oleh kompresi dari cincin logam. Panas diterapkan untuk disk kaca dan cincin baja sekitarnya, menyebabkan fusi dari bahan. Sebagai baja mendingin, ia tertular, penekanan kaca dan membuatnya tahan terhadap ketegangan. Karena kaca biasanya istirahat di bawah ketegangan, kaca mekanis prategang tidak mungkin untuk istirahat dan membahayakan pekerja. Kacamata mata terkuat yang dibuat dengan kaca borosilikat, karena perbedaan besar dalam koefisien ekspansi. R. Filter Dryer Filter dryer adalah salah satu komponen yang mempunyai peranan yang sangat penting di dalam sistem pendingin, dianjurkan untuk mengganti komponen ini sebelum melakukan pengisian ulang refrigerant pada Kulkas maupun Freezer, alat ini berguna untuk menghambat terjadi nya penyumbatan pada kapiler atau katup ekspansi. untuk hasil yang maksimal sebaiknya gunakan filter yang memiliki molecular sieve di dalamnya, butir-butir kecil seperti biji merica ini berguna sebagai dehydrant atau penyerap air yang mungkin terdapat di dalam sistem sehingga sirkulasi refrigerant lebih maksimal.

Gambar : Filter Dryer Sumber: http://bengkelmania.blogspot.com/2011/04/filter-dryer.html

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin S. Diagram Molier Diagram Mollier adalah representasi grafis dari hubungan antara suhu udara, kadar air dan entalpi - dan merupakan alat desain dasar untuk insinyur bangunan dan desainer. Udara adalah campuran dari sebagian besar oksigen, nitrogen dan uap air. Psychrometry adalah ilmu yang mempelajari sifat termodinamika dari udara lembab dan penggunaan ini untuk menganalisis kondisi dan proses yang melibatkan udara lembab. proses pengkondisian udara dapat ditentukan dengan menggunakan diagram psikometrik seperti berikut ini

Gambar : Bagan Psikometrik Sumber : http://mtnugraha.wordpress.com/2009/07/05/158/7-diagram-psikometrik/

Psychrometric Charts atau Mollier Diagram . sifat umum dalam grafik meliputi : 1.

dry-bulb temperatur

2.

temperatur bola basah

3.

kelembaban relatif (RH)

4.

Rasio kelembaban

5.

volume spesifik

6.

suhu titik embun

7.

Entalpi Perbedaannya : Proses transformasi diagram Mollier ke

psychrometric grafik ditunjukkan di bawah ini. a.

pertama - itu harus tercermin dalam cermin vertikal

b.

kedua - harus diputar 90 derajat


Gambar : Psikometrik and Mollier chart Sumber : http://mtnugraha.wordpress.com/2009/ 07/05/158/7-diagram-psikometrik/ T. Hukum Termodinamika 1. Hukum ke- 0 Termodinamika “Jika dua benda berada dalam keseimbangan termal dengan benda ketiga, maka ketiga benda tersebut berada dalam keseimbangan termal satu sama lain.” Keseimbangan termal yang dialami oleh dua benda yang bersentuhan. Untuk memahami konsep keseimbangan termal secara lebih mendalam, mari kita tinjau 3 benda (sebut saja benda A, benda B dan benda C). Benda C bisa dianggap sebagai termometer. Misalnya benda A dan benda B tidak saling bersentuhan, tetapi bend a A dan benda B bersentuhan dengan benda C. Karena bersentuhan, maka setelah beberapa saat benda A dan benda C berada dalam keseimbangan termal. Demikian juga benda B dan benda C berada dalam keseimbangan termal. Ini adalah hukum ke-0 termodinamika. Kedengarannya agak aneh, jarang-jarang hukum dimulai dari nol. Kisahnya begini… Setelah para ilmuwan menemukan hukum termodinamika pertama, kedua dan ketiga, mereka baru sadar kalau hukum ini belum dinyatakan. Bagaimanapun, hukum ini merupakan dasar bagi hukum termodinamika pertama, kedua dan ketiga, maka

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin para ilmuwan harus menyatakannya terlebih dahulu. Munculnya belakangan, lagian ilmuwan juga bingung mau nempelin dimana, ya lebih bagus dan lebih tepat kalau diberi julukan hukum ke-0 saja. 2. Hukum Pertama Termodinamika "Energi

itu

kekal,tidak

dapat

diciptakan

dan

tidak

dapat

dimusnahkan. Energi hanya dapat dikonversikan dari satu bentuk ke bentuk yang lain" sistem tertutup Q -W = ΔU+ΔPE+ΔKE sistem terbuka Qd-Wd = md(Δh+Δpe+Δke) →kondisi tunak 3. Hukum Kedua termodinamika Berdasarkan hukum I termodinamika kita mengetahui bahwa energi adalah kekal, tidak dapat diciptakan dantidak dapat dimusnahkan, tetapi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lain. Apabila kita hanya berpedoman padahokum I termodinamika, maka kita dapat mengubah setiap ener gi menjadi bentuk energi lain sesuai kehendak kita asalkan memenuhi hokum kekekalan energi. Akan tetapi kenyataan yang terjadi tidak demikian. Sebagai contoh, ketikakita menjatuhkan sebuah bola besi dari suatu ketinggian. Pada saat bola besi jatuh, energi potensialnya berubah menjadienergi kinetic. Ketika bola besi menumbuk tanah, sebagian besar energi kinetiknya berubah menjadi energi panas dansebagian kecil berubah menjadi energi bunyi. Sekarang, jika prosesnya kita balik, yaitu bola besi kita panaskan sehinggamemiliki energi panas sebesar energi kinetic ketika bola besi menumbuk tanah, mungkinkah energi panas ini akan berubah menjadi energi kinetic dan kemudian berubah menjadi energi potensial sehingga bola besi dapat naik? Peristiwaini tidak mungkin terjadi walau bola besi kita panaskan sampai meleleh sekalipun.Hukum II termodinamika membatasi perubahan energi mana yang dapat terjadi dan yang tidak

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin dapat terjadi.Pembatasan ini dapat dinyatakan dengan berbagai cara, antara lain: a. Hukum II termodinamika d alam pernyataan aliran kalor “Kalor mengalir secara spontan dari bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah dan tidak mengalir secara spontan dalam arah kebalikannya.” b. Hukum II termodinamika dalam pernyataan tentang mesin kalor “Tidak mungkin membuat suatu mesin kalor yang bekerja

dalam

suatu

siklus

yang

semata-mata

menyerapkalor dari sebuah reservoir dan mengubah seluruhnya menjadi usaha luar.” c . H u k u m I I t e r m o d i n a m i k a d a l a m p e r n ya t a a n e n t r o p i “Total entropi semesta tidak berubah ketika proses reversible terjadi dan bertambah ketika proses irreversible terjadi.”

U. Hukum Gas Ideal Dalam

pembahasan

teori

kinetik

gas

dari

awal

dalam

pembelajaran selalu disebut-sebut dengan adanya asumsi atau pengertian gas Ideal. Mengapa harus ada gas ideal ? dalam pelajaran fisika gas yang akan ditinjau adalah gas ideal. Tujuan adanya pengertian gas ideal adalah untuk memudahkan dalam mempelajari gas. Gas ideal adalah gas yang memenuhi syarat atau asumsi-asumsi sebagai berikut: 1. Gas ideal terdiri dari partikel-partikel(atom-atom maupun molekulmolekul) dalam jumlah yang banyak sekali. 2. Ukuran partikel gas sangat kecil dibanding dengan bejana sehingga dapat diabaikan 3. Setiap partikel gas selalu bergerak dengan arah sembarang (acak) 4. Partikel gas terdistribusi merata pada seluruh ruangan dalam bejana 5. pada partikel gas berlaku hukum hukum Newton tentang gerak 6. setiap tumbukan antar partikel dengan dinding terjadi tumbukan lenting sempurna.


Gambar : Tumbukan Lenting sempurna Sumber : http://fisikasmasmk.blogspot.com/2012/01/gas-ideal.html

Adakah ada yang dinamakan gas ideal? Sesungguhnya yang dinamakan gas ideal itu tidak ada. Apa pengertian Ideal? “Ideal” bisa juga di sebut “yang seharusnya sesuai dengan harapan”. Sama halnya dengan kamu yang mengharap pacar adalah cowok atau cewek ideal. Kamu boleh saja berharap dapat cewek atau cowok ideal tapi sampai kapan pun dan di manapun selamanya tidak akan ketemu. Paling bisa ya hanya yang mendekati ideal. Maka untuk gas juga yang ideal seperti asumsi di atas itu tidak akan ada? Paling ada juga yang mendekati ideal tujuan membuat asumsi gas ideal adalah untuk memudahkan mempelajari gas. Misalnya dalam hal mempelajari Tekanan gas itu asalnya atau tekanan berhubungan dengan energi kinetik partikel gas. Yang menurut asumsi no 3 diatas disebutkan selalu bergerak secara acak kesegala arah. Di asumsikan pula bahwa untuk gas yang memenuhi kriteria gas ideal harus berlaku hukum-hukum Newton tentang gerak baik itu hukum Newton pertama, Hukum Newton ke-2 juga hukum Newton ke-3 yang biasa disebut hukum aksi reaksi. Ini semata-mata untuk memudahkan kita para pembelajar fisika dalam mempelajari tentang gas. V. Psycometric Chart Grafik kelembaban adalah grafik yang digunakan untuk menentukan properti-properti dari udara atmosfer pada suatu tekanan tertentu. Penggunaan grafik ini lebih menguntungkan dibandingkan apabila harus menghitung menggunakan persamaan-persamaan di atas. Skematis psychrometric chart adalah seperti gambar di bawah dimana masing-masing kurva/garis akan menunjukkan nilai properti yang konstan. Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (h, , , v, Twb, Tdb) bisa dilakukan apabila minimal dua buah diantara properti tersebut sudah diketahui.


Misal, apabila diketahui kondisi udara atmosfer bisa digambarkan dalam psychrometric chart sebagai titik kondisi maka untuk mencari: 1.

 ditentukan dengan menarik garis horisontal dari titik kondisi ke sumbu vertikal ( = konstan).

2.

h ditentukan dengan menarik garis sejajar h=konstan dari titik kondisi ke skala entalpi.

3.

Twb ditentukan dengan menarik garis sejajar Twb=konstan sampai ke garis jenuh (saturation line).

4.

Tdb ditentukan dengan menarik garis vertikal sampai ke sumbu horisontal.

5.

Tdp ditentukan dengan menarik garis horisontal sampai ke garis jenuh.

6.

v ditentukan dengan menarik kurva sejajar kurva v=konstan dan nilainya ditentukan dengan melihat posisi kurva terhadap kurva v=konstan yang mengapitnya.

7.

 ditentukan dengan menarik kurva sejajar kurva =konstan dan nilainya ditentukan dengan melihat posisi kurva terhadap kurva v=konstan yang mengapitnya.


Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin W. AC Mobil

Gambar : Skema prinsip kerja AC Mobil Sumber:http://autobliz.wordpress.com/2008/05/22/prinsip-kerja-ac-mobil-anda/

Prinsip Kerja : 1. Zat pendingin bertekanan tinggi dari kompresor berupa gas. 2. Zat pendingin yang sudah didinginkan oleh kondensor berubah bentuk dari gas menjadi cair. 3. Zat pendingin yang telah diturunkan tekanannya oleh katup ekspansi, berubah bentuk menjadi uap. 4. Zat pendingin yang telah menyerap panas pada evaporator berubah bentuk menjadi gas. 5. Zat pendingin yang berbentuk gas diberi tekanan oleh kompresor sehingga beredar dalam sistem AC,karena adanya tekanan maka zat pendingin menjadi panas. 6. Kondensor

akan

medinginkan

zat

pendingin

tersebut

(kondensasi),sementara tekanan zat pendingin masih tetap tinggi dan berubah bentuk menjadi cair. AC atau Air Conditioners, adalah suatu rangkaian peralatan (komponen) yang berfungsi untuk mendinginkan udara didalam kabin agar penumpang dapat merasa segar dan nyaman. Rangkaian peralatan (komponen) tersebut adalah : 1. Compressor Compressor Berfungsi untuk memompakan refrigrant yang berbentuk gas agar tekanannya meningkat sehingga juga akan mengakibatkan temperaturnya meningkat.


Gambar : Kompresor Sumber : http://autobliz.wordpress.com/2008/05/22/prinsip-kerja-ac-mobil-anda/

2.

Condenser Condenser Berfungsi untuk menyerap panas pada refrigerant yang telah dikompresikan oleh kompresor dan mengubah refrigrant yang berbentuk gas menjadi cair ( dingin ).

Gambar : Kondensor Sumber : http://autobliz.wordpress.com/2008/05/22/prinsip-kerja-acmobil-anda/ 3.

Dryer/receifer Dryer/receifer Berfungsi untuk menampung refrigerant cair untuk sementara, yang untuk selanjutnya mengalirkan ke evaporator melalui expansion valve, sesuai dengan beban pendinginan yang dibutuhkan. Selain itu Dryer/receifer juga berfungsi sebagai filter untuk menyaring uap air dan kotoran yang dapat merugikan bagi siklus refrigerant.

Gambar : Receifer Sumber : http://autobliz.wordpress.com/2008/05/22/ prinsip-kerja-ac-mobil-anda/

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin 4.

Expansion valve Expansion valve Berfungsi Mengabutkan refrigrant kedalam evaporator, agar refrigerant cair dapat segera berubah menjadi gas.

Gambar : Katup Ekspansi Sumber : http://autobliz.wordpress.com/2008/05/22/ prinsip-kerja-ac-mobil-anda/ 5.

Evaporator Evaporator Merupakan kebalikan dari condenser Berfungsi untuk menyerap panas dari udara yang melalui sirip-sirip pendingin evaporator, sehingga udara tersebut menjadi dingin.

6.

Gambar : Evaporator Sumber: http://autobliz.wordpress.com/2008/ 05/22/prinsip-kerja-ac-mobil-anda/ Blower Terdiri dari kipas dan motor yang berfungsi untuk mengipas es beku dari evapurator, sehingga akan terjadi hawa dingin yang kita rasa dalam mobil.

Gambar : Blower Sumber : http://autobliz.wordpress.com/2008/05/22/prinsip-kerjaac-mobil-anda/

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin Cara kerja komponen AC a. Compressor Kompresor digerakkan oleh tali kipas dari puli engine. Perputaran kompresor ini akan menggerakkan piston/vane dan gerakan piston/ vane ini akan menimbulkan tekanan bagi refrigerant yang berbentuk gas sehingga tekanannya meningkat yang dengan sendirinya juga akan meningkatkan temperaturnya. Jenis kompresor ini dapat dipilahkan seperti dibawah ini : 1.

Tipe Crank

2.

Tipe Reciprocating

3.

Tipe Swash plate

4.

Tipe Rotary Tipe Through vane

5.

Tipe Reciprocating mengubah putaran crankshaft menjadi gerakan bolakbalik pada piston.

Tipe Crank :

Gambar : Kompresor tipe Crank Umber : http://batavia2008.blogspot.com/2011/02/cara-kerjakomponen-ac.html Pada tipe ini sisi piston yang berfungsi hanya satu sisi saja, yaitu bagian atas. Oleh sebab itu pada kepala silinder ( valve plate ) terdapat dua katup yaitu katup isap (suction) dan katup penyalur (Discharge). Lihat gambar mekanis kompresi. Pada langkah turun, refrigerant masuk kedalam ruang silinder dari evaporator, dan pada langkah naik refrigerant keluar dari

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin ruang silinder menuju ke condenser dengan tekanan meningkat dari 2,1 kg/cm2 menjadi 15 kg/cm2 yang mengubah temperatur dari 0oC menjadi 70oC. Tipe Swash Plate :

Gambar: Kompresor tipe Swash Plate Sumber : http://batavia2008.blogspot.com/2011/02/ cara-kerja-komponen-ac.html Terdiri dari sejumlah piston dengan interval 72o untuk kompresor 10 silinder dan interval 120o untuk kompresor 6 silinder. Kedua sisi ujung piston pada tipe ini berfungsi, yaitu apabila salah satu sisi melakukan langkah kompresi maka sisi lainnya melakukan langkah isap ( lihat bagan gambar mekanis kompresi ) Tipe Through Vane :

Gambar : Kompresor Tipe through Vane Sumber : http://batavia2008.blogspot.com/2011/02/cara-kerja -komponen-ac.html

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin Tipe through vane ini terdiri atas dua vane yang integral dan saling tegak lurus. Dan bila rotor berputar vane akan bergeser pada arah radial sehingga ujung-ujung vane akan selalu bersinggungan dengan permukaan dalam silinder. (lihat bagan gambar mekanis kompresi)

Gambar : Proses mekanis kompresi Sumber : http://batavia2008.blogspot.com/2011/02/cara-kerjakomponen-ac.html Gambar 1 : Adalah langkah awal isap dimana refrigerant masuk melalui lubang isap. Gambar 2 : Akhir langkah isap dimana lubang pengisapan telah tertutup. Gambar 3 : Awal langkah kompresi dimana refrigerant mulai dikompresi

kan untuk menaikkan tekanan.

Gambar 4 : Langkah kompresi penuh. Gambar 5 : Langkah penyaluran / pengosongan refrigerant dari silinder ke saluran keluar menuju ke condenser melalui katup tekan (discharge valve) Gambar 6 :

Penyaluran refrigerant selesai, ruang vane akan memulai dengan awal langkah isap lagi.

Pada aktualnya through vane yang membentuk empat ruang, bekerja secara bergantian, sehingga proses diatas akan berjalan terus menerus secara berkesinambungan. b. Kopling magnet ( Magnetic Clutch ) Kopling magnet adalah perlengkapan kompressor yaitu suatu alat yang dipergunakan untuk melepas dan menghubungkan kompressor dengan putaran mesin. Peralatan intinya adalah : Stator,

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin rotor dan pressure plate. Sistem kerja dari alat ini adalah elektro magnetic. Cara kerjanya: Puli kompressor selalu berputar oleh perputaran mesin melalui tali kipas pada saat mesin hidup. Dalam posisi switch AC off, compressor tidak akan berputar, dan kompressor hanya akan berputar apabila switch AC dalam posisi hidup (on) hal ini disebabkan oleh arus listrik yang mengalir ke stator coil akan mengubah stator coil menjadi magnet listrik yang akan menarik pressure plate dan bidang singgungnya akan bergesekan dan saling melekat dalam satu unit (Clutch assembly ) memutar kompresor.

Gambar : Kopling magnet Sumber : http://batavia2008.blogspot.com/2011/02/carakerja-komponen-ac.html Konstruksi : Puli terpasang pada poros kompressor dengan bantalan diantaranya menyebabkan puli dapat bergerak dengan bebas. Sedang stator terikat dengan kompressor housing, pressure plate terpasang mati pada poros kompressor. ( lihat gambar ) Tipe Kopling Magnet

Gambar : tipe Kopling Magnet Sumber : http://batavia2008.blogspot.com/2011/02/cara-kerjakomponen-ac.html

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin c. Condenser Refrigerant yang masuk kedalam condenser oleh karena tekanan kompresor masih dalam bentuk gas dengan temperatur yang cukup tinggi (80oC). Temperatur yang tinggi dari refrigerant yang berada dalam condenser yang bentuknya berlikuliku akan mengakibat kan terjadinya pelepasan panas oleh refrigerant. Proses pelepasan panas ini di permudah dengan adanya aliran udara baik dari gerakan mobil maupun isapan fan yang terpasang dibelakang condenser. Semakin baik pelepasan panas yang di hasilkan oleh condenser semakin baik pula pendinginan yang akan dilakukan oleh evaporator. Pada ujung pipa keluar condenser refrigerant sudah tidak berbentuk gas lagi akan tetapi sudah berubah menjadi refrigerant cair dengan temperatur 57oC (cooled liquid).

Gambar:Kondensor dan bagian-bagiannya Sumber : http://batavia2008.blogspot.com/2011/02/cara-kerjakomponen-ac.html d. Receifer / Dryer. Refrigerant dari condenser masuk ke tabung receifer melalui lubang masuk ( inlet port ), kemudian melalui dryer, desiccant dan filter refrigerant cair naik dan keluar melalui lubang keluar ( outlet port ) menuju ke expansion valve. Dryer, desiccant maupun filter berfungsi untuk mencegah kotoran yang dapat menimbulkan karat maupun pembekuan refrigerant terutama pada expansion valve yang mana akan mengganggu siklus dari refrigerant. Bagian atas dari receifer/dryer disediakan gelas kaca ( sight glass ) yang berfungsi untuk melihat sirkulasi refrigerant.


Gambar : Dryer Sumber : http://batavia2008.blogspot.com/2011/02/cara-kerjakomponen-ac.html e. Expansion valve Oleh

karena

fungsi

dari

expansion

valve

ini

untuk

mengabutkan refrigerant kedalam evaporator, maka lubang keluar pada alat ini berbentuk lubang kecil ( orifice ) konstan atau dapat diatur melalui katup ( valve ) yang pengaturannya menggunakan perubahan temperatur yang dideteksi oleh sebuah sensor panas. Berdasarkan pengaturan pengabutan ini expansion valve dibedakan menjadi : - Expansion valve tekanan konstan - Expansion valve tipe thermal Pada gambar diatas adalah cara kerja expansion valve tipe thermal. Pembukaan valve sangat bergantung dari besar kecilnya tekanan Pf dari Heat sensitizing tube. Bila temperatur lubang keluar ( out let ) evaporator dimana alat ini ditempelkan meningkat, maka tekanan Pf > dari tekanan Ps + Pe, maka refrigerant yang disemprotkan akan lebih banyak. Sebaliknya bila temperatur lubang keluar ( out let ) evaporator menurun maka tekanan Pf < Ps + Pe, maka refrigerant yang disemprotkan akan lebih sedikit. Ps : tekanan pegas Pe : tekanan uap didalam evaporator


Gambar : Katup Ekspasi Sumber : http://batavia2008.blogspot.com/2011/02/cara-kerjakomponen-ac.html f. Evaporator Perubahan zat cair dari refrigerant menjadi gas yang terjadi pada evaporator akan berakibat terjadi penyerapan panas pada daerah sekelilingnya, udara yang melewati kisikisi evaporator panasnya akan terserap sehingga dengan hembusan blower udara yang keluar keruang kabin mobil akan menjadi dingin.

Gambar : Evaporator Sumber : http://batavia2008.blogspot.com/2011/02/carakerja-komponen-ac.html

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin g. Siklus Pendinginan AC Mobil

Gambar : Siklus Pendinginan AC mobil Sumber : http://batavia2008.blogspot.com/2011/02/cara-kerjakomponen-ac.html

Siklus Pendinginan Air Conditioners merupakan suatu rangkaian yang tertutup. Siklus pendinginan yang terjadi dapat digambarkan sebagai berikut : 1. Kompresor berputar menekan gas refrigerant dari evaporator yang bertemparatur

tinggi,

dengan

bertambahnya

tekanan

maka

temperaturnya juga semakin meningkat, hal ini diperlukan untuk mempermudah pelepasan panas refrigerant. 2. Gas refrigerant yang bertekanan dan bertemperatur tinggi masuk kedalam kondenser. Di dalam kondenser ini panas refrigerant dilepaskan dan terjadilah pengembunan sehingga refrigerant berubah menjadi zat cair. 3. Cairan refrigerant diatampung oleh receifer untuk disaring sampai evaporator membutuhkan refrigerant. 4. Expansion valve memancarkan refrigerant cair ini sehingga berbentuk gas dan cairan yang bertemperatur dan bertekanan rendah. 5. Gas refrigerant yang dingin dan berembun ini mengalir kedalam evaporator untuk mendinginkan udara yang mengalir melalui selasela fin evaporator, sehingga udara tersebut menjadi dingin seperti yang dibutuhkan oleh para penumpang mobil. 6. Gas refrigerant kembali kekompresor untuk dicairkan kembali di condenser.

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin X. Minyak Pelumas yang digunakan pada Mesin Pendingin Minyak pelumas mesin refrigerasi bersirkulasi hanya untuk melumasi bagian-bagian kompresor yang saling bergesekan. Sebgaian dari minyak pelumas itu bercampur dengan refrigeran dan masuk ke dalam kondensor dan evaporator. Oleh karena itu, minyak pelumas mesin refrigerasi herus memiliki sifat, selain sebagai pelumas yang baik, juga tidak menyebabkan gangguan atau kerusakan refrigerant dan bagianbagian yang dilaluinya. Disamping itu, minyak pelumas mesin refrigerasi harus taha temperatur tinggi, karena gas refrigerasi pada akhiar langkah kompresi di dalam silinder bertemperatur tinggi. Seperti diterangkan diatas, minyak pelumas mesin refrigerasi harus memenuhi beberapa persyaratan tersebut di bawah ini, yaitu sesuai dengan temperatur kerja mesin, jenis refrigeran dan jenis kompresor yang dipergunakan.

Persyaratan minyak pelumas mesin refrigerasi : 1. Titik beku yang rendah 2. Titik nyala yang tinggi (stabilitas termal yang baik) 3. Viskositas yang baik 4. Dapat dipisahkan dengan mudah dari refrigeran tanpa reaksi kimia 5. Tidak mudah membentuk emulsi 6. Tidak bersifat sebagai oxidator 7. Kadar parafin rendah (untuk mencegah pembekuan pada temperatur rendah) 8. Kemurnian tinggi (tidak mengandung kotoran, air, asam dan sebagainya) 9. Bersifat isolator listrik yang baik, terutama untuk pengunaan pada kompresor hermetik) 10. Kekuatan lapisan minyak yang tinggi. Y. Mesin Pembuat Salju Cara membuat salju sebetulnya tidak begitu susah. Yang dibutuhkan hanya tiga hal yaitu: air, penyemprot air, dan udara dingin. Air yang disemprotkan ke udara langsung turun lagi menjadi salju karena udara dingin. Salju buatan ini tidak akan mencair kalau suhu tetap berada di bawah titik beku. Ketika kami bermain snow tubing, suhu setempat adalah 22 derajad F atau minus 5.5 Celcius.


Gambar : Mesin pembuat salju Sumber : http://wisata.kompasiana.com/jalanjalan/2012/01/02/%E2%80%98snow-tubing%E2%80%99-dengan-saljubuatan/

Gambar : Mesin pembuat salju Sumber : http://wisata.kompasiana.com/jalanjalan/2012/01/02/%E2%80%98snow-tubing%E2%80%99-dengan-saljubuatan/

Secara prinsip salju akan terjadi ketika uap air berkondensasi dalam temperature yang cukup dingin, ini bisa terjadi di instalasi nuklir, dan menjadi Kristal es. Sehingga untuk membuat salju yang di butuhkan air dan temperature dingin. Proses akan semakin cepat kalo bahan inti ikut di campurkan ke dalam air. Air sendiri mengandung banyak kandungan yang bisa menjadi nukleator tapi menambah nukleator lain akan membuat air menjadi butiran es sebelum jatuh ke tanah. Salah satu bahan nukleator yang sering di pakai adalah protein natural yang di sebut Snowmax yang terbukti baik untuk menarik molekul air. Tipe tradisional pistol salju membuat butiran air dengan menggabungkan air dingin dan udara yang di kompres ( dipadatkan ). Di bukit ski, kita akan melihat pistol- pistol ini di pasang pada dua tabung khusus yang berfungsi untuk jalan udara dan saluran air.

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin Udara yang di kompres mempunyai tiga fungsi : 1. Membuat air menjadi atom sehingga air akan terpecah menjadi butiran- butiran 2. Mendorong butiran air di udara. 3. Membuat butiran air lebih dingin sebelum di dorong ke udara. Langkah terakhir adalah menambah bahan lain berupa udara yang di padatkan. Ketika udara dipadatkan partikel udara yang berbeda akan merapat bersama, yang berarti mereka nggak bergerak bebas lagi. Ketika udara di lepas partikel akan menyebar dan bergerak lebih bebas. Ini berarti partikel di udara menggunakan energy yang lebih banyak menyerap panas di sekeliling mereka sehingga membantu mendinginkan udara di sekitar butiran air yang dilepas ke udara. Alat lain ada yang nggak menggunakan alat untuk memadatkan udara. Yang dibutuhkan hanya air dan power supply yang membuat air biasa menjadi atom dan butiran- butiran kecil. Butiran air kemudian di tembak di udara oleh kipas yang kuat. Keuntungan pistol salju tipe ini adalah kita nggak perlu menyuplai pemadat udara. Z. Siklus Carnot Mesin Carnot adalah mesin kalor hipotetis yang beroperasi dalam suatu siklus reversibel yang disebut siklus Carnot. Sebuah proses reversibel didefinisikan sebagai sebuah proses yang dapat dibalik tanpa meningggal jejak pada lingkungan. Atau dengan kata lain, sebuah proses yang jika dibalik akan melalui lintasan yang sama. Mesin Carnot hanya merupakan siklus teoritik yang Model dasar dari mesin ini dirancang oleh Nicolas Léonard Sadi Carnot. Mesin Carnot terdiri atas 4 proses, yaitu 2 proses adiabatik dan 2 proses isotermik yakni pemuaian isotermal dengan penambahan kalor, pemuaian adiabatik, pemampatan isotermal dengan pelepasan kalor dan pemampatan adiabatik.


Gambar : diagram dari siklus carnot. Sumber: http://avinurfitasari-avi.blogspot.com/2010/06/termodinamika.html

Berikut urutan keempat langkah proses yang terjadi pada siklus Carnot yakni : Pada langkah pertama, gas mengalami Ekspansi isotermal reversibel. Reservoir suhu tinggi menyentuh dasar silinder dan sejumlah beban diatas piston dikurangi. Selama proses ini berlangsung,Temperatur sistem tidak berubah, namun volumesistem bertambah. Dari keadaan 1 ke keadaan 2 , sejumlah kalor dipindahkan dari reservoir suhu tinggi ke dalam gas. Pada langkah kedua, gas berubah dari keadaan 2 ke keadaan 3 dan mengalami proses Ekspansi adiabatis reversibel. Selama proses ini berlangsung, tidak ada kalor yang yang keluar atau masuk kedalam sistem. Tekanan gas diturunkan dengan mengurangi beban yang ada diatas piston. Akibatnya, Temperatur sistem akan turun dan volumenya bertambah. Pada langkah ketiga, keadaan gas berubah dari keadaan 3 ke keadaan 4 dan mengalami proses Kompresi isotermal reversibel. Pada langkah ini, reservoir suhu rendah menyentuh dasar silinder dan jumlah beban diatas piston bertambah. Akibatnya tekanan sistem meningkat, temperatur tetap, dan volume sistem menurun. Dari keadaan 3 ke keadaan 4 sejumlah kalor dipindahkan dari gas ke reservoir suhu rendah untuk menjaga temperatur sistem agar tidak berubah. Pada langkah keempat, gas mengalami proses Kompresi adiabatis reversibel dan keadaannya berubah dari keadaaan 4 ke keadaan 1. Jumlah beban diatas piston bertambah. Selama proses ini

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin berlangsung, tidak ada kalor yang yang keluar atau masuk kedalam sistem, tekanan sistem meningkat, dan volumenya bekurang. AA.

Karakteristik Termodinamika Refrigeran 1. R 12 (Kompressor : torak, rotary dan sentrifugal) Pemakaian : -40 s/d 10

sangat luas dari lemari es, freezer,

ice cream cabinet, water cooler sampai pada refrigrasi dan air conditioning yang besar. R-12 merupakan bahan pendingin yang utama untuk air conditioning mobil dan aerosol. Titik didih -21,6 29,8

) pada1 atm. Tekanan penguapan 11,8 pada 5

tekanan kondensasi 93,3 psig pada 86

( 30

(-

( 15 ) dan

). Kalor laten uap

71,74 Btu/lb pada titik didih. R-12 yaitu tekanan kerja dan satu kerja lebih rendah, bercampur dengan minyak pelumas lebih baik pada semua keadaan dan harganya lebih murah. 2. R 22 (Kompressor : torak, rotary dan sentrifugal) Pemakaian : -50 - 10

terutama untuk air conditioning

sedang dan kecil, juga dipakai untuk freezer, polsroge, display cases dan banyak lagi pemakaian pada suhu sedang dan suhu rendah. Titik didih -41,4 pada

(-40,8

) pada 1 atm. Tekanan penguapan 28,3 psig

dan tekanan kondensasi 158,2 psig pada 86

.Kalor laten

uap 100,6 Btu/lb pada titik didih. Keuntungan R-22 terhadap R-12 yaitu : a.

Untuk pergerakan torak yang sama, kasitasnya >60%.

b.

Untuk kasitas yang sama, bentuk kompressor lebih kecil pipa yang dipakai juga ukuran kecil.

c.

Pada suhu dievaporator antara -30 – (-40

tekanan R-22 lebih

dari 1atm sedangkan R12 kurang dari 1 atm . R-22 tidak korosif terhadap logam seperti besi, tembaga,

aluminium, kuningan, baja tahan karat, las perak, timah soldar, dll. R22 mempunyai kemampuan menyerap air tiga kali lebih besar dari R12. Sehingga jarang terjadi pembekuan pada evaporator. Minyak pelumas R-22 pada tekanan tinggi dapat bercampur dengan baik dan pada tekanan rendah minyak pelumas memisah.

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin 3. R 500 Pemakaian : untuk memperbanyak model packaged dan room air conditioning yang kecil dan sedang. Juga pada lemari es untuk daerah yang memakai listrik 50 Hz. Titik didih -28,3 pada 1 atm. Tekanan penguapan 10,4 psig pada 5

(33,5

)

dan tekanan

kondeensasi 112,9 psig pada 86 Kalor laten uap 85,5 Btu/lb pada titik didih. R-500 adalah campuran azeotrope dari R-12(73,8% dari berat ) dan R-152 A Diflioro Ethana (26,2 % dari berat ). Disebut juga carrene -7 dipakai hanya untuk mesin refrigrasi buatan carrier. Keuntungan R-12 : a. Jika dipakai pada mesin yang sama, dapat memberikan kapasitas 18% lebih besar. b. Dapat dipakai dari daerah 60 Hz dengan R-12 ke daerah 50 Hz dengan R-500, pada mesin yang sama akan memberikan kapasitas yang sama pula. R-500

tidak

dapat

terbakar

,tidak

beracun,stabildan

mempunyaai daya campur dengan minyak pelumas yang baik pada suhu rendah seperti R-12. Kemampuan menyerap sangat besar sehingga apabila hendak dari dengan R-500 sebelumnya system divakumkan dengan memompa air keluar menggunakan pompa vakum khusus. Kebocoran dapat dicari dengan halide leak detector, electronic leak detector, air sabun atau zat warna, dll. 4. R 502 Pemakaian : -60 - -20

khusus dibuat untuk evaporator

dengan suhu rendah, untuk menggantikan R-22 tetapi juga pada suhu sedang. Titik didih -49,8 35,9 psig pada 5

(45,4

) pada 1atm. Tekanan penguapan

dan tekanan kondensasi 176,6 psig pada 86

.

Kalor laten uap 16,46 Btu/lb pada titik didih. Keuntungan R-502 terhadap R-22 yaitu : a.

Kapasitasnya 15 – 25% lebih besar, pada pemakaian suhu -18 dan yang lebih rendah.

b.

Kompressor akan bekerja dengan suhu yang lebih rendah sehingga

dapat memperpanjang daya tahan katup dan lain-lain bagian dari kompressor.

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin c.

Kepala

silinder dari kompressor yang besar tidak perlu

didinginkan dengan air, karena suhunya yang sama dengan kompressor yang memakai R-12, sedangkan biasanya diperlukan pada R-22. d.

Suhu motor dan minyak pelumas tetap rendah, sehingga minyak pelumas kompressor tetap dapat memberikan pelumasan dengan baik karena kekentalannya tetap tidak berubah. R-502 dapat bercampur minyak pelumas dengan baik pada

suhu diatas 27

tetapi dibawah 25

minyak akan memisah dan

mengapung diatas bahan pendingin cair. Sifat ini menyebabkan minyak dapat ikut kekondensor dan dievaporator minyak terpisah. Memerlukan alat khusus seperti pemisah minyak ( oil separator )untuk mengembalikan minyak pelumas ke kompressor. 5. Amonia Digunakan untuk industry, terutama pabrik es yang besar dan sisten absorpsi. Titik didih -28

( -33,3

penguapan 19,6 mHg pada 5 kondensasi154,5 psig pada 86

( 30

) pada 1 atm. Tekanan

( -15

dan tekanan

). Kalor laten uap 589,3

Btu/lb pada titik didihnya. Kalor laten tersebut sangat besar dan merupakan yang terbesar daripada bahan pendingin yang lain. Terdiri dari sebuah unsure nitrogen dan 3 unsur hydrogen yang tidak tergolong dalam fluorocarbon. Amonia berwujud gas yang tidak berwarna tetapi mudah terbakar dan sanat beracun. Amonia yang murni tidak korosif terhadap logam yang banyak dipakai pada system regrigrasi. Amonia yang bercampur air akan menjadi korosif terhadap logam non ferco, terutama tembaga, kuningan, seng dan timah. Amonia lebih ringan daripada minyak pelumas . Kompressor juga tidak dapat larut ke dalam minyak pelumas tersebutt, maka tidak dapat menyerap minyak dari tempat minyak kompressor. Kekuatan dielektrik dari amonia rendah, tidak adapat dipakai dengan compressor termatik yang berhubungan langsung dengan alat-alat listrik.

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin 6. Freon Dengan merek dagang Freon, refrigeran jenis ini adalah yang paling banyak dipakai. Tetapi karena sifatnya yang berupa ODS maka pemakaiannya di negara-negara maju sudah sangat dibatasi. Jenisjenis freon antara lain R-11 (AC dengan kapasitas besar), R-12 (AC dan freezer dalam rumah tangga), R-22 (heat pump dan AC bangunan komersial dan industri besar), R-502 (chiller supermarket) dll. Jenis Freon yang bukan ODS adalah R-134a. BB.

Chiller Chiller adalah mesin yang menghilangkan panas dari cairan

melalui kompresi uap atau siklus penyerapan pendingin . Cairan ini kemudian dapat diedarkan melalui penukar panas untuk udara dingin atau peralatan yang diperlukan

Gambar : Chiller Sumber: http://en.wikipedia.org/wiki/Chiller

Dalam AC sistem, air dingin biasanya didistribusikan ke penukar panas, atau gulungan, di unit penanganan udara , atau jenis lain dari perangkat terminal yang mendinginkan udara dalam ruang masingmasing (s), dan kemudian air dingin tersebut kembali beredar kembali ke chiller untuk didinginkan lagi. Ini koil pendingin mentransfer panas yang masuk akal dan panas laten dari udara ke air dingin, sehingga pendinginan dan biasanya dehumidifying aliran udara. Sebuah chiller khas untuk aplikasi AC dinilai antara 15 sampai 1500 ton (180.000 18.000.000 untuk BTU / jam atau 53 sampai 5.300 kW ) pada kapasitas

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin pendinginan , dan setidaknya satu perusahaan memiliki 2.700 ton chiller untuk keperluan khusus. Suhu air dingin dapat berkisar 35 dan 45 derajat Fahrenheit (1.5 ke 7 derajat Celcius), tergantung pada persyaratan aplikasi. Dalam aplikasi industri, air dingin atau cairan lain dari chiller dipompa melalui proses atau peralatan laboratorium. Pendingin industri digunakan untuk pendinginan dikendalikan produk, mekanisme dan mesin pabrik di berbagai industri. Mereka sering digunakan dalam industri plastik di injeksi dan blow molding, pengerjaan logam minyak pemotong, peralatan las, die-casting dan perkakas mesin, pengolahan kimia, formulasi farmasi, makanan dan minuman pengolahan, kertas dan pengolahan semen, sistem vakum, X- difraksi sinar, pasokan listrik dan stasiun pembangkit listrik, peralatan analisis, semikonduktor, kompresi udara dan pendinginan gas. Mereka juga digunakan untuk mendinginkan panas tinggi item khusus seperti mesin MRI dan laser, dan di rumah sakit, hotel dan kampus. Pendingin untuk aplikasi industri dapat terpusat, dimana chiller setiap melayani kebutuhan pendinginan ganda, atau terdesentralisasi dimana setiap aplikasi atau mesin memiliki chiller sendiri. Setiap pendekatan memiliki keuntungan. Hal ini juga memungkinkan untuk memiliki kombinasi kedua pendingin sentralisasi dan desentralisasi, terutama jika kebutuhan pendinginan adalah sama untuk beberapa aplikasi atau tempat penggunaan, tetapi tidak semua. Pendingin Desentralisasi biasanya dalam ukuran kecil (kapasitas pendinginan), biasanya dari 0,2 ton menjadi 10 ton. Pendingin terpusat umumnya memiliki kapasitas mulai dari sepuluh ton menjadi ratusan atau ribuan ton. Air dingin digunakan untuk mendinginkan dan dehumidify udara di pertengahan sampai ukuran besar komersial, industri, dan kelembagaan (CII) fasilitas. Pendingin air bisa menjadi air-cooled, berpendingin udara, atau evaporatively didinginkan. Air-cooled chiller menggabungkan penggunaan menara pendingin yang meningkatkan efektivitas termodinamis pendingin 'dibandingkan dengan berpendingin udara pendingin. Hal ini disebabkan penolakan panas pada atau dekat suhu bola basah udara, bukan suhu, lebih tinggi, kadang-kadang jauh lebih tinggi kering umbi. Pendingin Evaporatively didinginkan

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin menawarkan efisiensi lebih tinggi dari berpendingin udara pendingin tapi lebih rendah dari pendingin air pendingin. Air-cooled chiller biasanya ditujukan untuk instalasi indoor dan operasi, dan didinginkan dengan loop air kondensor terpisah dan terhubung ke menara pendingin di luar ruangan untuk mengusir panas ke atmosfer. Udara didinginkan dan pendingin evaporatively didinginkan dimaksudkan untuk instalasi outdoor dan operasi. Berpendingin udara mesin langsung didinginkan oleh udara ambien yang beredar secara mekanis langsung melalui kumparan kondensor mesin untuk mengusir panas ke atmosfer. Mesin Evaporatively didinginkan mirip, kecuali mereka menerapkan kabut air di atas kumparan kondensor untuk membantu pendinginan kondensor, membuat mesin lebih efisien daripada mesin berpendingin udara tradisional. Tidak ada menara pendingin remote biasanya diperlukan dengan salah satu dari jenis chiller berpendingin udara atau didinginkan evaporatively dikemas. Bila tersedia, air dingin tersedia di badan air terdekat dapat digunakan langsung untuk pendinginan, tempat atau menambah menara pendingin. The Air Danau Jauh Sistem Pendingin di Toronto , Kanada , adalah

sebuah

contoh.

Menggunakan

air

danau

dingin

untuk

mendinginkan pendingin, yang pada gilirannya digunakan untuk mendinginkan bangunan kota melalui pendinginan distrik sistem. Air yang kembali digunakan untuk menghangatkan air minum kota pasokan, yang diinginkan dalam iklim dingin. Setiap kali penolakan panas chiller bisa digunakan untuk tujuan produktif, selain fungsi pendinginan, efektivitas termal yang sangat tinggi adalah mungkin. CC.

Heater Heater atau terkadang disebut furnace adalah peralatan proses

yang berguna untuk menaikan temperature suatu material. Energi panas yang dipakai berasal dari hasil pembakaran sehingga disebut juga dengan fire heater. Secara garis besar, peralatan ini terbuat dari metal (metal housing) yang dilapisi refractory pada bagian dalamnya sebagai isolasi panas

sehingga

panas

tidak

terbuang

keluar.

dipanaskan/charge bisa berbentuk padat, cair atau gas.

Material

yang

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin Berdasarkan fungsinya, heater dikelompokan menjadi: 1.

Heater untuk memanaskan dan/atau menguapkan charge (misalnya heater untuk distillation charge atau reboiler).

2.

Heater untuk memberikan panas reaksi pada feed reactor.

3.

Heater untuk memanaskan material yang akan diubah bentuk fisiknya. Tulisan ini akan membahas sistem kontrol untuk jenis heater

yang banyak digunakan di kilang minyak (refinery), yaitu heater untuk distillation charge, heater untuk feed reactor dan reboiler. Heater jenis ini, umumnya menggunakan bahan bakar minyak (fuel oil) dan/atau gas (fuel gas).

Gambar : Prinsip kerja Heater Sumber : http://asro.wordpress.com/2009/03/06/process-equipment-control-5-heater-control/

Seperti diperlihatkan pada gambar di atas, process medium yang akan dipanaskan dimasukkan ke heater, dalam heater medium tersebut dipanaskan oleh panas hasil pembakaran fuel, sehingga saat keluar dari heater, suhu medium tersebut menjadi lebih tinggi. DD.

Coil dan Tube Dalam industri minyak dan gas, tabung melingkar mengacu pada

pipa logam, biasanya 1 "sampai 3,25" diameter, digunakan untuk intervensi di sumur minyak dan gas dan kadang-kadang sebagai tubing produksi di sumur gas habis, yang datang spooled pada gulungan besar. Melingkar pipa sering digunakan untuk melakukan operasi serupa dengan wirelining . Manfaat utama daripada wireline adalah kemampuan untuk memompa bahan kimia melalui kumparan dan kemampuan untuk mendorongnya ke dalam lubang daripada mengandalkan gravitasi. Namun, untuk operasi lepas pantai, 'jejak' untuk operasi pipa melingkar

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin umumnya lebih besar dari spread wireline, yang dapat membatasi jumlah instalasi di mana melingkar pipa dapat dilakukan dan membuat operasi lebih mahal. Sebuah operasi pipa melingkar biasanya dilakukan melalui derek pengeboran pada platform minyak , yang digunakan untuk mendukung peralatan permukaan, meskipun pada platform tanpa fasilitas pengeboran menara mandiri dapat digunakan sebagai pengganti. Untuk operasi pipa melingkar pada sub-laut sumur Unit Pengeboran Lepas Pantai Handphone (MODU) misalnya semi-submersible , dll drillship ini harus digunakan untuk mendukung semua peralatan permukaan dan tenaga, sementara wireline dapat dilakukan dari intervensi yang lebih kecil dan lebih murah kapal. Darat, mereka dapat dijalankan menggunakan rig layanan lebih kecil, dan untuk operasi cahaya mandiri ponsel melingkar rig tabung dapat digunakan. String alat di bagian bawah kumparan sering disebut perakitan lubang bawah (BHA). Hal ini dapat berkisar dari sesuatu yang sederhana seperti nozzle terbang, untuk pekerjaan yang melibatkan bahan kimia memompa atau semen melalui kumparan, untuk string yang lebih besar dari alat penebangan, tergantung pada operasi. Pipa koil juga telah digunakan sebagai versi murah dari kerja-alih operasi. Hal ini digunakan untuk melakukan operasi terbuka lubang pengeboran dan penggilingan. Hal ini juga dapat digunakan untuk fraktur reservoir, proses di mana cairan bertekanan ke ribuan psi pada titik tertentu dalam sebuah sumur untuk benar-benar memecah batu itu terpisah dan memungkinkan aliran produk. Pipa koil dapat melakukan hampir semua operasi untuk operasi minyak baik jika digunakan dengan benar.

Gambar : Coil Tube Sumber : http://www.alibaba.com/productgs/248953848/PU_spiral_hose_PU_coil_hose.html

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin EE. Mesin kalor Mesin kalor adalah sebutan untuk alat yang berfungsi mengubah energi panas menjadi energi mekanik. Dalam mesin mobil misalnya, energi panas hasil pembakaran bahan bakar diubah menjadi energi gerak mobil. Tetapi, dalam semua mesin kalor kita ketahui bahwa pengubahan energi panas ke energi mekanik selalu disertai pengeluaran gas buang, yang membawa sejumlah energi panas. Dengan demikian, hanya sebagian energi panas hasil pembakaran bahan bakar yang diubah ke energi mekanik. Contoh lain adalah dalam mesin pembangkit tenaga listrik; batu bara atau bahan bakar lain dibakar dan energi panas yang dihasilkan digunakan untuk mengubah wujud air ke uap. Uap ini diarahkan ke sudusudu sebuah turbin, membuat sudu-sudu ini berputar. Akhirnya energi mekanik putaran ini digunakan untuk menggerakkan generator listrik.

Gambar : Skema Mesin kalor Sumber: http://yefrichan.wordpress.com/2011/01/10/mesin-kalor/

Amati diagram di atas uhu tinggi (TH) dan suhu rendah (TL) dikenal juga dengan julukan suhu operasi mesin (suhu = temperatur). Kalor yang mengalir dari tempat bersuhu tinggi diberi simbol QH, sedangkan kalor yang dibuang ke tempat bersuhu rendah diberi simbol QL. Ketika mengalir dari tempat bersuhu tinggi menuju tempat bersuhu rendah, sebagian QH diubah menjadi energi mekanik (digunakan untuk melakukan kerja/W), sebagian lagi dibuang sebagai QL. Sebenarnya kita sangat mengharapkan bahwa semua QH bisa diubah menjadi W, tapi pengalaman sehari‐hari menunjukkan bahwa hal tersebut tidak mungkin terjadi. Selalu saja ada kalor yang terbuang. Dengan demikian, berdasarkan kekekalan energi, bisa disimpulkan bahwa QH = W + QL.

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin Sekarang mari kita tinjau mesin kalor yang biasa digunakan untuk mengubah kalor menjadi energy mekanik. Perlu diketahui bahwa kita hanya meninjau mesin kalor yang melakukan kerja secara terus menerus. Agar kerja bisa dilakukan secara terus menerus maka kalor harus mengalir secara terus menerus dari tempat bersuhu tinggi menuju tempat bersuhu rendah. Jika kalor hanya mengalir sekali saja maka kerja yang dilakukan mesin kalor juga hanya sekali saja (energi mekanik yang dihasilkan sangat sedikit). Dengan demikian mesin kalor tersebut tidak bisa kita manfaatkan secara optimal. Mesin kalor bisa dimanfaatkan secara optimal jika ia melakukan kerja secara terus menerus. Dengan kata lain,stok energi mekanik yang dihasilkan mesin kalor cukup banyak sehingga bisa kita gunakan untuk menggerakkan sesuatu 1. Mesin Uap Mesin uap menggunakan uap air sebagai media penghantar kalor. Uap biasa disebut sebagai zat kerja mesin uap. Terdapat dua jenis mesin uap, yakni mesin uap tipe bolak balik dan mesin uap turbin (turbin uap). Rancangan alatnya sedikit berbeda tetapi kedua jenis mesin uap ini mempunyai kesamaan, yakni menggunakan uap yang dipanaskan oleh pembakaran minyak, gas, batu bara atau menggunakan energy nuklir. Mesin uap tipe bolak balik

Gambar : Skema mesin uap bolak-balik Sumber : http://yefrichan.wordpress.com/2011/01/10/mesin-kalor/

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin Air dalam wadah biasanya dipanaskan pada tekanan yang tinggi. Karena dipanaskan pada tekanan yang tinggi maka proses pendidihan air terjadi pada suhu yang tinggi (ingat pembahasan mengenai pendidihan – Teori kinetik gas).Suhu berbanding lurus dengan tekanan. Semakin tinggi suhu uap, semakin besar tekanan uap. Uap bersuhu tinggi atau uap bertekanan tinggi tersebut bergerak melewati katup masukan dan memuai terhadap piston. Ketika memuai, uap mendorong piston sehingga piston meluncur ke kanan. Dalam hal ini, sebagian kalor uap berubah menjadi energi kinetik (uap melakukan kerjaterhadap piston ‐‐ W = Fs). Pada saat piston bergerak ke kanan, roda yang dihubungkan dengan piston berputar (1). Setelah melakukan setengah putaran, roda menekan piston kembali ke posisinya semula(2). Ketika piston bergerak ke kiri, katup masukan dengan sendirinya tertutup, sebaliknya katup pembuangan dengan sendirinya terbuka. Uap tersebut dikondensasi oleh kondensor sehingga berubah menjadi embun (embun = air yang berasal dari uap). Selanjutnya, air yang ada di dalam kondensordipompa kembali ke wadah untuk dididihkan lagi. Demikian seterusnya karena prosesnya terjadi secara berulang‐ulang maka piston bergerak ke kanan dan ke kiri secara terus menerus. Maka roda pun berputar secara terus menerus.Putaran roda bisaa digunakan untuk menggerakan sesuatu. Proses perubahan bentuk energi dan perpindahan energi pada mesin uap tipe bolak balik di atas bisa dijelaskan seperti ini : Bahan bakar fosil (batu bara/minyak/gas) memiliki energi potensial kimia. Ketika bahan bakar fosil dibakar, energi potensial kimia berubah bentuk menjadi kalor. Kalor yang diperoleh dari hasil pembakaran bahan bakar fosil digunakan untuk memanaskan air (kalor berpindah menuju air dan uap). Selanjutnya sebagian kalor pada uap berubah bentuk menjadi energy kinetik translasi piston, sebagian lagi diubah menjadi energi dalam air. Sebagian besar energi kinetic translasi piston berubah menjadi energi kinetik rotasi roda pemutar, sebagian kecil berubah menjadi kalor (kalor timbul akibat adanya gesekan antara piston dengan silinder). Jikadigunakan untuk membangkitkan listrik maka energi kinetik rotasi roda pemutar berubah bentuk menjadi energi listrik.

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin 2. Turbin uap Pada dasarnya prinsip kerja turbin uap sama dengan mesin uap tipe bolak balik. Perbedaannya mesin uap tipe bolak balik menggunakan piston, sedangkan turbin uap menggunakan turbin. Pada mesin uap tipe bolak-balik, kalor diubah terlebih dahulu menjadi energi kinetik translasi piston. Setelah itu energi kinetic translasi piston diubah menjadi energi kinetik rotasi roda pemutar.Pada turbin uap, kalor langsung diubah menjadi energi kinetik rotasi turbin.Turbin bisa berputar akibat adanya perbedaan tekanan. Suhu uap sebelah atas bilah jauh lebih besar daripada suhu uap sebelah bawah bilah (bilah adalah lempeng tipis yang ada di tengah turbin). Ingat, suhu berbanding lurus dengan tekanan. Karena suhu uap pada sebelah atas bilah lebih besar dari suhu uap pada sebelah bawah bilah maka tekanan uap pada sebelah atas bilah lebih besar daripada tekanan uap pada sebelah bawah bilah. Adanya perbedaan tekanan menyebabkan uap mendorong bilah ke bawah sehingga turbin berputar. Arah putaran turbin tampak seperti gambar di bawah:

Gambar : Skema Turbin Uap Sumber : http://yefrichan.wordpress.com/2011/01/10/mesin-kalor/

Perlu diketahui bahwa prinsip kerja mesin uap didasarkan pada diagram perpindahan energi yang telah dijelaskan di atas. Dalam hal ini, energi mekanik bisa dihasilkan apabila kita membiarkan kalor mengalir dari benda atau tempat bersuhu tinggi menuju benda atau tempat bersuhu rendah. Dengan demikian, perbedaan suhu sangat diperlukan pada mesin uap. Apabila kita memperhatikan cara kerja mesin uap tipe bolak balik, tampak bahwa piston tetap bisa bergerak

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin ke kanan dan ke kiri walaupun tidak ada perbedaan suhu (tidak ada kondensor dan pompa). Piston bisa bergerak ke kanan akibat adanya pemuaian uap bersuhu tinggi atau uap bertekanan tinggi. Dalam hal ini, sebagian kalor pada uap berubah menjadi energi kinetik translasi piston. Energi kinetic translasi piston kemudian berubah menjadi energi kinetik rotasi roda pemutar. Setelah melakukan setengah putaran, roda akan menekan piston kembali ke kiri. Ketika roda menekan piston kembali ke kiri, energi kinetik rotasi roda berubah lagi menjadi energi kinetik translasi piston. Ketika piston bergerak ke kiri, piston mendorong uap yang ada dalam silinder. Pada saat yang sama, katup pembuangan terbuka. Dengan demikian, uap yang didorong piston tadi akan mendorong temannya ada di sebelah bawah katup pembuangan. Apabila suhu uap yang berada di sebelah bawah katup pembuangan = suhu uap yang didorong piston, maka semua energi kinetik translasi piston akan berubah lagi menjadi energi dalam uap. Energi dalam berbanding lurus dengan suhu. Kalau energi dalam uap bertambah maka suhu uap meningkat. Suhu berbanding lurus dengan tekanan. Kalau suhu uap meningkat maka tekanan uap juga meningkat. Dengan demikian, tekanan uap yang dibuang melalui katup pembuangan = tekanan uap yang masuk melalui katup masukan. Piston akan tetap bergerak ke kanan dan ke kiri seterusnya tetapi tidak akan ada energi kinetik total yang bisa dimanfaatkan (tidak ada kerja total yang dihasilkan). Jadi energi kinetik yang diterima oleh piston selama

proses

pemuaian

(piston

bergerak

ke

kanan)

akan

dikembalikan lagi kepada uap selama proses penekanan (piston bergerak ke kiri). Dari penjelasan sebelumnya, kita bisa menyimpulkan bahwa perbedaan suhu dalam mesin uap tetap diperlukan. Perbedaan suhu dalam mesin uap bisa diperoleh dengan memanfaatkan kondensor. Ketika suhu dan tekanan uap yang berada di sebelah bawah katup pembuangan jauh lebih kecil dari pada suhu dan tekanan uap yang berada di dalam silinder, maka ketika piston bergerak kembali ke kiri, besarnya tekanan yang dilakukan piston terhadap uap jauh lebih kecil daripada besarnya tekanan yang diberikan uap kepada piston ketika

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin piston bergerak ke kanan. Dengan kata lain, besarnya usaha yang dilakukan piston terhadap uap jauh lebih kecil daripada besarnya kerja yang dilakukan uap terhadap piston (W = Fs). Jadi hanya sebagian kecil energy kinetik piston yang dikembalikan lagi pada uap. Dengan demikian akan ada energi kinetik total atau kerja total yang dihasilkan. 3. Siklus Diesel Prinsip kerja mesin diesel mirip seperti mesin bensin. Perbedaannya terletak pada langkah awal kompresi alias penekanan adiabatik (penekanan adiabatik = penekanan yang dilakukan dengan sangat cepat sehingga kalor tidak sempat mengalir menuju atau keluar dari sistem. Sistem untuk kasus ini adalah silinder). Kalau dalam mesin bensin, yang ditekan adalah campuran udara dan uap bensin, maka dalam mesin diesel yang ditekan hanya udara saja. Penekanan secara adiabatic menyebabkan suhu dan tekanan udara meningkat. Selanjutnya injector alias penyuntik menyemprotkan solar. Karena suhu dan tekanan udara sudah sangat tinggi maka ketika solar disemprotkan ke dalam silinder, solar langsung terbakar. Tidak perlu pake busi lagi. Perhatikan besarnya tekanan yang ditunjukkan pada diagram di bawah:

Gambar : Diagram siklus diesel. Sumber : http://yefrichan.wordpress.com/2011/01/10/mesin-kalor/

Diagram di atas menunjukkan siklus diesel ideal. Mula‐mula udara ditekan secara adiabatic (a‐b), lalu dipanaskan pada tekanan konstan – penyuntik alias injector menyemprotkan solar dan terjadilah pembakaran (b‐c), gas yang terbakar mengalami pemuaian adiabatik (c‐d), pendinginan pada volume konstan – gas yang terbakar dibuang

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin ke pipa pembuangan dan udara yang baru, masuk ke silinder (d‐a). dari penjelasan di atas kita bisa menyimpulkan bahwa setiap mesin kalor pada dasarnya memiliki zat kerja tertentu. Zat kerja untuk mesin uap adalah air, zat kerja untuk mesin diesel adalah udara dan solar. Zat kerja biasanya menyerap kalor pada suhu yang tinggi (QH), melakukan usaha alias kerja (W), lalu membuang kalor sisa pada suhu yang lebih rendah (QL). Karena si energi kekal, maka QH = W + QL. 4. Efisiensi mesin kalor Efisiensi (e) mesin kalor merupakan perbandingan antara Usaha (W) yang dilakukan mesin dengan masukan Kalor pada suhu tinggi (QH). Secara matematis bisa ditulis seperti ini :

W merupakan keuntungan yang kita terima, sedangkan QH merupakan biaya yang kita keluarkan untuk membeli dan membakar bahan bakar. Sebagai manusia yang selalu ingin memperoleh keuntungan yang sebesar‐besarnya dari pengeluaran yang sekecil‐ kecilnya, kita sangat berharap bahwa keuntungan yang kita peroleh (W) sebanding dengan biaya yang kita keluarkan (QH). Berdasarkan kekekalan energi, Kalor masukan (QH) harus sama dengan Kerja (W) yang dilakukan + Kalor yang dibuang (QL). Maka secara matematis dapat ditulis.

Kita gantikan W pada persamaan 1 dengan W pada persamaan 2 :

Jika ingin menyatakan efisiensi mesin kalor dalam persentase, kalikan saja

persamaan efisiensi

persamaannya menjadi.

dengan 100 %.Sehingga


Berdasarkan persamaan efisiensi di atas, tampak bahwa semakin banyak kalor yang dibuang (QL) oleh suatu mesin kalor, semakin tidak efisien mesin kalor tersebut (merugikan kita). Kita sangat menginginkan agar jumlah kalor yang dibuang (QL) sesedikit mungkin. Bagaimanapun kalor masukan (QH) biasanya diperoleh dengan membakar minyak, batu bara, gas(bahan bakar yang kita bayar). Karenanya setiap mesin kalor pada dasarnya dirancang untuk memiliki

efisiensi

sebesar

mungkin.

walaupun

kita

sangat

menginginkan keuntungan yang sebesar‐besarnya dari pengeluaran yang sekecilkecilnya kenyataan menunjukkan bahwa efisiensi mesin uap biasanya sekitar 40 %, sedangkan efisiensi mesin pembakaran dalam sekitar 50%. Hal ini menunjukkan bahwa setengah bagian kalor yang diperoleh dengan membakar bahan bakar terbuang percuma. Hanya setengah bagian saja yang berubah menjadi energi mekanik (digunakan untuk melakukan usaha alias kerja). FF. Beban Pendinginan Tujuan utama sistem pengkondisian udara adalah mempertahankan keadaan udara didalam ruangan dan meliputi pengaturan temperatur, kelembaban relatif, kecepatan sirkulasi udara maupun kualitas udara. Sistem pengkondisian udara yang dipasang harus mempunyai kapasitas pendinginan yang tepat dan dapat dikendalikan sepanjang tahun. Kapasitas peralatan yang dapat diperhitungkan berdasarkan beban pendinginan setiap saat yang sebenarnya. Alat pengatur ditentukan berdasarkan kondisi yang diinginkan untuk mempertahankan selama beban puncak maupun sebagian. Beban puncak maupun sebagian tidak mungkin dapat diukur sehingga diperlukan prediksi melalui perhitungan yang mendekati keadaan yang sebenarnya. Untuk maksud perkiraan tersebut diperlukan survei secara mendalam agar dapat dilakukan analisis yang teliti terhadap sumber-sumber beban pendinginan. Pemilihan peralatan yang ekonomis dan perancangan sistem yang tepat dapat dilakukan juga beban pendinginan sesaat yang sebenarnya dapat dihitung secara teliti.

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin Beban pendinginan sebenarnya adalah jumlah panas yang dipindahkan oleh sistem pengkondisian udara setiap hari. Beban pendinginan terdiri atas panas yang berasal dari ruang dan tambahan panas. Tambahan panas adalah jumlah panas setiap saat yang masuk kedalam ruang melalui kaca secara radiasi maupun melalui dinding akibat perbedaan temperatur. Pengaruh penyimpanan energi pada struktur bangunan perlu dipertimbangkan dalam perhitungan tambahan panas. Perhitungan beban pendingin dapat diperoleh dari ASHRAE Handbook

of

Fundamentals.

Tata

cara

perhitungan

ini

dapat

menghasilkan sistem pengaturan udara yang terlalu besar yang mengakibatkan kurang efisien dalam pemakaian. Dengan makin besarnya biaya-biaya pemakaian energi maka makin dirasa perlu mengadakan optimasi sistem pengaturan udara suatu gedung atau bangunan yang harus dihitung dari waktu kewaktu secara dinamis.

Gambar : Skema beban pendinginan dalam ruangan Sumber : http://web.ipb.ac.id/~tepfteta/ elearning/media/Teknik%20Pendinginan/bab9.php

Didalam kenyataannya kalor yang masuk kedalam gedung tidak tetap, karena faktor-faktor yang mempengaruhi kalor tersebut juga berubah-ubah. Sebagai contoh temperatur udara luar (lingkungan) nilainya merupakan fungsi waktu, yaitu maksimum disiang hari rendah dipagi dan sore hari, sedang minimumnya dimalam hari. Demikian pula kelengasan udara luar maupun radiasi surya yang mengenai dinding bangunan nilainya berubah terhadap waktu. Untuk memperhitungkan pengaruh dari perubahan tersebut sangatlah sulit, bahkan mungkin tidak praktis untuk dihitung. Oleh karena

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin itu untuk menentukan keadaan tak lunak (transien) akan dipilih faktorfaktor yang dominan. Disamping itu akan diperhatikan adanya absorbsi oleh struktur bangunan. Dasar perhitungan beban pendinginan dilakukan dengan dua cara, yaitu: 1.

perhitungan beban kalor puncak untuk menetapkan besarnya instalasi

2.

perhitungan beban kalor sesaat, untuk mengetahui biaya operasi jangka pendek dan jangka panjang serta untuk mengetahui karakteristik dinamik dari instalasi yang bersangkutan. Beban pendinginan merupakan jumlah panas yang dipindahkan

oleh suatu sistem pengkondisian udara. Beban pendinginan terdiri dari panas yang berasal dari ruang pendingin dan tambahan panas dari bahan atau produk yang akan didinginkan. Tujuan perhitungan beban pendinginan adalah untuk menduga kapasitas mesin pendingin yang dibutuhkan untuk dapat mempertahankan keadaan optimal yang diinginkan dalam ruang. Aspek-aspek fisik yang harus diperhatikan dalam perhitungan beban pendingin antara lain : 1.

Orientasi gedung dengan mempertimbangkan pencahayaan dan pengaruh angin.

2.

Pengaruh emperan atau tirai jendela dan pantulan oleh tanah

3.

Penggunaan ruang

4.

Jumlah dan ukuran ruang

5.

Beban dan ukuran semua bagian pembatas dinding

6.

Jumlah dan aktivitas penghuni

7.

Jumlah dan jenis lampu

8.

Jumlah dan spesifikasi peralatan kerja

9.

Udara infiltrasi dan ventilasi Beban pendinginan suatu ruang berasal dari dua sumber, yaitu

melalui sumber eksternal dan sumber internal. 1. Sumber panas eksternal antara lain : a.

Radiasi surya yang ditransmisikan melaui kaca

b.

Radiasi surya yang mengenai dinding dan atap, dikonduksikan kedalam ruang dengan memperhitungkan efek penyimpangan melalui dinding

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin c.

Panas Konduksi dan konveksi melalui pintu dan kaca jendela akibat perbedaan temperatur.

d.

Panas karena infiltrasi oleh udara akibat pembukaan pintu dan melalui celah-celah jendela.

e.

Panas karena ventilasi.

2. Sumber panas internal antara lain : a.

Panas karena penghuni

b.

Panas karena lampu dan peralatan listrik

c.

Panas yang ditimbulkan oleh peralatan lain

Beban pendinginan total merupakan jumlah beban pendinginan tiap ruang. Beban ruang tiap jam dipengaruhi oleh perubahan suhu udara luar, perubahan intensitas radiasi, surya dan efek penyimpanan panas pada struktur/dinding bagian luar bangunan gedung. Dalam sistem pendingin dikenal dua macam panas atau kalor yaitu panas sensible (panas yang menyebabkan perubahan temperatur tanpa perubahan fase). Setiap sumber panas yang dapat menaikkan suhu ruangan ditandai dengan naiknya temperatur bola kering (Tdb) akan menambah beban panas sensible. Panas laten yaitu : panas yang menyebabkan perubahan fase tanpa menyebabkan perubahan temperatur misalnya : kalor penguapan. Setiap sumber panas yang dapat menambah beban laten. Udara yang dimasukkan kedalam ruangan harus mempunyai kelembaban rendah agar dapat menyerap uap air (panas laten) dan temperatur yang rendah agar dapat menyerap panas dari berbagai sumber panas dalam ruangan (panas sensible), agar kondisi ruangan yang diinginkan dapat dipercepat. Beban ini dapat diklasifikasikan sebagai berikut : 1. Penambahan beban sensible a.

Transmisi panas melalui bahan bangunan, melewati atap, dinding, kaca, partisi, langit-langit dan lantai

b.

Radiasi sinar matahari

c.

Panas dari penerangan atau lampu-lampu

d.

Pancaran panas dari penghuni ruangan

e.

Panas dari peralatan tambahan dari ruangan

f.

Panas dari elektromotor

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin 2. Penambahan panas laten a.

Panas dari penghuni ruangan

b.

Panas dari peralatan ruangan

3. Ventilasi dan infiltrasi a.

Penambahan panas sensible akibat perbedaan temperatur udara dalam dan luar

b.

GG.

Penambahan panas laten akibat kelembaban udara dalam dan luar

Entalpi dan Entropi Entalpi adalah istilah dalam termodinamika yang menyatakan

jumlah energi internal dari suatu sistem termodinamika ditambah energi yang digunakan untuk melakukan kerja. Entalpi tidak bisa diukur, yang bisa dihitung adalah nilai perubahannya. Secara matematis, perubahan entalpi dapat dirumuskan sebagai berikut: ΔH = ΔU + PΔV di mana: 1.

H = entalpi sistem (joule)

2.

U = energi internal (joule)

3.

P = tekanan dari sistem (Pa)

4.

V = volume sistem (

)

Energi dan entalpi Dalam setiap reaksi kimia selalu terjadi perubahan energi. Satuan-satuan energi: 1 kalori = 4,184 Joule 1 kJ = 1000 Joule 1 kkal = 1000 kalori 1kkal = 4,184 k J Keseluruhan energi yang dimiliki oleh suatu sistem dalam keadaan tertentu disebut energi dalam (U). Energi dalam merupakan suatu fungsi keadaan, hanya bergantung pada keadaan sistem (suhu, volume, tekanan, dan jumlah mol), tidak bergantung pada jalan yang dilalui sistem. Energi dalam tidak dapat diukur tetapi perubahannya dapat diukur. Jika perubahan itu dilakukan pada tekanan tetap (sistem terbuka), perubahan energi dalam yang terjadi dinamakan perubahan entalpi. Reaksi kimia pada umumnya dilakukan dalam sistem terbuka (tekanan tetap). Oleh karena itu, pada setiap proses yang melibatkan perubahan volum akibat tekanan tetap, ada kerja yang menyertai proses tersebut meskipun kecil tetapi cukup berarti.

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin Menurut Hukum Termodinamika I (Hukum Kekekalan Energi),

H = U + PV Dari persamaan dapat disimpulkan bahwa jika reaksi dilakukan pada tekanan tetap maka perubahan kalor yang terjadi akan sama dengan perubahan entalpi sebab perubahan tekanannya 0 (nol). Jadi, entalpi sama dengan besarnya energi dalam yang disimpan dalam suatu sistem. Sehingga entalpi (H) merupakan energi dalam bentuk kalor yang tersimpan di dalam suatu sistem. Perubahan entalpi suatu sistem dapat diukur jika sistem mengalami perubahan.

Perubahan entalpi ( H): Jika suatu reaksi berlangsung pada tekanan tetap, maka perubahan entalpinya sama dengan kalor yang harus dipindahkan dari sistem ke lingkungan atau sebaliknya agar suhu sistem kembali ke keadaan semula. H = qp (qp = kalor reaksi pada tekanan tetap). Besarnya perubahan entalpi adalah selisih besarnya entalpi sistem setelah mengalami perubahan dengan besarnya entalpi sistem sebelum perubahan pada tekanan tetap. H = Hakhir – Hawal Perubahan entalpi yang menyertai suatu reaksi dipengaruhi oleh: 1. Jumlah zat 2. Keadaan fisis zat 3. Suhu (T) 4. Tekanan (P) Pengertian Entropi

Adalah besaran termodinamika yang

menyertai perubahan setiap keadaan dari keadaan awal sampai keadaanakhir sistem. Entropi menyatakan ukuran ketidakteraturan suatu sistem. Suatu sistem yang memiliki entropi tinggi berartisistem tersebut makin tidak teratur. Sebagi contoh, jika gas dipanaskan maka molekulmolekul gas akan bergerak secaraacak (entropinya tinggi) tetapi jika suhu =nya diturunkan gerak molekulnya menjadi lebih teratur (entropinya rendah).Perubahan entropi suatu sistem hanya tergantung pada keadaan awal dan keadaan akhir. Proses reversible tidak mengubah total entropi dari semesta, tetapi setiap proses irreversibel selalu menaikkan entropi semesta Entropi hanya digunakan dalam hal yang khusus dan terbatas. Berikut ini adalah 2 butir sifat :

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin 1.

Jika suatu gas atau uap ditekan atau diekspansikan tanpa gesekan dan tanpa

penambahan atau pelepasan kalor selama proses

berlangsung, maka entropi bahan tersebut tetap. 2.

Dalam proses yang disebutkan dalam butir 1, perubahan entalpi menyatakan jumlah kerja per-satuan massa yang diperlukan oleh proses penekanan atau yang dilepaskan oleh proses ekspansi tersebut.

HH.

Jenis-jenis Perpindahan Panas

1. Konduksi Perpindahan konduksi adalah proses perpindahan panas jika panas mengalir dari tempat yang suhunya tinggi ketempat yang suhunya lebih rendah, dengan media penghantar panas tetap.

Contoh perpindahan panas konduksi

Gambar Konduksi pada batang metal dan plat Sumber : http://dewisblogfisika.blogspot.com/2010/05/perambatan-kalor.html

Gambar Konduksi pada batang metal dan plat Sumber : http://dewisblogfisika.blogspot.com/2010/05/ perambatan-kalor.html

2. Konveksi Perpindahan panas yaitu perpindahan panas yang terjadi antara permukaan padat dengan fluida yang mengalir disekitarnya, dengan menggunakan media penghantar berupa fluida (cairan/gas)

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin Contoh

Gambar :Konveksi Sumber : http://dewisblogfisika.blogspot.com/ 2010/05/perambatan-kalor.html

Macam-macam Konveksi: a. Konveksi bebas / konveksi alamiah ( free convection / natural convection ) perpindahan panas yang disebabkan oleh beda suhu dan beda rapat saja dan tidak ada tenaga dari luar yang mendorongnya. Contoh: plat panas dibiarkan berada di udara sekitar tanpa ada sumber gerakan dari luar b. Konveksi paksaan (forced convection) perpindahan panas aliran gas atau cairan yang disebabkan adanya tenaga dari luar Contoh: plat panas dihembus udara dengan kipas/blower

3. Perpindahan panas Radiasi Perpindahan panas adalah perpindahan panas yang terjadi karena pancaran/sinaran/radiasi gelombang elektro-magnetik, tanpa memerlukan media perantara q = δ A (T14 – T24) contoh:

Gambar radiasi api Sumber : http://dewisblogfisika.blogspot.com/2010/05/perambatan-kalor.html

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin II. Jenis-jenis Uap Pada boiler, energi dari bahan bakar ditransfer ke air cair untuk menciptakan uap. Pada awalnya, air dingin akan lebih hangat dan menerima energi dalam bentuk "panas yang masuk akal", kanan sampai titik didih. Setelah titik didih tercapai, suhu air berhenti naik dan tetap sama sampai semua air menguap. Air pergi dari keadaan cair menjadi uap negara et menerima energi dalam bentuk "panas laten penguapan". Selama ada beberapa kiri air cair, suhu uap adalah sama dengan air cair. Uap ini kemudian disebut uap jenuh. Ketika semua air menguap, adanya penambahan selanjutnya panas akan menaikkan suhu uap itu. Uap dipanaskan melampaui tingkat uap jenuh disebut superheated steam. Industri biasanya menggunakan uap jenuh untuk pemanasan, memasak pengeringan atau prosedur lainnya. Superheated steam digunakan hampir secara eksklusif untuk turbin. Berbagai jenis uap memiliki kapasitas energi pertukaran yang berbeda dan ini membenarkan kegunaan yang berbeda mereka. Transfer energi kapasitas, juga dikenal sebagai koefisien perpindahan panas (U), digunakan untuk membandingkan jenis uap. Nilainya ditentukan oleh jumlah watt yang melewati permukaan unit per dan derajat per perbedaan suhu. Nilai ini lebih besar, semakin besar perpindahan panas untuk situasi tertentu.

Gambar: Skema kapsitas perpindahan panas Sumber : http://cdn.systhermique.com/steam-condensate/wpcontent/uploads/2010/02/superheated-steam-1.jpg Gambar diatas menunjukkan kapasitas perpindahan panas sesuai dengan sumber uap yang digunakan. Kita bisa melihat bahwa perpindahan panas kapasitas uap jenuh jauh lebih tinggi dari air atau uap superpanas.

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin Uap super panas harus dingin sebelum kondensasi Uap super panas hanya menghasilkan panas yang masuk akal dalam sebuah penukar. Oleh karena itu harus dingin sebelum pemanasan zat lain. Superheated steam terjebak ke permukaan dingin sementara menghasilkan energi untuk exchanger. Namun, superheated steam lebih jauh dari permukaan tidak dapat dengan mudah dingin dan menghasilkan energi, karena uap superheated adalah isolator (konduktor buruk panas), karena semua gas. Superheated steam adalah isolator termal Uap super panas memiliki koefisien U sama dengan udara, yang digunakan dalam semua isolator yang baik, seperti wol mineral atau styrofoam. Karena melakukan panas parah, uap superheated memiliki kapasitas perpindahan panas yang buruk, meskipun itu lebih panas dari uap jenuh dan mengandung lebih banyak energi. Fakta bahwa konduksi panas rendah superheated steam menginduksi profil suhu antara uap dan permukaan pemanasan. Gambar 2 menunjukkan profil ini.

Gambar : Suhu profil karena saturated vapour Sumber : http://cdn.systhermique.com/steam-condensate/wpcontent/uploads/2010/02/superheated-steam-2.jpg JJ. Jenis-jenis Cairan pada suatu siklus Cairan adalah salah satu dari empat fase benda yang volumenya tetap dalam kondisi suhu dan tekanan tetap; dan, bentuknya ditentukan oleh wadah penampungnya. Cairan juga melakukan tekanan kepada sisi wadahnya dan juga kepada benda yang terdapat dalam cairan tersebut; tekanan ini disalurkan ke seluruh arah. Ada beberapa kondisi suatu cairan dalam suatu siklus yaitu sebagai berikut:

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin 1. Cairan campuran adalah keadaan dimana cairan masih mengandung uap air, hal ini ditandai dengan adanya gelembung udara dalam cairan tersebut. Biasanya gelembung ini disebut kavitasi dalam ilmu Mekanika Fluida dan keadaan cairan ini tidak diharapkan dalam turbin karena dapat mengakibatkan kerusakan. 2. Cairan penuh adalah keadaan dimana fluida telah menjadi fasa cair sepenuhnya. Keadaan ini dapat terjadi pada temperatur kamar dan tekanan 1 Atm. 3. Cairan jenuh adalah keadaan dimana cairan sudah bosan menjadi cair artinya cairan ini mudah sekali berubah menjadi uap. Keadaannya adalah apakah akan berubah menjadi uap atau tetap sebagai cairan. 4. Cairan tertekan adalah keadaan dimana cairan yang adalah cairan noncompressible atau tak mampu mampat diberikan tekanan dan meneruskan gaya tekan tersebut kesegala arah sama besar. Prinsip ini diaplikasikan dalam pompa hidrolik, dongkrak hidrolik dan beberapa aplikasi lainnya. KK.

COP COP (kadang-kadang CP) adalah rasio dari perubahan panas di

"output" (reservoir panas bunga) dengan pekerjaan yang disediakan. COP ini diciptakan untuk membandingkan pompa panas sesuai dengan efisiensi energi mereka. Persamaan adalah:

dimana adalah panas dipasok ke reservoir panas adalah pekerjaan yang dikonsumsi oleh pompa panas. COP untuk pemanasan dan pendinginan dengan demikian berbeda, karena reservoir panas kepentingan berbeda. Ketika seseorang tertarik pada seberapa baik sebuah mesin mendingin, COP adalah rasio panas yang dibuang dari reservoir dingin untuk kerja input. Namun, untuk pemanasan, COP adalah rasio untuk kerja input panas yang dibuang dari reservoir dingin ditambah panas ditambahkan ke reservoir panas oleh karya masukan:


dimana yang panas dihapus dari reservoir dingin. Menurut hukum pertama termodinamika , dalam sistem reversibel kita

dapat

menunjukkan

bahwa

, Di mana panas panas dan

dan

yang panas diambil oleh reservoir

adalah panas yang dilepaskan oleh reservoir panas

dingin. Oleh karena itu, dengan menggantikan W,

Untuk pompa panas beroperasi pada efisiensi teoritis maksimum

(yaitu Carnot efisiensi), dapat ditunjukkan bahwa

, Di mana

dan

dan

adalah temperatur

absolut dari reservoir panas panas dan dingin masing-masing. Pada efisiensi maksimum teoritis,

Yang sama dengan kebalikan dari yang ideal siklus Carnot efisiensi karena pompa panas adalah mesin panas operasi secara terbalik. Demikian pula,

Hal

ini

juga

dapat

ditunjukkan

bahwa

. Perhatikan bahwa persamaan ini harus menggunakan suhu mutlak (Kelvin atau skala Rankine.) berlaku untuk pompa panas dan berlaku untuk AC atau lemari es. Untuk mesin panas, lihat Efisiensi .

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin Nilai untuk sistem yang sebenarnya akan selalu kurang dari ini teoritis maksimal. Di Eropa, tanah unit sumber panas pompa adalah standar diuji di

adalah 35 ° C (95 ° F) dan

adalah 0 ° C (32 ° F). Menurut

rumus di atas, COP maksimum akan dicapai 8.8. Hasil pengujian sistem terbaik adalah sekitar 4,5. Ketika mengukur unit terpasang selama seluruh musim dan satu juga menghitung energi yang diperlukan untuk memompa air melalui sistem perpipaan, maka musiman COP adalah sekitar 3,5 atau kurang. Hal ini menunjukkan ruang untuk perbaikan. Peningkatkan COP Dari rumus ditnunjukkan, untuk meningkatkan COP dari sistem pompa panas, orang perlu untuk mengurangi kesenjangan suhu kurang

di mana sistem bekerja. Untuk sistem pemanas ini akan

berarti dua hal. Salah satunya adalah untuk mengurangi suhu output ke sekitar 30 ° C (86 ° F) yang memerlukan pemanasan lantai atau dindingpipa atau langit-langit, atau air besar untuk pemanas udara. Yang lain adalah dengan meningkatkan suhu input (dengan menggunakan sumber tanah besar). Untuk pendingin udara, COP dapat ditingkatkan dengan menggunakan air tanah sebagai masukan bukan udara, dan dengan mengurangi penurunan suhu pada sisi output melalui aliran udara meningkat. Untuk kedua sistem, juga meningkatkan ukuran pipa dan saluran udara akan membantu untuk mengurangi kebisingan dan konsumsi energi pompa (dan ventilator). Juga pompa panas sendiri dapat meningkat pesat. Dua cara yang paling sederhana untuk meningkatkan unit pompa panas, adalah menggandakan ukuran penukar panas internal relatif terhadap daya kompresor, dan untuk mengurangi suhu internal sistem kesenjangan lebih kompresor. Ukuran ini terakhir bagaimanapun, membuat pompa panas seperti tidak cocok untuk menghasilkan output di atas sekitar 40 ° C (104 ° F) yang berarti bahwa mesin yang terpisah diperlukan untuk memproduksi air keran panas LL. Kalor Pengembunan dan penguapan Menguap merupakan perubahan wujud zat dari cair menjadi gas. Air di permukaan laut dan permukaan bumi menguap karena pengaruh pemanasan oleh sinar matahari. Setelah uap mencapai keadaan jenuh di

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin udara, akan terjadi proses pengembunan, dan akan turun kembali ke bumi menjadi hujan Ketika anda memanaskan air pada tekanan 1 ATM, air akan mendidih pada suhu 100oC. Jika air tersebut terus dipanaskan, kalor yang diserap oleh air bukan untuk menaikkan suhunya, melainkan untuk mengubah wujud air menjadi uap pada suhu tetap 100oC. Setiap zat membutuhkan kalor yang berbeda untuk menguap. Untuk menguapkan 1 kg air dibutuhkan kalor yang berbeda dengan proses menguapkan 1 kg alkohol. Besar kalor yang digunakan unruk menguapkan zat disebut kalor penguapan atau kalor uap (L). Kalor uap suatu zat didefinisikan sebagai kalor yang dibutuhkan oleh satu satuan massa zat untuk menguap pada titik uapnya. Jika suatu zat massa m kg, untuk menguap pada titik didihnya diperlukan kalor sebesar Q joule. Berdasarkan definisi kalor uap, saat zat tersebut menguap akan berlaku persamaan

Kebalikan dari proses penguapan disebut pengembunan. Pada proses pengembunan terjadi pembebasan kalor. Besarnya kalor yang dibebaskan oleh suatu zat ketika ketika terjadi pengembunan disebut kalor laten pengembunan atau kalor embun. Jadi kalor embun suatu zat didefinisikan sebagai kalor yang dilepaskan oleh satu satuan massa zat untuk mengembun pada titik embunnya. MM. Kerja Kompresor Kompressor adalah mesin untuk memampatkan udara atau gas. Secara umum biasanya mengisap udara dari atmosfer, yang secara fisika merupakan campuran beberapa gas dengan susunan 78% Nitrogren, 21% Oksigen dan 1% Campuran Argon, Carbon Dioksida, Uap Air, Minyak, dan lainnya. Namun ada juga kompressor yang mengisap udara/ gas dengan tekanan lebih tinggi dari tekanan atmosfer dan biasa disebut penguat (booster). Sebaliknya ada pula kompressor yang menghisap udara/ gas bertekanan lebih rendah dari tekanan atmosfer dan biasanya disebut pompa vakum.

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin Jika suatu gas/ udara didalam sebuah ruangan tertutup diperkecil volumenya, maka gas/ udara tersebut akan mengalami kompresi. Kompressor yang menggunakan azas ini disebut kompressor jenis displacement dan prinsip kerjanya dapat dilukiskan seperti pada gambar dibawah ini :

Gambar : Kompresi Fluida Sumber : http://martinwahyunus.blogspot.com/2008/07/prinsip-kerjakompressor.html

Disini digunakan torak yang bergerak bolak balik oleh sebuah penggerak mula (prime mover) didalam sebuah silinder untuk menghisap, menekan dan mengeluarkan udara secara berulang-ulang. Dalam hal ini udara tidak boleh bocor melalui celah antara dinding torak dengan dinding silinder yang saling bergesekan. Untuk itu digunakan cincin torak sebagai perapat. Jika torak ditarik keatas, tekanan dalam silinder dibawah torak akan menjadi negatif (kecil dari tekanan atmosfer) sehingga udara akan masuk melalui celah katup isap. Kemudian bila torak ditekan kebawah, volume udara yang terkurung dibawah torak akan mengecil sehingga tekanan akan naik. Berdasarkan prinsip kerjanya, kompressor terdiri dari 2 (dua) jenis yaitu Displacement (torak) seperti dijelaskan diatas dan Dynamic (rotary) yang mengalirkan udara melalui putaran sudu berkecepatan tinggi. Proses kompresi Udara Proses kompresi udara yang terjadi pada kompressor torak dapat dijelaskan dengan menggunakan pendekatan. Torak memulai langkah kompresinya pada titik (1) diagram P-V, kemudian bergerak ke kiri dan udara dimampatkan hingga tekanan naik ke titik (2). Pada titik ini tekanan dalam silinder mencapai harga tekanan Pd yang lebih tinggi dari pada tekanan dalam pipa keluar (atau tangki tekan) sehingga katup keluar pada kepala silinder akan terbuka. Jika torak terus bergerak ke kiri, udara akan didorong keluar silinder pada tekanan tetap sebesar Pd. Di titik (3)

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin torak mencapai titik mati atas, yaitu titik akhir gerakan torak pada langkah kompresi dan pengeluaran.

Gambar : Diagram P-V dari Kompressor Sumber : http://martinwahyunus.blogspot.com/2008/07/prinsip-kerjakompressor.html

Pada Gambar 2.3. terlihat bentuk dan susunan konstruksi kompressor yang menjelaskan secara visual bahwa udara masuk melalui air intake filter diisap oleh torak sampai ke titik maksimum bawah. Sebelum masuk ke torak udara didalam kartel bersamaan diisap melalui pipa vacum, sehingga tidak terjadinya vacum di dalam kartel. Kemudian udara yang vacum di silinder keluar melalui pipa vacum.

Gambar : Potongan Melintang Kompressor Torak Sumber : http://martinwahyunus.blogspot.com/2008/07/prinsip-kerjakompressor.html

NN.

Kapasitas Pendinginan evaporator Kapasitas pendinginan adalah ukuran dari sebuah sistem

pendingin kemampuan itu untuk menghilangkan panas . Unit umum meliputi ton , dan ton , yang menggambarkan jumlah air pada suhu

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin tertentu yang dapat dibekukan dalam jumlah waktu tertentu. Yang diberikan dalam satuan daya seperti kilowatt atau BTU / jam . SI unit dasar persamaan untuk menurunkan kapasitas pendinginan adalah dalam bentuk:

Dimana adalah kapasitas pendinginan [kW] adalah tingkat massa [kg / s] adalah kapasitas panas spesifik [kJ / kg / ° K] adalah perubahan suhu [° C]

OO.

Sifat-sifat termodinamika Udara

Ada beberapa sifat termodinamika udara sebagai berikut: 1. Dry Bulb temperature (Temperatur bola kering), yaitu suhu yang ditunjukkan dengan thermometer bulb biasa dengan bulb dalam keadaan kering. Satuan untuk suhu ini bias dalam celcius, Kelvin, fahrenheit. Seperti yang diketahui bahwa thermometer menggunakan prinsip pemuaian zat cair dalam thermometer. Jika kita ingin mengukur suhu udara dengan thermometer biasa maka terjadi perpindahan kalor dari udara ke bulb thermometer. Karena mendapatkan kalor maka zat cair (misalkan: air raksa) yang ada di dalam thermometer mengalami pemuaian sehingga tinggi air raksa tersebut naik. Kenaikan ketinggian cairan ini yang di konversika dengan satuan suhu (celcius, Fahrenheit, dll).

2. Wet Bulb Temperature (Temperatur bola basah), yaitu suhu bola basah. Sesuai dengan namanya “wet bulb”, suhu ini diukur dengan menggunakan

thermometer

yang

bulbnya

(bagian

bawah

thermometer) dilapisi dengan kain yang telah basah kemudian dialiri udara yang ingin diukur suhunya. Perpindahan kalor terjadi dari udara ke kain basah tersebut. Kalor dari udara akan digunakan untuk menguapkan air pada kain basah tersebut, setelah itu baru digunakan untuk memuaikan cairan yang ada dalam thermometer. Untuk menjelaskan apa itu wet bulb temperature, dapat kita gambarkan jika ada suatu kolam dengan panjang tak hingga diatasnya ditutup. Kemudian udara dialirka melalui permukaan air. Dengan adanya perpindahan kalor dari udara ke permukaan air

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin maka terjadilah penguapan. Udara menjadi jenuh diujung kolam air tersebut. Suhu disinilah yang dinamakan Wet Bulb temperature. Untuk mengukur dua sifat (Dry dan Wet bulb temperature) ini sekaligus biasanya menggunkan alat yang namanya sling, yaitu dua buah thermometer yang di satukan pada sebuah tempat yang kemudian tempat tersebut dapat diputar. Satu thermometer biasa dan yang lainnya thermometer dengan bulb diselimuti kain basah. 1. Humidity Ratio (w), yaitu ukuran massa uap air yang ada dalam satu satuan udara kering (Satuan International: gram/kg). 2. Relative Humidity (RH), Perbandingan antara fraksi mol uap dengan fraksi mol udara basah pada suhu dan tekanan yang sama (satuannya biasanya dalam persen (%)). 3. Volume Spesifik (v), yaitu besarnya volume udara dalam satu satuan massa. (SI: m3/kg) 4. Enthalpy (h), yaitu banyaknya kalor (energy) yang ada dalam udara setiap satu satuan massa. Enthalpy ini merupakan jumlah total energi yang ada dalam udara terebut, baik dari udara maupun uap air yang terkandung didalamnya.

5. Tekanan (P) adalah besarnya gaya yang ditrima per satuan luas. PP. Pompa kalor Prinsip Kerja Pompa Kalor adalah mesin memindahakan panas dari suatu lokasi (sumber) ke lokasi lainnya menggunakan kerja mekanis dimana memindahkan dari sumber panas yang bertemperatur rendah ke lokasi bertemperatur lebih tinggi. Contoh : lemari es, Freezer, pendingin ruangan, dan sebagainya. Karena heat pump biasanya dipakai di daerah dengan iklim yang dingin maka persoalan dari manakah panas dapat diambil menjadi persoalan. Sumber panas yang sering dipakai dalam sebuah heat pump adalah: 1. Udara atmosfer (paling umum). Sumber panas ini paling praktis tetapi ada problem frosting pada koil evaporator sehingga akan menurunkan laju perpindahan kalor. 2. Air tanah. Pada kedalaman tertentu air tanah mempunyai temperatur berkisar 518C sehingga didapatkan heat pump dengan COP tinggi, tidak ada frosting tetapi konstruksi rumit.

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin 3. Tanah untuk tujuan pemanasan suatu media, pemanasan dengan proses pembakaran dari sumber energi primer (bahan bakar) secara ekonomis lebih menguntungkan dibandingkan dengan heat pump. Oleh karena itu jarang ditemui sebuah heat pump yang bekerja sendiri. Tetapi karena prinsip kerja yang sama antara refrigerator dan heat pump maka sekarang ini banyak diproduksi sistem refrigerasi yang bekerja secara dual yaitu sebagai pendingin dalam musim panas dan sebagai pemanas dalam musim dingin. Di sini pada prinsipnya koil (heat exchanger) di dalam dan di luar ruangan akan berubah fungsinya sebagai evaporator dan kondenser sesuai dengan mode kerjanya dengan bantuan katup pembalik arah. Prinsip kerja sistem dual dapat dilihat pada gambar di bawah.

WARM medium at T Q 3 H

C o Turbin 2 Condenser E vaQ po COLD medium at T

W 4


Jenis-jenis pompa kalor adalah : 1. Pompa kalor paket (package heat pump) dengan daur reversible. Pompa kalor jenis ini selama berlangsung proses pemanasan, katup akan mengatur sendiri sehingga gas buang bertekanan tinggi dari kompressor pertama mengalir ke penukar kalor didalam arus udara yang dikondisikan. Pada proses pengembunannya refrigran tersebut melepaskan kalor memanaskan udara, kemudian refrigran mengalir ke bagian alat ekspansi dan uap air diarahkan ke jalur isap kompressor. Jenis ini mencakup unit-unit rumah tinggal dan komersil, berukuran kecil yang mampu memanaskan ruangan pada musim dingin dam mendinginkannya di musim panas.

Gambar : Pompa kalor paket (package heat pump) Sumber : http://lyricsdigger.info/s/heat%20pump%20package

2. Pompa kalor dengan kondensor bundel ganda (double bundle condensor) Selama masa dingin, bangunan-bangunan membutuhkan kalor untuk sona-sona bagian yang terletak di bagian pinggir, sedangkan sona bagian dalam tidak dipengaruhi oleh kondisi luar, dan selalu

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin membutuhkan pendinginan. Satu jenis pompa kalor yang bersumber dari dalam (internal source heat pump) yang memompa kalor yang mempunyai kondensor yang berbundel ganda atau double bundle condensor. Dimana menara pendinginan mendinginkan air untuk salah satu bundel dan air pemanas untuk coil. Sona luar mengalir untuk bundel yang lain.

Gambar : Pompa kalor dengan kondensor bundel ganda Sumber : http://www.made-in-china.com/products-search/hot-chinaproducts/Shell_And_Tube.html

3. Pompa kalor tidak terpusat (desentriliset heat pump) Sistem dapat memompa kalor dari sona-sona pembangunan yang membutuhkan pendinginan ke sona lain yang membutuhkan penghangatan. Unit-unit pompa kalor ini tersedia dalam bentuk yang disesuaikan dengan ruang plafon, ruang-ruang dengan peralatan yang kecil atau sebagai konsole ruangan. 4. Pompa kalor industri Penggunaan pompa kalor saat ini diarahkan pada pemanasan dan pendinginan bangunan. Salah satu contoh penggunaan pompa kalor industri adalah sebuah konsentrator sari buah. Sari buah atau juice yang harus dibuat konsentrat pada suhu rendah untuk melindungi cita rasanya. Memasuki alat penguap air yang bekerja dibawah tekanan atmosfer. Kalor untuk penguapan didapat dengan pengembunan refrigran. Contoh lainnya adalah sebuah pompa kalor yang memompa kalor ke pendidih ulang atau boiler sebuah destilasi. Kondensor harus didinginkan pada suhu rendah dan reboiler menerima kalor pada suhu tinggi.


Gambar : Pompa kalor industry Sumber : http://industri.iklanmax.com/2010/05/11/water-cooled-chiller-brinechiller-chiller-2.html

QQ.

Bagian-bagian AC

Berikut ini adalah penjelasan mengenai bagian-bagian AC: 1. Kompresor. Kompresor adalah power unit dari sistem sebuah AC. Ketika AC dijalankan, kompresor mengubah fluida

erja/refrigent yang

berupa gas dari yang bertekanan rendah menjadi gas yang bertekanan tinggi. Gas bertekanan tinggi kemudian diteruskan menuju kondensor.

2. Kondensor. Kondensor adalah sebuah alat yang digunakan untuk mengubah gas yang bertekanan tinggi berubah menjadi cairan yang bertekanan tinggi. Kondensor merupakan bagian yang “panas” dari AC. Kondensor bisa disebut heat exchange yang bisa memindahkan panas ke udara atau ke intermediate fluid (semacam air larutan yang mengandung ethylene glycol, untuk membawa panas ke orifice tube. 3. Orifice Tube. Merupakan tempat di mana cairan bertekanan tinggi diturunkan tekanan dan suhunya menjadi cairan dingin bertekanan rendah. 4. Katup ekspansi. Katup ekspansi merupakan komponen terpenting dari sistem. Ini dirancang untuk mengontrol aliran cairan pendingin melalui katup orifice yang merubah wujud cairan menjadi uap ketika zat pendingin meninggalkan katup pemuaian dan memasuki evaporator/pendingin 5. Evaporator/pendingin. Refrigent menyerap panas dalam ruangan melalui kumparan pendingin dan kipas evaporator meniupkan udara dingin ke dalam ruangan. Refrigent dalam evaporator mulai berubah kembali menjadi uap bertekanan rendah, tapi masih mengandung sedikit cairan.

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin Campuran refrigent kemudian masuk ke akumulator/pengering. Ini juga dapat berlaku seperti mulut/orifice kedua bagi cairan yang berubah menjadi uap bertekanan rendah yang murni, sebelum melalui kompresor untuk memperoleh tekanan dan beredar dalam sistem lagi. Biasanya, evaporator dipasangi silikon yang berfungsi untuk menyerap kelembapan dari refrigent. 6. Fluorocarbon. Fluorocarbon adalah senyawa organik yang mengandung 1 atau lebih atom Fluorine. Lebih dari 100 fluorocarbon yang telah ditemukan. Kelompok Freon dari fluorocarbon terdiri dari Freon-11 (CCl3F) yang digunakan sebagai bahan aerosol, dan Freon-12 (CCl2F2), umumnya digunakan sebagai bahan refrigerant. Saat ini, freon dianggap sebagai salah satu penyebab lapisan ozon bumi menjadi berlubang. 7. Thermostat. Thermostat pada AC beroperasi dengan menggunakan lempeng bimetal yang peka terhadap perubahan suhu ruangan. Lempeng ini terbuat dari 2 metal yang memiliki koefisien pemuaian yang berbeda. Ketika temperatur naik, metal terluar memuai lebih dahulu, sehingga lempeng membengkok dan akhirnya menyentuh sirkuit listrik yang menyebabkan motor AC aktif.

Gambar: Bagian-bagian AC Sumber: http://nofelhi.blogdetik.com/category/tak-berkategori/

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin RR.

Pendinginan Semikonduktor Pendingin semikonduktor merupakan pendingin yang materialnya

bersifat semikonduktor yang dimanfaatkan pada termoelektrik. Teknologi termoelektrik bekerja dengan mengonversi energi panas menjadi listrik secara langsung (generator termoelektrik), atau sebaliknya, dari listrik menghasilkan dingin (pendingin termoelektrik). Untuk menghasilkan listrik, material termoelektrik cukup diletakkan sedemikian rupa dalam rangkaian yang menghubungkan sumber panas dan dingin. Untuk keperluan pembangkitan lisrik tersebut umumnya bahan yang digunakan adalah bahan semikonduktor. Semikonduktor adalah bahan yang mampu menghantarkan arus listrik namun tidak sempurna. Semikonduktor yang digunakan adalah semikomduktor tipe n dan tipe p. Bahan semikonduktor yang digunakan adalah bahan semikonduktor ekstrinsik.Persoalan untuk Termoelektrik adalah untuk mendapatkan bahan yang mampu bekerja pada suhu tinggi. Johann Seebeck menghubungkan tembaga dan besi dalam sebuah rangkaian. Di antara kedua logam tersebut lalu diletakkan jarum kompas. Ketika sisi logam tersebut dipanaskan, jarum kompas ternyata bergerak. Belakangan diketahui, hal ini terjadi karena aliran listrik yang terjadi pada logam menimbulkan medan magnet. Medan magnet inilah yang menggerakkan jarum kompas. Fenomena tersebut kemudian dikenal dengan efek Seebeck. Penemuan Seebeck ini memberikan inspirasi pada Jean Charles Peltier untuk melihat kebalikan dari fenomena tersebut. Dia mengalirkan listrik pada dua buah logam yang direkatkan dalam sebuah rangkaian. Ketika arus listrik dialirkan, terjadi penyerapan panas pada sambungan kedua logam tersebut dan pelepasan panas pada sambungan yang lainnya. Pelepasan dan penyerapan panas ini saling berbalik begitu arah arus dibalik. Penemuan yang terjadi pada tahun 1934 ini kemudian dikenal dengan efek Peltier. Efek Seebeck dan Peltier inilah yang kemudian menjadi dasar pengembangan teknologi termoelektrik.


Gambar: Aplikasi pendingin semikonduktor Termoelektrik http://yudhipri.wordpress.com/2010/07/05/termoelektrik-energi-panas-menjadilistrik/

SS. Hukum Newton, Hukum Pascal, Hukum Archimedes 1. Hukum Newton a. Hukum Newton I “Setiap benda akan tetap bergerak lurus beraturan atau tetap dalam keadaan diam jika tidak ada resultan gaya (F) yang bekerja pada benda itu”,

jadi: F=0

a = 0 karena v = 0 (diam), atau v = konstan (GLB)

Gambar : Ilustrasi Hukum Newton I Sumber : http://kambing.ui.ac.id/bebas/v12/sponsor/SponsorPendamping/Praweda/Fisika/0264 %20Fis-1-2b.html

b. Hukum Newton II

Gambar : Ilustrasi Hukum Newton I Sumber : http://kambing.ui.ac.id/bebas/v12/sponsor/SponsorPendamping/ Praweda/Fisika/0264%20Fis-1-2b.html

a = F/m

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin Keterangan : S F

= m a

S F

= jumlah gaya-gaya pada benda

m

= massa benda

a

= percepatan benda

Rumus ini sangat penting karena pada hampir sema persoalan gerak

{mendatar/

translasi

(GLBB)

dan

melingkar

(GMB/GMBB)}yang berhubungan dengan percepatan dan massa benda dapat diselesaikan dengan rumus tersebut.

c. Hukum Newton III

Gambar : Ilustrasi Hukum Newton III Sumber : http://kambing.ui.ac.id/bebas/v12/sponsor/SponsorPendamping/Praweda/Fisika/ 0264%20Fis-1-2b.html

“Jika suatu benda mengerjakan gaya pada benda kedua maka benda kedua tersebut men gerjakan juga gaya pada benda pertama, yang besar gayanya = gaya yang diterima tetapi berlawanan arah”. Perlu diperhatikan bahwa kedua gaya tersebut harus bekerja pada dua benda yang berlainan. F aksi

= - F reaksi

Keterangan : N dan T

= aksi reaksi (bekerja pada dua benda)

T2 dan W = bukan aksi reaksi (bekerja pada tiga benda)

2. Hukum Pascal Hukum Pascal menyatakan bahwa Tekanan yang diberikan zat cair dalam ruang tertutup diteruskan ke segala arah dengan sama besar Perbedaan tekanan karena perbedaan kenaikan zat cair diformulakan sebagai berikut:


a.

ΔP adalah tekanan hidrostatik (dalam pascal), atau perbedaan tekanan pada 2 titik dalam sekat yang berisi zat cair, karena perbedaan berat antara keduanya;

b. c.g

ρ adalah massa jenis zat cair (dalam kilogram per meter kubik); adalah kenaikan permukaan laut terhadap gravitasi bumi (dalam meter per detik pangkat 2);

d.

Δh adalah ketinggian zat cair diatasnya (dalam meter), atau perbedaan kenaikan antara 2 titik pada sekat yang berisi zat cair.

3. Hukum Archimedes Hukum Archimedes mengatakan bahwa apabila sebuah benda sebagian atau seluruhnya terbenam kedalam air, maka benda tersebut akan mendapat gaya tekan yang mengarah keatas yang besarnya sama dengan berat air yang dipindahkan oleh bagian benda yang terbenam tersebut. Telah sama-sama kita ketahui bahwa berat jenis air tawar adalah 1.000 kg/m3, apabila ada sebuah benda yang terbenam kedalam air tawar; maka berat benda tersebut seolah-olah akan berkurang sebesar 1.000 kg untuk setiap 1 m3 air yang dipindahkan. Konsep ini akan lebih jelas bila diterangkan dengan gambar dibawah ini.

Gambar :Berat benda pada saat diudara dan setelah terbenam dalam air tawar Sumber : http://rahmat88aceh.wordpress.com/2009/12/03 /hukum-archimedes-hukum-pengapungan/

Pada saat ditimbang diudara benda mempunyai berat 4.000 kg pada skala pengukur berat, sedang setelah dimasukan kedalam air berat benda menjadi 3.000 kg. Padahal masa benda tidak berubah, berkurangnya berat benda tersebut diakibatkan adanya gaya tekan

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin keatas dari air yang dipindahkan oleh bagian benda yang ada didalam air (force of buoyancy), dengan arah kerja gayanya mengarah keatas; sedang garis kerja gayanya segaris dengan garis kerja dari gaya berat benda. Titik tangkap garis kerja gaya buoyancy biasa disebut dengan titik buoyancy atau titik B. Didalam sistem bangunan terapung titik B ini disebut juga dengan titik berat dari volume benda yang ada dibawah garis air (gambar dibawah ini)

Gambar :Ilustrasi letak titik G dan titik B dari bangunan apung Sumber : http://rahmat88aceh.wordpress.com/2009/12/03/ hukum-archimedes-hukum-pengapungan/

Selanjutnya perhatikan gambar c dibawah ini; dimana pada gambar tersebut mengilustrasikan sebuah benda dengan masa sebesar 4.000 kg namun volume bendanya 8 m3. Pada awalnya benda tersebut dibenamkan

kedalam

air,

kemudian

dilepaskan.

Apabila

keseimbangan telah terjadi, maka benda tersebut akan mengapung seperti ditunjukan pada gambar a. Keseimbangan akan tercapai apabila besarnya gaya buoyancy sama dengan berat air yang dipindahkan oleh bagian benda yang ada didalam air atau apabila benda tersebut mengapung dengan separuh dari volumenya. Berat benda

= berat dari volume air yang dipindahkan

4000

=SxV

4000

= 1000 kg/m3 x V

atau V

= 4 m3


Gambar : Benda terapung pada posisi seimbang Sumber : http://rahmat88aceh.wordpress.com/2009/12/03/hukum-archimedes-hukumpengapungan/

TT. Jenis-jenis Ketel Sebuah ketel uap biasanya merupakan bejana tertutup yang terbuat dari baja. Fungsinya adalah memindahkan panas yang dihasilkan pembakaran bahan bakar ke air yang pada akhirnya akan menghasilkan uap. Uap yang dihasilkan bisa dimanfaatkan untuk: 1. mesin pembakaran luar seperti: mesin uap dan turbin. 2. suplai tekanan rendah bagi kerja proses di industri seperti industri pemintalan, pabrik gula dsb. 3. menghasilkan air panas, dimana bisa digunakan untuk instalasi pemanas bertekanan rendah. Ada pun jenis-jenis Ketel Uap adalah sebagai berikut 1.

Ketel Uap Vertikal Sederhana Ketel uap vertikal sederhana menghasilkan uap pada tekanan rendah dan dalam jumlah kecil. Karenanya digunakan pada pembangkit daya rendah atau pada tempat di mana ruang terbatas. Konstruksi ketel jenis ini diperlihatkan oleh gambar 1. Ketel ini terdiri dari kulit silinder yang mengelilingi kotak api silinder. Kotak api silinder ditap di atasnya tempat mengalirnya uap ke permukaan. Pada dasar kotak api terdapat grate (panggangan). Kotak api dilengkapi dengan dua atau lebih pipa melintang miring F, F. Kemiringan bertujuan untuk menaikkan permukaan pemanasan disamping juga untuk meningkatkan sirkulasi air. Lubang tangan (hand hole) dibuat disamping untuk keperluan pembersihan deposit. Sebuah lubang orang (man hole) dibuat di atas untuk supaya orang bisa memasuki

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin ketel untuk pembersihan. Sebuah lobang abu dibuat pada dasar ketel untuk pembuangan abu yang mengendap. Ruang antara kulit boiler dan kotak api diisi dengan air yang akan dipanaskan.

Gambar : Ketel vertikal sederhana Sumber : http://egynalisme.blogspot.com/2011/11/ketel-uap.html

2. Ketel Uap Cochran atau Ketel Pipa Banyak Vertikal Ada banyak desain mengenai ketel pipa banyak, ketel Cochran dianggap sebagai salah satu ketel jenis ini yang paling efisien. Ketel cochran merupakan jenis ketel vertikal sederhana yang telah ditingkatkan. Ketel terdiri dari kulit silinder eksternal dan kotak api seperti yang diperllihatkan gambar 2. Kulit dan kotak api keduanya berbentuk setengah bola. Mahkota setengah bola pada kulit memberikan ruang maksimum dan kekuatan maksimum untuk menahan tekanan uap di dalam ketel. Kotak api dan ruang bakar (combustion chamber) dihubungkan melalui pipa pendek. Gas asap dari ruang bakar mengalir ke kotak asap (smoke box) melalui sejumlah pipa asap. Pipa ini umumnya mempunyai diameter luar 62,5 mm dan berjumlah 165 buah. Gas dari kotak asap mengalir ke atmosfir melalui cerobong (chimney).Ruang bakar dilapisi dengan batu tahan api pada sisi kulit. Lobang orang dekat puncak mahkota kulit diperlukan untuk pembersihan. Pada dasar kotak api terdapat panggangan (dalam halpembakaran batubara) dan batu bara di umpan melalui lobang api (fire hole). Jika ketel digunakan untuk pembakaran bahan bakar minya, tidak diperlukan panggangan, tetapi dasar kotak api dilapisi dengan bata tahan api. Pembakar minyak di pasang di lobang api.


Gambar : Ketel Cochran Sumber : http://egynalisme.blogspot.com/2011/11/ketel-uap.html

3. Ketel Scotch Marine Ketel uap marine (kapal) jenis Scotch atau tangki digunakan untuk kerja di laut karena kekompakannya, efisien dalam operasinya dan kemampuannya untuk menggunakan berbagai jenis air. Ketel mempunyai drum dengan diameter dari 2,5 hingga 3,5 meter yang ditempatkan secara horisontal. Ketel uap ini bisa berupa ujung tunggal atau ujung ganda. Panjang ketel uap ujung tunggal bisa sampai 3,5 meter, sedangkan ujung ganda bisa sampai 6,5 meter. Ketel ujung tunggal mempunyai satu sampai empat dapur yang masuk dari sisi depan ketel. Ketel ujung ganda mempunyai dapur pada kedua ujungnya, dan bisa mempunyai dapur dari dua sampai empat pada setiap ujung. Ketel uap ujung tunggal Scotch marine bisa dilihat pada gambar 3. Setiap dapur mempunyai ruang bakarnya masing-masing. Terdapat pelat datar di setiap ruang bakar yaitu pelat atas, pelat bawah, dua pelat sisi dan pelat tube/pipa. Sejumlah pipa asap ditempatkan secara horisontal dan menghubungkan ruang bakar dengan cerobong. Pipa dapur, pipa asap dan ruang bakar, semuanya dikelilingi oleh air, memberikan luas permukaan pemanasan yang sangat besar. Air bersirkulasi disekeliling pipa asap. Level air dijaga sedikit diatas ruang bakar. Kotak asap (smoke box) dibuat dengan pintu untuk membersihkan pipa dan kotak asap.


Gambar Ketel Scotch marine Sumber : http://egynalisme.blogspot.com/2011/11/ketel-uap.html 4. Ketel Lanchasire Ketel ini merupakan jenis pipa api stasioner, pembakaran dalam, horisontal dan sirkulasi alami. Digunakan jika tekanan kerja dan daya yang diperlukan menengah. Ketel ini mempunyai diameter kulit silinder 1,75 hingga 2,75 meter. Panjangnya bervariasi dari 7,25 m hingga 9 m. Ketel ini mempunyai dua pipa gas asap internal yang berdiameter kira-kira 0,4 kali dari diameter kulit. Gambar ketel ini bisa dilihat pada gambar 4. Ketel ini terdiri dari kulit eksternal silinder panjang (1) yang terbuat dari pelat baja. Ketel mempunyai dua pipa api internal besar (2). Pipa ini diameternya mengecil pada bagian belakang untuk akses ke bagian yang lebih rendah pada ketel. Panggangan api (3) yang disebut juga dapur disediakan pada ujung pipa gas asap dimana disini bahan bakar padat dibakar. Pada ujung panggangan terdapat bata (5) yang berfungsi membelokkan gas asap ke atas. Gas asap panassetelah meninggalkan pipa gas asap internal turun ke pipa dasar (6). Gas asap ini bergerak ke depan ketel dimana alirannya terbagi dan mengalir ke lorong api sisi (7). Gas asap memasuki lorong utama (9) dan selanjutnya menuju cerobong.


Gambar ketel Lancashire Sumber : http://egynalisme.blogspot.com/2011/11/ketel-uap.html Damper (8) berguna untuk mengatur besar aliran gas asap keluar. Katup (11) berfungsi menyuplai uap ke mesin seperti yang dikehendaki. Ketel dilengkapi dengan katup pengaman pegas (10), katup pengaman jika uap tinggi dan air rendah (12). Blow off cock (16) untuk membuang lumpur dsb yang mengendap pada dasar ketel. Ketel Cornish Ketel ini sejnis dengan ketel Lanchasire kecuali ia mempunyai hanya satu pipa asap. Diameter ketel cornish berkisar antara 1 m hingga 2 m dan panjang 5 m hingga 7,5 m.n Kapasitas dan tekanan kerja ketel ini adalah rendah jika dibandingkan dengan ketel Lanchasire.

Gambar Ketel Cornish Sumber : http://egynalisme.blogspot.com/2011/11/ketel-uap.html 5. Ketel Lokomotif Merupakan jenis ketel mobile dan pembakaran internal, horisontal banyak pipa. Prisnip ketel ini adalah menghasilkan uap dengan laju kecepatanb tinggi. Jenis ketel lokomotif moderen diperlihatkan pada gambar


. Gambar Ketel Lokomotif Sumber : http://egynalisme.blogspot.com/2011/11/ketel-uap.html Ketel terdiri dari kulit atau barrel yang mempunyai diameter 1,5 m dan panjang 4 m. Batubara diumpan kedalam kotak api melalui pintu api dan terbakar pada panggangan. Gas asap dari panggangan dibelokkan oleh bata dan keseluruhan kotak api terpanaskan secara baik. Ada sekitar 157 pipa tipis atau pipa api F (diameter 47,5 mm) dan 24 buah pipa panas lanjut tebal G (diameter 13 cm). Gas asap setelah melewati pipa ini masuk ke kotak asap. Gas kemudian keluar ke atmosfir melewati cerobong. Barrel berisi air disekeliling pipa, dimana dipanaskan oleh gas asap dan berubah menjadi uap. Header terbagi atas dua porsi, satu adalah ruang uap panas lanjut dan satu lagi ruang uap jenuh. Pipa uap mengarahkan uap dari regulator ke ruang uap jenuh. Kemudian uap diarahkan ke pipa panas lanjut, dan setelah melewati pipa ini, uap kembali ke ruang uap panas lanjut. Uap panas lanjut sekarang mengalir melalui pipa uap ke silinder, satu buahdi setiap sisi. Abu daripanggangan dikumpulkan pada nampan abu (ash pan) dan dibuang dariwaktu ke waktu dengan bantuan damper yang dioperasikan oleh batang dan tuas. 6. Ketel Babcock and Wilcox Merupakan ketel jenis pipa lurus, stasioner, pipa air. Gambar 7 memperlihatkan ketel jenis ini.

Gambar Ketel Babcock and Wilcox Sumber : http://egynalisme.blogspot.com/2011/11/ketel-uap.html

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin Ketel terdiri dari drum uap dan air (1). Drum dihubungkan dengan pipa pendek ke bagian atas header atau riser (2). Pipa air (5) (diameter 10 cm) dipasang miring dan menghubungkan header atas dengan header bawah. Header dilengkapi dengan lobang tangan (hand hole) di depan pipa dan ditutup dengan cap (18). Kotak lumpur (6) disediakan pada header bagian bawah dan lumpur yang mengendap bisa dibuang. Terdapat panggangan berantai otomatis yang bergerak lambat dimana ditempatkan batubara yang diumpan dari hopper (21). Baffle bata tahan api akan membuat gas panas bergerak naik turun dan naik lagi sampai akhirnya masuk ke cerobong. Damper (17) digerakkan oleh rantai (22) untuk mengatur isapan. Ketel di keempai sisinya dikelilingi oleh dinding tahan api. Pintu (4) berguna untuk orang masuk ke ketel untuk tujuan perbaikan dan pembersihan. Air bersirkulasi dari drum (2) ke header (3) dan melalui pipa (5) ke header dan kembali ke drum. Air terus-menerus bersirkulasi seperti ini sampai air menguap. Pemanas lanjut uap (superheater) terdiri dari sejumlah besar pipa baja (10) dan berisi dua kotak, satu adalah kotak uap panas lanjut (11) dan satunya lagi kotak uap jenuh(12). Uap yang dihasilkan diatas level air di drum mengalir di dalam pipa kering dan pipa inlet ke kotak panas lanjut (11). Kemudian uap menuju kotak uap jenuh (12) melalui (10). Uap selama mengalir melalui pipa (10) mendapat panas lanjutan sehingga menjadi uap panas lanjut. Uap kemudian diambil dari ujung pipa (14) melalui katup (15). Ketel dilengkapi dengan berbagai fitting seperti katup pengaman (19), katup pengumpan (20), indikator ketinggian air (8) dan pengukur tekanan (9). 7. Ketel La-Mount Ketel ini adalah ketel moderen jenis tekanan tinggi, pipa air, bekerja dengan sirkulasi paksa. Sirkulasi diatur oleh pompa sentrifugal, digerakkan oleh turbin uap menggunakan uap dari ketel. Sirkulasi paksa menyebabkan berat air umpan (feed water) yang bersirkulasi ke seluruh dinding air dan drum sama dengan sepuluh kali berat uap. Ini akan mencegah pipa mendapatkan panas lebih. Skematik diagram ketel ini bisa dilihat pada gambar 8. Air umpan

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin mengalir melalui ekonomiser ke drum penguap. Kemudian air ditarik dengan pompa ke pipa. Pompa mendorong air ke header pada tekanan diatas tekanan drum. Header mendistribusikan air melalui nosel ke pipa pembangkit yang bekerja secara paralel. Air dan uap dari pipa ini mengalir ke drum. Uap di dalam drum kemudian diambil setelah melewati superheater.

Gambar Ketel La-Mount Sumber : http://egynalisme.blogspot.com/2011/11/ketel-uap.html

8. Ketel Loeffler Ketel ini adalah ketel jenis pipa air menggunakan sirkulasi paksa. Prinsip kerja utama adalah dengan menguapkan air dengan uap panas lanjut dari superheater. Gas panas dari dapur pemanas digunakan untuk pemanasan panas lanjut. Skema ketel ini bisa dilihat pada gambar 9. Air umpan dari ekonomiser dipaksa bercampur dengan uap panas lanjut di dalam drum penguap (evaporating drum). Sehingga terbentuk uap jenuh, dan kemudian ditarik dari drum dengan pompa sirkulasi uap. Uap ini kemudian mengalir melalui pipa-pipa pada dinding ruang bakar memasuki superheater. Dari superheater, sekitar sepertiga uap panas lanjut diteruskan ke turbin dan sisanya yang dua pertiga digunakan untuk menguapkan air umpan di drum penguap.


Gambar Ketel Loeffler Sumber : http://egynalisme.blogspot.com/2011/11/ketel-uap.html UU. `

Proses adiabatik, Isochorik, Isobarik, Isothermal 1. Proses Adiabatik Dalam proses adiabatik, tidak ada kalor yang ditambahkan pada sistem atau meninggalkan sistem (Q = 0). Proses adiabatik bisa terjadi pada sistem tertutup yang terisolasi dengan baik. Untuk sistem tertutup yang terisolasi dengan baik, biasanya tidak ada kalor yang dengan seenaknya mengalir ke dalam sistem atau meninggalkan sistem. Proses adiabatik juga bisa terjadi pada sistem tertutup yang tidak terisolasi. Untuk kasus ini, proses harus dilakukan dengan sangat cepat sehingga kalor tidak sempat mengalir menuju sistem atau meninggalkan system 2. Proses isochorik

Jika gas melakukan proses termodinamika dalam volume yang konstan, gas dikatakan melakukan proses isokhorik. Karena gas berada dalam volume konstan (∆V = 0), gas tidak melakukan usaha (W = 0) dan kalor yang diberikan sama dengan perubahan energi dalamnya. Kalor di sini dapat dinyatakan sebagai kalor gas pada volume konstan QV. QV = ∆U c. Isobarik Jika gas melakukan proses termodinamika dengan menjaga tekanan tetap konstan, gas dikatakan melakukan proses isobarik. Karena gas berada dalam tekanan konstan, gas melakukan usaha (W = p∆V). Kalor di sini dapat dinyatakan sebagai kalor gas

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin pada tekanan konstan Qp. Berdasarkan hukum I termodinamika, pada proses isobarik berlaku

Sebelumnya telah dituliskan bahwa perubahan energi dalam sama dengan kalor yang diserap gas pada volume konstan QV =∆U Dari sini usaha gas dapat dinyatakan sebagai W = Qp − QV Jadi, usaha yang dilakukan oleh gas (W) dapat dinyatakan sebagai selisih energi (kalor) yang diserap gas pada tekanan konstan (Qp) dengan energi (kalor) yang diserap gas pada volume konstan (QV). d. Isotermal Suatu sistem dapat mengalami proses termodinamika dimana terjadi perubahan-perubahan di dalam sistem tersebut. Jika proses yang terjadi berlangsung dalam suhu konstan, proses ini dinamakan proses isotermik. Karena berlangsung dalam suhu konstan, tidak terjadi perubahan energi dalam (∆U = 0) dan berdasarkan hukum I termodinamika kalor yang diberikan sama dengan usaha yang dilakukan sistem (Q = W).

VV.

Pendinginan pada Reaktor Nuklir Dalam PLTN tipe Reaktor Air Tekan, air ringan digunakan

sebagai pendingin dan medium pelambat neutron (moderator neutron). Teras reaktor diletakkan dalam satu bejana. Sistem air pendingin yang melalui teras reaktor disebut sistem pendingin primer. Di dalam sistem primer tidak diperbolehkan terjadi pendidihan, karena itu sistem dibuat bertekanan yang tinggi. Dari sistem pendingin primer yang bertekanan tinggi dan bertemperatur tinggi ini, air pendingin dialirkan ke pipa-pipa dalam alat pembangkit uap. Di luar pipa ini air (dalam sistem pendingin sekunder) menerima panas dari air pendingin primer dan mengalami penguapan. Uap yang terjadi dari air pendingin sekunder ini kemudian

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin dialirkan ke turbin untuk memutar generator listrik. Reaktor Air Tekan yang beroperasi pada saat ini dapat dibagi menjadi dua, yaitu tipe reaktor Barat (Amerika-Eropa) dan tipe reaktor Rusia (VVER). Tipe reaktor Barat diwakili oleh tipe Combustion Engineering (CE) dan Bibcock &Wilcock (B & W). Kedua tipe mempunyai bentuk perangkat bahan bakar yang sama dengan tampang lintang potongan berbentuk bujur sangkar, dan menggunakan pembangkit uap vertikal. Terdapat sedikit perbedaan dalam sistem pendingin dan pembangkit uap. Bentuk tampang lintang potongan perangkat bahan bakar reaktor air tekan Rusia adalah segi enam, dan pembangkit uap diletakkan secara horisontal. Kini sedang dikembangkan reaktor air tekan yang lebih aman dan ekonomis. Reaktor tersebut adalah Reaktor Air Tekan Maju (Advanced Pressurized Water Reactor) buatan Westinghouse (WH), System80+ buatan CE. Keduanya berukuran besar. Untuk yang berukuran menengah dengan pembangkitan daya sebesar 600 MWth, terdapat reaktor AP600 buatan WH. Dalam waktu dekat di Jepang direncanakan akan dibangun reaktor air tekan maju.

Gambar bejana tekan pendingi reaktor Nuklir Sumber : http://bejanatekan.blogspot.com/

WW. Kalor laten dan Kalor sensibel Kalor laten adalah kalor yang dapat menyebabkan perubahan fasa namun tidak menyebabkan perubahan temperatur. Contohnya adalah pada ES yang mencair dan air yang mengalami penguapan.

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin Kalor sensibel adalah kalor yang tidak menyebabkan perubahan fasa namun menyebabkan perubahan temperatur. Contohnya adalah pada uap yang dipanaskan lanjut, temperaturnya naik namun tidak berubah fasa. XX.

Jenis-jenis Termostat

1. Termostat bimetal beralih Air dan uap berbasis sistem pemanas sentral secara tradisional memiliki kontrol keseluruhan dengan dinding bi-logam termostat strip. Rasa ini suhu udara dengan menggunakan ekspansi diferensial dari dua logam untuk menjalankan sebuah on / off switch. Biasanya sistem pusat akan diaktifkan ketika suhu turun di bawah titik set pada thermostat, dan dimatikan ketika naik di atas, dengan beberapa derajat histeresis untuk mencegah beralih berlebihan. Bi-logam penginderaan sekarang sedang digantikan oleh elektronik sensor . Sebuah penggunaan utama dari hari ini termostat bi-logam dalam individu pemanas konveksi listrik, di mana kontrol on / off, berdasarkan suhu udara lokal dan harga yang diinginkan oleh pengguna. Ini juga digunakan pada AC, di mana kontrol lokal diperlukan.

Gambar : Bimetal Thermostat Sumber : http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/49/OfficeThermostat.jpg

2. Termostat Sederhana dua kawat

Termostat dua kawat sederhana digunakan untuk mengatur gas pemanas berbahan bakar melalui katup gas listrik. Mekanisme yang sama juga dapat digunakan untuk mengontrol tungku minyak, boiler, boiler katup zona , penggemar loteng listrik, tanur listrik,

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin pemanas alas tiang listrik, dan peralatan rumah tangga seperti lemari es, pot kopi, dan pengering rambut. Kekuatan melalui thermostat disediakan oleh perangkat pemanasan dan dapat berkisar dari milivolt sampai 240 volt kesamaan konstruksi Amerika Utara, dan digunakan untuk mengontrol sistem pemanas baik secara langsung (pemanas alas tiang listrik dan beberapa tanur listrik) atau tidak langsung (gas semua, minyak dan paksa sistem air panas). Karena berbagai kemungkinan tegangan dan arus tersedia di thermostat, perlu diwaspadai ketika memilih perangkat pengganti.

Gambar : Termostat sederhana dua Kawat Sumber : http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/53/WPThermostat_new.jpg

a. Mengatur titik kontrol tuas . Ini bergerak ke kanan untuk suhu yang lebih tinggi. Pin indikator bulat di tengah slot kedua menunjukkan melalui slot bernomor dalam kasus luar. b. Strip bimetal luka ke dalam kumparan. Pusat kumparan terpasang pada suatu pesan, berputar melekat pada tuas (1). Sebagai kumparan semakin dingin akhir bergerak - pembawa (4) - bergerak searah jarum jam . c. Fleksibel kawat. Sisi kiri terhubung melalui satu kawat dari sepasang ke katup kontrol pemanas. d. Kontak bergerak melekat pada coil.thence bimetal ke controller pemanas itu. e. Magnet . Hal ini memastikan kontak yang baik bila kontak menutup. Ini juga menyediakan histeresis untuk mencegah siklus pemanasan singkat, karena suhu harus dinaikkan beberapa derajat sebelum kontak

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin akan terbuka. Sebagai alternatif, beberapa termostat daripada menggunakan saklar merkuri di ujung dari gulungan bimetal. Berat raksa pada ujung kumparan cenderung untuk tetap ada, juga mencegah siklus pemanasan singkat. Namun, jenis termostat dilarang di banyak negara karena fiturnya yang sangat permanen dan beracun alam jika rusak. Saat mengganti ini termostat mereka harus dianggap sebagai limbah kimia . f. Tetap kontak sekrup. Ini disesuaikan oleh produsen . Hal ini terhubung elektrik dengan kawat kedua pasangan dengan termokopel dan katup gas yang dioperasikan secara elektrik pemanas itu. c. millivolt termostat

Seperti diilustrasikan dalam penggunaan termostat di atas, daya disediakan oleh termokopel, dipanaskan oleh lampu pilot. Ini menghasilkan daya kecil dan sehingga sistem harus menggunakan katup daya rendah untuk mengontrol gas. Jenis perangkat umumnya dianggap usang sebagai lampu pilot membuang jumlah yang mengejutkan gas (dengan cara yang sama keran menetes dapat menghabiskan sejumlah besar air selama jangka), dan juga tidak lagi digunakan pada kompor, tapi masih dapat ditemukan dalam pemanas air gas dan perapian banyak gas. (Efisiensi miskin mereka dapat diterima dalam pemanas air, karena sebagian besar energi "terbuang" di lampu pilot masih digabungkan ke air dan karena itu membantu menjaga tangki hangat). Ini juga membuat tidak perlu untuk sebuah rangkaian listrik yang akan dijalankan ke pemanas air. Untuk pemanas air tankless (on demand), pengapian percontohan adalah lebih baik karena lebih cepat daripada panas-permukaan pengapian dan lebih handal dari percikan pengapian.) d. Termostat 24 volt Mayoritas pemanasan modern / pendingin / panas termostat pompa beroperasi pada tegangan rendah (biasanya 24 volt AC ) sirkuit kontrol. Sumber AC 24 volt listrik adalah transformator kontrol diinstal sebagai bagian dari peralatan pemanasan / pendinginan. Keuntungan dari sistem kontrol tegangan rendah adalah kemampuan untuk mengoperasikan perangkat switching beberapa elektromekanis seperti relay , kontaktor, dan sequencer menggunakan

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin tegangan inheren aman dan level saat ini. Dibangun ke thermostat adalah ketentuan untuk kontrol suhu ditingkatkan menggunakan antisipasi. Sebuah anticipator panas menghasilkan sejumlah kecil panas tambahan untuk unsur penginderaan sedangkan alat pemanas beroperasi. Ini membuka kontak pemanasan sedikit lebih awal untuk mencegah suhu ruang dari sangat overshooting pengaturan termostat. Sebuah anticipator panas mekanik umumnya disesuaikan dan harus di set ke arus yang mengalir dalam rangkaian kontrol pemanas ketika sistem operasi. Sebuah anticipator pendinginan menghasilkan sejumlah kecil panas tambahan untuk unsur penginderaan sementara alat pendingin tidak beroperasi. Hal ini menyebabkan kontak untuk memberi energi pada peralatan pendingin sedikit lebih awal, mencegah

suhu

Menanggulangi

ruang

dari

pendingin

memanjat umumnya

secara tidak

berlebihan. disesuaikan.

Termostat elektromekanis menggunakan elemen perlawanan yang menanggulangi. Kebanyakan termostat elektronik menggunakan perangkat termistor baik atau unsur-unsur logika yang terintegrasi untuk fungsi antisipasi. Dalam beberapa termostat elektronik, anticipator termistor mungkin berlokasi di luar ruangan, memberikan antisipasi variabel tergantung pada suhu di luar ruangan. Perangkat tambahan termasuk termostat tampilan suhu di luar ruangan, programabilitas, dan indikasi sistem sesar. Sementara seperti termostat 24 volt tidak mampu mengoperasikan tungku ketika daya listrik gagal, paling tungku tersebut membutuhkan daya listrik untuk para penggemar udara panas (dan sering juga panas permukaan atau percikan pengapian elektronik) sehingga fungsi tidak hilang. Dalam keadaan lain seperti dinding diujicoba dan "gravitasi" (tanpa kipas) lantai dan pemanas sentral sistem tegangan rendah yang dijelaskan sebelumnya mungkin mampu tersisa fungsional ketika daya listrik tidak tersedia. d. Termostat tegangan Baris Jalur termostat tegangan yang paling sering digunakan untuk pemanas ruang listrik seperti alas tiang pemanas atau tungku listrik langsung kabel. Jika termostat tegangan yang digunakan, sistem kekuasaan (di Amerika Serikat, 120 atau 240 volt) secara langsung

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin diaktifkan oleh thermostat. Dengan switching yang saat ini sering melebihi 40 ampere , menggunakan termostat tegangan rendah pada sirkuit tegangan akan menghasilkan setidaknya dalam kegagalan thermostat dan mungkin api. Jalur termostat tegangan kadang-kadang digunakan dalam aplikasi lain, seperti kontrol dari fan-coil (kipas listrik dari tegangan bertiup melalui koil tabung yang baik dipanaskan atau didinginkan oleh sistem yang lebih besar) unit dalam sistem yang besar terpusat menggunakan boiler dan pendingin , atau untuk mengontrol pompa sirkulasi dalam aplikasi pemanas hydronic. Beberapa termostat diprogram yang tersedia untuk mengendalikan baris-tegangan sistem. Pemanas alas tiang terutama akan mendapatkan keuntungan dari termostat diprogram yang mampu kontrol terus menerus (seperti juga setidaknya beberapa Honeywell Model), secara efektif mengontrol pemanas seperti dimmer lampu, dan secara bertahap meningkatkan dan menurunkan pemanasan untuk memastikan suhu kamar sangat konstan (kontrol terus menerus daripada mengandalkan efek rata-rata dari histeresis). Sistem yang termasuk kipas (listrik tungku, pemanas dinding, dll) biasanya harus menggunakan sederhana on / off kontrol. YY.

Aplikasi Siklus Mesin Pendingin Terbaru (beda tiap orang)

Multi-V System

Gambar : Skema multi-V system Sumber : http://www.bintanghome.com/Inovasi/multi-v-system.html Praktis dan hemat energi, kombinasi yang tepat untuk kebutuhan di era modern. Begitu pula dengan sistem pendingin udara yang diusung salah satu produsen produk elektronik, LG Electronics Indonesia. Sistem

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin pendingin udara yang dinamakan Multi-V System tersebut menawarkan keuntungan hemat energi, ramah lingkungan pun kemudahan desain dan instalasi. “Multi-V System menjadi salah satu solusi untuk menghadapi krisis energi yang terjadi saat-saat ini,” kata Sigit Herry, CAC Project Group Head LG Electronics Indonesia. Multi-V System adalah sistem pada pendingin udara yang memungkinkan satu unit outdoor dapat disambung dengan belasan unit indoor. “Jenis unit indoor-nya pun dapat dipilih bebas, wall mounts split, ceiling&floor, ceiling cassette maupun ceiling concealed duct,” kata Sigit. Single-line piping (sistem pemipaan tunggal, -red) memungkinkan koneksi yang bercabang pada setiap unit indoor, sehingga tidak membuat tarikan pipa yang banyak. “Berbeda dengan sistem multi biasa pada produk lain yang sistem pemipaannya sebanyak unit indoor yang disambungkan,” promo Sigit. Multi-V System tersedia dalam berbagai kapasitas, mulai 6 pk hingga 80 pk dengan dimensi yang disesuaikan dengan

kapasitasnya.

Semakin

besar

kapasitas,

semakin

besar

dimensinya. Multi-V System dinamakan juga AC Smart dengan otak yang disebut Logic Control yang mengatur seberapa banyak pendinginan yang akan ia suplai. Otak ini dibantu dengan tiga sensor temperatur yang terdapat pada unit indoor, udara yang masuk, temperatur refrigeran dan suhu yang diinginkan. “Saat ada error, misal sensor temperatur rusak maka akan ada notifikasi,” kata Sigit. Multi-V System diklaim bisa menghemat penggunaan energi 4060%. “Jika cara penggunaannya sesuai anjuran,” ujar Sigit. Di antaranya, seleksi kapasitas unit harus sesuai dengan beban pendinginan yang dibutuhkan, instalasi yang benar (mulai ukuran pipa, jenis refrigeran hingga cara pengelasan), sistem yang adaptif pada pengoperasiannya juga perawatan dengan cara rutin dicuci. Multi-V System memiliki tingkat efisiensi tinggi. Teknologi inverter yang dikandungnya bersifat adaptif, menyesuaikan dengan beban pendinginan di ruangan yang ditempati dengan mengukur kecepatan putar kompresor. “Biaya operasional akan murah karena tidak akan terjadi konsumsi listrik yang sia-sia,” kata Sigit. Penggunaan refrigeran (zat pendingin, -red) R-410A telah teruji mempunyai nilai Zero ODP (Ozone Depletion Potential), artinya bahan

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin tersebut tidak berpotensi merusak lapisan ozon sehingga ramah terhadap lingkungan. ZZ. Sistem Pendinginan pada Mesin Wankel Mesin wankel ditemukan oleh Dr. Felix Heinrich Wankel pada tahun 1924. Pada tahun 1933 hak paten diajukan dan baru pada tahun1936 hak patennya diterima. Mesin wankel mulai di produksi pada tahun 1957. Mesin ini termasuk ke dalam klasifikasi Rotary Combustion Engines (RCE), karena mesin wankel tidak menggunakan ruang silinder seperti motor bakar pada umumnya, melainkan menggunakan rotor segitiga (Reuleaux Triangle) yang berputar secara rotasi yang digerakkan oleh poros. Selain rotor segitiga, terdapatrumah rotor yang berbentuk oval, atau dalam bahasa teknik disebut epitrochoid. Rumah rotor tersebut berfungsi sebagai ruangan untuk proses hisap, kompresi, usaha dan buang sekaligus di dalam sebuah ruangan. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar berikut :

Gambar: prinsip kerja Mesin wankel Sumber: http://superpowerful.wordpress.com/2011/12/28 /mesin-wankel-wankel-engine/

Gambar diatas menjelaskan proses atau prinsip kerja dari mesin wankel. Posisi rotor sisi a merupakan proses langkah hisap, pada langkah hisap campuran udara dan bahan bakar dihisap masuk ke ruang vakum. Posisi rotor sisi b awal merupakan proses langkah kompresi, pada langkah ini campuran udara dan bahan bakar dikompresikan, Posisi rotor sisi b akhir merupakan proses langkah usaha, pada langkah ini busi membakar campuran udara dan bahan bakar, tekanan tinggi hasil dari pembakaran menghasilkan tenaga untuk menggerakkan rotor. Posisi rotor sisi c merupakan proses langkah pembuangan, pada langkah ini tekanan tinggi hasil pembakaran keluar melalui exhaust port. Dilihat dari prinsip kerja diatas maka mesin wankel membutuhkan alat yang sama seperti

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin mesin bensin untuk mencampur bahan bakar dan udara, alat tersebut pada mesin wankel terdahulu masih menggunakan karburator, sedangkan untuk saat ini sudah ada yang dioperasikan dengan sistem injeksi bahan bakar elektronik. Jika kita telaah lebih lagi, maka mesin wankel akan menghasilkan 3 langkah tenaga dalam satu kali putaran penuh pada mesin, maka 6 kali lebih cepat menghasilkan tenaga dibandingkan motor bakar 4 langkah pada satu kali putaran penuh mesin dan 3 kali lebih cepat menghasilkan tenaga dibandingkan motor bakar 2 langkah pada satu kali putaran penuh mesin. Ukuran dan bentuk dari rotor serta ruang bakar dapat mempengaruhi tenaga yang dihasilkan. Untuk pemanfaatan tenaga yang besar sekaligus mesin halus (minim getaran), maka dikembangkan mesin wankel dengan dua rotor, yang dipasang berbanding tegak lurus dengan rotor kedua. Biasanya sisi-sisi dari rotor diberi cekungan kedalam yang berfungsi sebagai ruang bakar tambahan. Ujung-ujung dari rotor terdapat seal yang berfungsi sebagai perapat antara rotor dengan rumah rotor pada saat kompresi, agar tidak terjadi kebocoran kompresi. Pendinginan pada mesin wankel menggunakan air pendingin sedangkan untuk rotornya menggunakan pendinginan oli. AAA. Lapsan-lapisan Atmosfer Bumi Atmosfer adalah lapisan gas yang melingkupi sebuah planet, termasuk bumi, dari permukaan planet tersebut sampai jauh di luar angkasa. Di Bumi, atmosfer terdapat dari ketinggian 0 km di atas permukaan tanah, sampai dengan sekitar 560 km dari atas permukaan Bumi. Atmosfer tersusun atas beberapa lapisan, yang dinamai menurut fenomena yang terjadi di lapisan tersebut. Transisi antara lapisan yang satu dengan yang lain berlangsung bertahap. Studi tentang atmosfer mulamula dilakukan untuk memecahkan masalah cuaca, fenomena pembiasan sinar matahari saat terbit dan tenggelam, serta kelap-kelipnya bintang. Dengan peralatan yang sensitif yang dipasang di wahana luar angkasa, kita dapat memperoleh pemahaman yang lebih baik tentang atmosfer berikut fenomena-fenomena yang terjadi di dalamnya. Atmosfer Bumi terdiri atas nitrogen (78.17%) dan oksigen (20.97%), dengan sedikit argon (0.9%), karbondioksida (variabel, tetapi sekitar 0.0357%), uap air, dan gas lainnya. Atmosfer melindungi

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin kehidupan di bumi dengan menyerap radiasi sinar ultraviolet dari Matahari dan mengurangi suhu ekstrem di antara siang dan malam. 75% dari atmosfer ada dalam 11 km dari permukaan planet.

Gambar : lapisan Atmosfer Sumber: http://lintaszonabaca.blogspot.com/2011/04/macam-macam-lapisanatmosfer.html

1. Troposfer Lapisan ini berada pada level yang terendah, campuran gasnya paling ideal untuk menopang kehidupan di bumi. Dalam lapisan ini kehidupan terlindung dari sengatan radiasi yang dipancarkan oleh benda-benda langit lain. Dibandingkan dengan lapisan atmosfer yang lain, lapisan ini adalah yang paling tipis (kurang lebih 15 kilometer dari permukaan tanah). Dalam lapisan ini, hampir semua jenis cuaca, perubahan suhu yang mendadak, angin, tekanan dan kelembaban yang kita rasakan sehari-hari berlangsung. Suhu udara pada permukaan air laut sekitar 27 derajat Celsius, dan semakin naik ke atas, suhu semakin turun. Setiap kenaikan 100m suhu berkurang 0,61 derajat Celsius (sesuai dengan Teori Braak). Pada lapisan ini terjadi peristiwa cuaca seperti hujan, angin, musim salju, kemarau, dan sebagainya. Ketinggian yang paling rendah adalah bagian yang paling hangat dari troposfer, karena permukaan bumi menyerap radiasi panas dari matahari dan menyalurkan panasnya ke udara. Biasanya, jika

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin ketinggian bertambah, suhu udara akan berkurang secara tunak (steady), dari sekitar 17

sampai -52 .

2. Stratosfer Perubahan secara bertahap dari troposfer ke stratosfer dimulai dari ketinggian sekitar 11 km. Suhu di lapisan stratosfer yang paling bawah relatif stabil dan sangat dingin yaitu

atau sekitar

. Pada lapisan ini angin yang sangat kencang terjadi dengan pola aliran yang tertentu. Lapisan ini juga merupakan tempat terbangnya pesawat. Awan tinggi jenis cirrus kadang-kadang terjadi di lapisan paling bawah, namun tidak ada pola cuaca yang signifikan yang terjadi pada lapisan ini. Dari bagian tengah stratosfer keatas, pola suhunya berubah menjadi semakin bertambah seiring kenaikan ketinggian. Hal ini dikarenakan bertambahnya lapisan dengan konsentrasi ozon. Lapisan ozon ini menyerap radiasi sinar ultra violet. Suhu pada lapisan ini bisa mencapai sekitar

pada ketinggian sekitar 40 km. Lapisan

stratopause memisahkan stratosfer dengan lapisan berikutnya. 3. Mesosfer Adalah lapisan udara ketiga, di mana suhu atmosfer akan berkurang dengan pertambahan ketinggian hingga lapisan keempat, termosfer. Udara yang di sini akan mengakibatkan pergeseran berlakudengan objek yang datng dari angkasa dan menghasilkan suhu yang tinggi. Kebanyakan meteor yang sampai ke bumi terbakar lapisan ini. Kurang lebih 25 mil atau 40km di atas permukaan bumi, saat suhunya berkurang dari 290 K hingga 200 K, terdapat lapisan transisi menuju lapisan mesosfer. Pada lapisan ini, suhu kembali turun ketika ketinggian bertambah, hingga menjadi sekitar

(dekat

bagian atas dari lapisan ini, yaitu kurang lebih 81 km di atas permukaan bumi). Suhu serendah ini memungkinkan terjadi awan noctilucent, yang terbentuk dari kristal es. Antara lapisan Mesosfer dan lapisan Atmosfer terdapat lapisan perantara yaitu Mesopause 4. Termosfer Transisi dari mesosfer ke termosfer dimulai pada ketinggian sekitar 81 km. Dinamai termosfer karena terjadi kenaikan temperatur yang cukup tinggi pada lapisan ini yaitu sekitar

. Perubahan

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin ini terjadi karena serapan radiasi sinar ultra violet. Radiasi ini menyebabkan reaksi kimia sehingga membentuk lapisan bermuatan listrik yang dikenal dengan nama ionosfer, yang dapat memantulkan gelombang radio. Sebelum munculnya era satelit, lapisan ini berguna untuk membantu memancarkan gelombang radio jarak jauh. 5. Ionosfer Lapisan ionosfer yang terbentuk akibat reaksi kimia ini juga merupakan lapisan pelindung bumi dari batu meteor yang berasal dari luar angkasa karena ditarik oleh gravitasi bumi. Pada lapisan ionosfer ini, batu meteor terbakar dan terurai. Jika ukurannya sangat besar dan tidak habis terbakar di lapisan udara ionosfer ini, maka akan jatuh sampai ke permukaan bumi yang disebut Meteorit. Fenomena aurora yang dikenal juga dengan cahaya utara atau cahaya selatan terjadi pada lapisan ini. Lapisan Termosfer Berada di atas mesopouse dengan ketinggian sekitar 75 km sampai pada ketinggian sekitar 650 km. Suhu pada lapisan ini akan meningkat dengan meningkatnya ketinggian. Ionosfer dibagi menjadi tiga lapisan lagi, yaitu : a. Lapisan Udara Terletak antara 80 – 150 km dengan rata-rata 100 km dpl. Lapisan ini tempat terjadinya proses ionisasi tertinggi.

Lapisan

KENNELY

dan

ini

dinamakan

HEAVISIDE

juga

dan

lapisan

mempunyai

udara sifat

memantulkan gelombang radio. Suhu udara di sini berkisar – 70° C sampai +50° C . b. Lapisan udara F Terletak antara 150 – 400 km. Lapisan ini dinamakan juga lapisan udara appleton. c. Lapisan udara atom Pada lapisan ini, materi-materi berada dalam bentuk atom. Letaknya lapisan ini antara 400 – 800 km. Lapisan ini menerima panas langsung dari matahari, dan diduga suhunya mencapai 1200° C . 6. Eksosfer Eksosfer adalah lapsan bumi yang terletak paling luar. Pada lapisan ini terdapat refleksi cahaya matahari yang dipantulkan oleh partikel debu meteoritik. Cahaya matahari yang dipantulkan tersebut juga dikenal sebagai cahaya Zodiakal.

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin BBB.

Tabel A2 Stocker

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin CCC. Freezer Unit Freezer digunakan di rumah tangga dan di industri dan perdagangan. Makanan disimpan pada atau di bawah 0 ° F akan aman selamanya. Freezer rumah tangga Kebanyakan menjaga suhu dari -10 sampai 0 ° F (-23 sampai -18 ° C), meskipun beberapa freezer-hanya unit dapat mencapai 30 ° F (-34 ° C), dan lebih rendah. Lemari es umumnya tidak mencapai lebih rendah dari -10 ° F (-23 ° C), karena loop pendingin yang sama melayani baik kompartemen: Menurunkan suhu freezer berlebihan menyebabkan kesulitan dalam mempertahankan suhu di atas titik beku dalam ruangan pendingin. Freezer rumah tangga dapat dimasukkan sebagai kompartemen terpisah di lemari es, atau dapat menjadi alat yang terpisah. Freezer Domestik umumnya unit tegak menyerupai lemari es, atau dada (menyerupai unit tegak diletakkan di punggung mereka). Banyak freezer modern yang tegak datang dengan dispenser es dibangun ke pintu mereka.

Gambar : Freezer Sumber http://infohargaterbaru.blogspot.com/2011/08/daftar-harga-freezer-danside-by-side.html

DDD. Sistem pendingin Kriogenik Cryogenics adalah studi tentang produksi sangat rendah temperatur (di bawah -150 ° C, -238 ° F atau 123K) dan perilaku bahan pada suhu mereka. Seseorang yang mempelajari unsur-unsur di bawah suhu yang sangat dingin disebut cryogenicist a. Daripada skala suhu relatif Celsius dan Fahrenheit, cryogenicists menggunakan skala temperatur absolut. Ini adalah Kelvin (SI unit) atau skala Rankine (Imperial & unit AS)

Pembekuan merupakan salah satu cara pengawetan produk pertanian untuk selang waktu relatif lama sebelum dikonsumsi. Akan tetapi tidak semua produk pertanian terutama sayuran dan buah-buahan

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin dapat dibekukan dengan mesin refrigerasi konvensional yang memberikan kecepatan pembekuan yang rendah karena jika produk semacam itu berada dalam ruang berisi udara dingin yang kering dalam waktu lama, maka air dalam sel-sel akan terdifusi keluar. Akibatnya, bobot produk berkurang demikian pula nilai ekonominya.

Gambar : Instalasi System Kriogenik Sumber: http://blognyaorangrefac.blogspot.com/2008/02/pendinginan-denganmenggunakan-sistem.html

Proses pembekuan cepat dilakukan dengan cara menyemprotkan cairan kriogenik, dalam hal ini nitrogen cair, ke produk yang diletakkan di rak dalam lemari pembeku. Produk dapat dibekukan pada suhu – 20O C atau – 40O C dalam waktu singkat dan dengan pemakaian nitrogen cair yang optimum. Dengan kecepatan pendi-nginan yang tinggi dan waktu pembekuan yang relatif singkat, maka proses difusi uap air dari sel dapat dikurangi dan produk tidak banyak mengalami susut bobot. Hasil pengujian menunjukkan bahwa lemari dapat berfungsi dengan baik dan dapat membe-kukan produk dalam waktu relatif singkat sesuai dengan yang diharapkan. Mikroba pada produk yang dibekukan dengan nitro-gen cair dan disimpan dalam lemari pen-dingin, jika semakin lama produk beku di-simpan dalam lemari pendingin semakin sedikit jumlah sel mikroba. Bidang cryogenics maju selama Perang Dunia II ketika para ilmuwan menemukan bahwa logam membeku pada suhu rendah menunjukkan perlawanan untuk dipakai. Berdasarkan teori kriogenik pengerasan , komersial pengolahan kriogenik industri didirikan pada

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin tahun 1966 oleh Ed Busch. Dengan latar belakang dalam mengobati panas industri, Busch mendirikan sebuah perusahaan di Detroit disebut CryoTech pada tahun 1966. Meskipun CryoTech kemudian bergabung dengan 300 Di bawah ini untuk membuat perusahaan komersial terbesar dan tertua cryogenics di dunia, mereka awalnya bereksperimen dengan kemungkinan peningkatan kehidupan alat logam untuk manapun antara 200% -400% dari harapan hidup asli menggunakan temper kriogenik bukan panas mengobati. Ini berkembang di akhir 1990-an ke dalam pengobatan

bagian

lain

(yang

melakukan

lebih

dari

sekedar

meningkatkan kehidupan produk) seperti katup penguat (kualitas suara lebih baik), bisbol kelelawar (sweet spot lebih besar), klub golf (sweet spot lebih besar) , balap mesin (performa yang lebih baik di bawah tekanan), senjata api (warping kurang setelah pengambilan gambar terus menerus), pisau, pisau cukur, rotor rem dan bahkan pantyhose. Teori ini didasarkan pada bagaimana panas-mengobati karya logam (suhu diturunkan sampai suhu kamar dari tingkat tinggi menyebabkan peningkatan kekuatan tertentu dalam struktur molekul terjadi) dan menyangka bahwa melanjutkan keturunan akan memungkinkan untuk meningkatkan kekuatan lebih lanjut. Dengan menggunakan nitrogen cair, CryoTech merumuskan versi awal pertama dari prosesor kriogenik . Sayangnya untuk industri yang baru lahir, hasilnya tidak stabil, sebagai komponen kadang-kadang mengalami thermal shock ketika mereka didinginkan terlalu cepat. Beberapa komponen dalam tes awal bahkan hancur karena ultra-rendah. Pada akhir abad kedua puluh, lapangan meningkat secara signifikan dengan munculnya penelitian terapan, yang ditambah kontrol industri berbasis mikroprosesor ke prosesor kriogenik untuk menciptakan hasil yang lebih stabil. Cryogens, seperti cairan nitrogen , selanjutnya digunakan untuk aplikasi khusus dingin dan beku. Beberapa reaksi kimia, seperti yang digunakan untuk menghasilkan bahan aktif untuk populer statin obat, harus terjadi pada suhu rendah sekitar -100 ° C (sekitar -148 ° F). Khusus kriogenik reaktor kimia yang digunakan untuk menghilangkan panas reaksi dan menyediakan lingkungan suhu rendah. Pembekuan makanan dan produk bioteknologi, seperti vaksin , membutuhkan nitrogen dalam pembekuan ledakan atau sistem perendaman titik beku. Bahan lembut

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin atau elastis tertentu menjadi keras dan rapuh pada suhu yang sangat rendah, yang membuat kriogenik penggilingan ( cryomilling ) pilihan untuk beberapa bahan yang tidak dapat dengan mudah digiling pada suhu yang lebih tinggi. Pengolahan cryogenic bukanlah pengganti untuk perawatan panas, melainkan perpanjangan dari pemanasan - pendinginan - siklus tempering. Biasanya, ketika item padam, suhu akhir yang ambient. Satusatunya alasan untuk ini adalah bahwa treaters panas kebanyakan tidak memiliki peralatan pendingin. Tidak ada yang metallurgically signifikan tentang suhu lingkungan. Proses kriogenik terus tindakan ini dari suhu lingkungan turun ke -320 ° F (140 ° R; 78 K; -196 ° C). Dalam kebanyakan siklus kriogenik diikuti dengan prosedur temper panas. Karena semua paduan tidak memiliki kandungan kimia yang sama, prosedur temper bervariasi sesuai dengan komposisi kimia bahan, sejarah termal dan / atau aplikasi layanan tertentu alat itu. Seluruh proses memakan waktu 3-4 hari. EEE. Efek Joule-Thomson Suatu hari Joule dan Thomson melakukan eksperimen dengan peralatan sederhana seperti berikut. Bayangkan sebuah tabung dengan pelat berpori (porous plug) yang memisahkan tabung tersebut menjadi dua bagian. Pelat tersebut dapat dilewati gas tetapi dengan laju yang lambat (biasanya istilah gaul termodinamikanya disebut throttle). Pada kedua ujung tabung tersebut terdapat piston yang bisa masuk dengan tepat dan kuat ke dalam tabung. Setiap piston bisa bergerak mendekati dan menjauhi poros berpori tersebut. Tabung juga diinsulasi dengan baik sehingga tidak ada kalor yang bisa masuk dan keluar tabung tersebut (istilah keren: adiabatik).

Gambar proses: Skema percobaan ekspansi joule-thomson Sumber : http://majarimagazine.com/2011/10/sulit-memahami-ekspansijoule-thomson-bagian-pertama/

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin Gas dimasukkan di antara pelat berpori dan piston sebelah kiri tabung. Kita sebut sisi pertama. Pada bagian kanan tabung, piston berada tanpa ruang kosong di sebelah poros berpori. Sebut saja sisi kedua. Volume awal sisi pertama adalah V1. Tekanan awal dan temperaturnya masing-masing P1 dan T1. Sekarang, gas pada sisi pertama didorong piston ke arah poros berpori dan pada saat yang sama piston sisi kedua akan tertarik menjauhi poros berpori sehingga memiliki tekanan P2 (tentu saja P2 lebih kecil daripada P1). Pada akhir eksperimen, piston sisi pertama tepat berada di sebelah poros berpori dan kondisi (volume, tekanan, dan temperatur) akhir sisi kedua adalah V2, P2, dan T2. Ada yang aneh hasil percobaan sederhana tersebut! Pengukuran yang akurat menunjukkan T2 tidak sama dengan T1. Kadang T2 bisa lebih kecil dan lebih besar dari T1. Bagaimana menjelaskan hal ini? Analisis Awal Proses diawali dengan volume V1=V1 dan V2=0 dan diakhiri dengan V1=0 dan V2=V2. Kerja yang dilakukan pada sisi pertama: W1= – P1(0-V1) =P1V1. Kerja yang dihasilkan pada sisi kedua: W2 = – P2 (V2-0) = – P2V2 (sekedar intermezo: Masih ingat kan rumus kerja W = – P ?V?? Kalo negatif berarti kerja yang dihasilkan sisitem, kalo positif berarti kerja yang dilakukan pada sistem). Berarti kerja total adalah Wtotal = W1 + W2 = P1V1 – P2V2 Masih ingat hukum termodinamika pertama? deltaU = Q + W. Artinya perubahan energi dalam sistem akan dipengaruhi oleh panas dan kerja total yang terjadi pada sistem. Karena eksperimen ini dilakukan pada kondisi adiabatik, maka Q = 0. Dengan demikian energi dalam (deltaU) hanya bergantung pada W (kerja total sistem). DeltaU = Wtotal U2 – U1 = P1V1 – P2V2 U2 + P2V2 = U1 + P1V1 Masih ingat U+PV = H (entalpi) ?? Jadi, persamaan terakhir ditutup dengan H2 =H1. Proses ternyata berlangsung pada kondisi ISENTALPI!

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin Biasanya dalam soal atau aplikasi termodinamika, alat yang berperan sebagai poros berpori (porous plug) tersebut adalah valve. Nah, uda tahu kan kenapa pada setiap soal termodinamika yang berhubungan dengan valve selalu diselesaikan dengan kondisi isentalpi (H2 =H1 ) FFF.

Pencairan Gas Pencairan gas alam, yang meliputi pendinginan secara refrigerasi

atau secara ekspansi bebas. a. Gas CO2 perlu di hilangkan karena sifatnya selain korosif juga karena memadat pada suhu -78 *C, sehingga dapat menyumbat sistim aliran.Pengurangan CO2 berlangsung hingga kadarnya lebih kecil dari 50ppm (kelarutan CO2 pada -162 *C , 7 - 27 ATM adalah 356ppm volume). Gas CO2 di hilangkan secara absorpsi dengan menggunakan absorben MEA, DEA atau larutan benfield. Air di hilangkan dengan pengeringan hingga titik embunnya pada 73*C sampai dengan -101 *C (p= 14-47 atm) dengan menggunakan absorben ( molekul air sieze, zeolite sintesis, activated alumina atau silica gel). Air raksa dihilangkan dengan mengalirkan gas ke dalam unggun karbon aktiv yang di imprognasi dengan sulfur. Kemurnian yang diinginkan 0,4 mg/m3 gas yang di peroleh. Sekalipun kadar air raksa (Hg) kecil sekali tetapi perlu di hilangkan untuk mencegah perusakan pipa-pipa alumunium dalam sistem pendingin. b. Proses pendingiman yang di gunakan adalan "propane precoolea MCR (R) -mixed refrigerant proces" yang dikembangkan oleh perusahaan Air Product dan Chemical Inc. Dengan sistem ini kurva pendinginannya mendekati ideal, sehingga lebih efisien. Propana untuk pendinginan pada temperatur lebih tinggi dan MCR untuk temperatur lebih rendah. Gas terlebih dahulu didinginkan dengan menggunakan refrigerant propana hingga -60, kemudian hidro karbon beratnya di pisahkan untuk difraksionasi lebih lanjut, sedangkan gasnya dicairkan dalam "cryogenic exchanger" dengan menggunakan refrgerant MCR hingga -162*C. Maka dapatlah gas cair. Untuk make up refrigerant MCR diperoleh dari hasil fraksionasi di atas yang terdiri dari metana, etana dan propana yang merupakan bahan campuran refrigerant MCR

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin GGG. Jenis-jenis Alat Penukar Kalor Seperti yang telah dikemukakan dalam pendahuluan terdapat banyak sekali jenis-jenis alat penukar kalor. Maka untuk mencegah timbulnya kesalah pahaman maka alat penukar kalor dikelompokan berdasarkan fungsinya : 1. Chiller, alat penukar kalor ini digunakan untuk mendinginkan fluida sampai pada temperature yang rendah. Temperature fluida hasil pendinginan didalam chiller yang lebih rendah bila dibandingkan dengan fluida pendinginan yang dilakukan dengan pendingin air. Untuk chiller ini media pendingin biasanya digunakan amoniak atau Freon.

Gambar : Chiller Sumber : http://www.duniaotomotif.net/oto/system-pendinginanpada-mesin-mak.html 2. Kondensor, alat penukar kalor ini digunakan untuk mendinginkan uap atau campuran uap, sehingga berubah fasa menjadi cairan. Media pendingin yang dipakai biasanya air atau udara. Uap atau campuran uap akan melepaskan panas atent kepada pendingin, misalnya pada pembangkit listrik tenaga uap yang mempergunakan condensing turbin, maka uap bekas dari turbin akan dimasukkan kedalam kondensor, lalu diembunkan menjadi kondensat.

Gambar : Kondensor

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin Sumber : http://www.duniaotomotif.net/oto/system-pendinginanpada-mesin-mak.html 3. Cooler, alat penukar kalor ini digunakan untuk mendinginkan cairan atau gas dengan mempergunakan air sebagai media pendingin. Disini tidak terjadi perubahan fasa, dengan perkembangan teknologi dewasa ini maka pendingin coler mempergunakan media pendingin berupa udara dengan bantuan fan (kipas).

Gambar. Direct Evaporative cooler Sumber : http://www.duniaotomotif.net/oto/system-pendinginanpada-mesin-mak.html

Gambar. Indirect evaporative Cooler Sumber : http://www.duniaotomotif.net/oto/ system-pendinginan-pada-mesin-mak.html

4. Evaporator, alat penukar kalor ini digunakan untuk penguapan cairan menjadi uap. Dimana pada alat ini menjadi proses evaporasi (penguapan) suatu zat dari fasa cair menjadi uap. Yang dimanfaatkan alat ini adalah panas latent dan zat yang digunakan adalah air atau refrigerant cair.

Gambar : Evaporator Sumber : http://indonetwork.co.id/acmobil_autorotary/1138492/evaporator.htm


5. Reboiler, alat penukar kalor ini berfungsi mendidihkan kembali (reboil) serta menguapkan sebagian cairan yang diproses. Adapun media pemanas yang sering digunakan adalah uap atau zat panas yang sedang diproses itu sendiri. Hal ini dapat dilihat pada penyulingan minyak pada ambar 2.1, diperlihatkan sebuah reboiler dengan mempergunakan minyak (665 0F) sebagai media penguap, minyak tersebut akan keluar dari boiler dan mengalir didalam tube.

Gambar : reboiler Sumber : http://en.wikipedia.org/wiki/File:Kettle_reboiler.svg

HHH. Siklus Rankine PLTU Siklus Rankine merupakan siklus ideal untuk siklus tenaga uap. Beberapa kesulitan pada siklus. Carnot dapat diatasi dengan memanaskan steam

di

reboiler

sampai

mencapai

kondisi

superheated

dan

mengkondensasikannya secara keseluruhan dikondenser. Hal ini bisa dilihat pada gambar berikut ini :

Gambar : Siklus Rankine Sederhana Sumber : http://www.scribd.com/doc/67048540/siklus-rankine

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin Siklus Rankine ideal tidak melibatkan irreversibel internal dan terdiri dari 4 tahapan proses : 1 – 2 merupakan proses kompresi isentropik dengan pompa. 2 – 3 Penambahan panas dalam boiler pada P = konstan. 3 – 4 Ekspansi isentropik kedalam turbin. 4 – 1 Pelepasan panas didalam kondenser pada P = konstan. Berikut ini lay-out fisik dari siklus Rankine :

Gambar: Lay-Out fisik dari Siklus rankine Sumber : http://www.scribd.com/doc/67048540/siklus-rankine

Air masuk pompa pada kondisi 1 sebagai cairan jenuh dan dikompresi sampai tekanan operasi boiler. Temperatur air akan meningkat selama kompresi isentropik ini melalui sedikit pengurangan dari volume spesifik air. Jarak vertikal antara 1 – 2 pada T – s diagram ini biasanya dilebihkan untuk lebih amannya proses. Air memasuki boiler sebagai cairan terkompresi pada kondisi 2 dan akan menjadi uap superheated pada kondisi 3. Dimana panas diberikan oleh boiler ke air pada T tetap. Boiler dan seluruh bagian yang menghasilkan steam ini disebut sebagai steam generator. Uap superheated pada kondisi 3 kemudian akan memasuki turbin untuk diekspansi secara isentropik dan akan menghasilkan kerja untuk memutar shaft yang terhubung dengan generator listrik sehingga dihasilkanlah listrik. P dan T dari steam akan turun selama proses ini menuju keadaan 4 dimana steam akan masuk kondenser dan biasanya sudah berupa uap jenuh. Steam ini akan dicairkan pada P konstan didalam kondenser dan akan meninggalkan kondenser sebagai cairan jenuh yang akan masuk pompa untuk melengkapi siklus ini. Ingat bahwa data dibawah kurva proses pada diagram T – s menunjukkan transfer panas untuk proses reversibel internal. Area dibawah kurva proses 2 – 3

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin menunjukkan panas yang ditransfer ke boiler, dan area dibawah kurva proses 4 – 1 menunjukkan panas yang dilepaskan di kondenser. Perbedaan dari kedua aliran ini adalah kerja netto yang dihasilkan selama siklus. Pada kenyataannya terdapat penyimpangan dalam siklus Rankine yang terjadi karena: 1. adanya friksi fluida yang menyebabkan turunnya tekanan di boiler dan condenser sehingga tekanan steam saat keluar boiler sangat rendah sehingga kerja yang dihasilkan turbin (Wout) menurun dan efisiensinya menurun. Hal ini dapat diatasi dengan meningkatkan tekanan fluida yang masuk. 2. adanya kalor yang hilang ke lingkungan sehingga kalor yang diperlukan (Qin) dalam proses bertambah sehingga efisiensi termalnya berkurang Penyimpangan pada siklus Rankine ditunjukkan oleh gambar dibawah ini:

Gambar : Siklus Ideal dan aktual dari siklus Rankine Sumber : http://www.scribd.com/doc/67048540/siklus-rankine

Penyimpangan ini terjadi karena adanya irreversibilitas yang terjadi pada pompa dan turbin sehingga pompa membutuhkan kerja (Win) yang lebih besar dan turbin menghasilkan kerja (Wout) yang lebih rendah Peningkatan Efisiensi 1. Menurunkan tekanan kondensor Batasan : P < Psat Kelemahan :

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin a. Timbul kebocoran udara b. x steam masuk turbin rendah c. Menurunkan efisiensi turbin d. Mengerosi bagian turbin. 2. Memanaskan steam hingga kondisi superheated pada temperatur yang tinggi a. Meningkatkan Trata-rata b. Kadar air dalam steam keluar turbin ↓ c. Batasan : T > 6200C 3. Meningkatkan tekanan boiler a. T dalam boiler ↑ b. Kelemahan : kadar air dalam steam keluar turbin ↑ c. Solusi : dengan pemanasan kembali 4. Pemanasan Ulang a. Meningkatkan meningkatkan

P

boiler

sehingga

akan

dengan

efisiensi siklus dan melembabkan

keluaran turbin. b. Solusi: Memanaskan steam hingga suhu sangat tinggi sebelum masuk turbin. Mengekspansi 2 tahap pada turbin dimana diantara tahapan tersebut, steam dipanaskan. c. Tahap : steam masuk turbin 1. ekspansi 1 (HP turbin, sampai P menengah) 2. pemanasanulang (boiler, pada P tetap) 3. ekspansi 2 (LP turbin) d. Proses single reheat (satu kali pemanasan kembali) dapat meningkatkan efisiensi sebesar 4 - 5%.


Gambar : Upaya peningkatan efesiensi Siklus rankine Sumber : http://www.scribd.com/doc/67048540/siklus-rankine

III. Dampak Kerusakan Termostat yang Rusak terhadap Mesin Thermostat merupakan komponen dalam mesin yang berfungsi menstabilkan arus air yang berputar. Pada suhu tertentu (panas), komponen ini akan membuka saluran hingga sirkulasi air dalam mesin mengalir ke radiator untuk didinginkan oleh kipas, ekstra fan dan hembusan air dari arah depan. Lalu, setelah didapat suhu maksimal untuk pembakaran, maka katup thermostat akan kembali menutup, hingga sirkulasi air hanya terjadi di dalam mesin. Demikian seterusnya, terjadi pembukatutupan katup thermostat sepanjang mesin berputar. Bila komponen ini rusak, maka akan terganggu pula sistem sirkulasi air yang menyebabkan suhu mesin meningkat. Komponen itu tak bisa diperbaiki. Maka bila dijumpai kerusakan thermostat maka penggantian dengan produk baru merupakan satu-satunya jalan keluar.

Gambar : Termostat

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin Sumber : http://dehagoblog.blogspot.com/2011/02/penyebab-panas-berlebihanoverheating.html

JJJ. Fungsi Pemanasan pada Kendaraan 1. Mencegah Keausan. Bila mesin tidak beroperasi dalam waktu yang agak lama, biasanya oli berada di panci oli. Itulah sebabnya pemanasan pada akhirnya membantu mencegah keausan mesin. Sebab dengan pemanasan, Anda memberi kesempatan pada oli untuk bergerak dari panci oli dan masuk kembali ke bagian mesin yang perlu dilumasi. 2. Mengurangi Kebocoran Kompresi. Ada bagian-bagian komponen mesin yang berada pada temperatur tinggi, ada bagian-bagian tertentu yang memang tidak dibuat presisi. Para disainer sengaja menciptakan celah. Dan celah ini secara otomatis akan berkurang (menjadi presisi) ketika komponen-komponen tersebut terkena suhu tinggi (memuai). Ini yang kemudian akan mengurangi kebocoran kompresi. Karena apabila kebocoran kompresi terjadi, maka tekanan pada mesin akan menurun. Akibatnya, temperatur mesin tidak mampu membakar campuran bahan bakar dan udara dengan sempurna. Efeknya tenaga dihasilkan tidak optimal. 3. Membuat Proses Pembakaran Sempurna. Pembakaran yang tidak sempurna bukan hanya mengakibatkan tenaga mesin kurang optimal. Tapi juga membuat mesin lebih boros bahan bakar. Hal ini sudah jelas karena kondisi mesin masih dingin, sehingga suplai bahan bakar harus lebih besar agar tetap terjadi pembakaran KKK. Efek Kulkas dan AC terhadap Pemanasan Global Air Conditioning (AC) adalah media pendinginan ruangan yang sering digunakan di rumah, perkantoran, industri, dsb. AC menjadi patokan kenyamanan manusia dalam beraktivitas di dalam ruangan, penentu kualitas akhir barang yang dihasilkan industri misalnya pada industri textil, farmasi, makanan dsb. Sehingga dari beberapa contoh di atas, AC di jaman sekarang bisa

dikatakan

sebagai

media

penting

penunjang

hidup

manusia.

Disamping kegunaannya dalam hidup manusia, AC juga membawa dampak dan ikut ambil bagian dalam masalah pemanasan global. Salah satu kabar menyatakan 6% dari pemanasan global disebabkan oleh peggunaan dan perbaikan AC yang menyalahi aturan. Misalnya seperti penggunaan freon. Freon adalah sejenis bahan kimia yang mengandung Chloro Fluoro

Laboratorium Mesin pendingin dan Pemanas Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Pengujian Sifat-Sifat Termodinamika Udara Siklus Mesin Pendingin Carbon (CFC) hampir seabad lamanya manusia menggunakan freon sebagai bahan

pendingin.

Tanda-tanda

akhir

kejayaan

freon

bermula

dari

ditemukannya penipisan ozon dalam atmosfer bumi yang mulai terpantau satelit pada 1975. Semula penipisan ini hanya bersifat temporal (musiman) belaka, tetapi ternyata kemudian proses penipisam tersebut terus berlanjut dan semakin parah. Pada 1980 para ilmuwan lingkungan Inggris menemukan adanya lubang ozon di Kutub Selatan. Terakhir penipisan lapisan ozon sudah semakin nampak jelas di Kutub Utara pada 1992. Pengaruh sinar matahari menyebabkan senyawa khlorin mengalami penguraian menjadi khlor yang sangat reaktif dan segera bereaksi dengan ozon yang memang tidak stabil. Hasilnya akan membentuk khlor monoksida, yang juga kurang stabil dan akan melepaskan khlornya untuk bereaksi kembali dengan ozon. Sementara oksigen yang lepas dari khlor monoksida tidak kembali membentuk ozon lagi. Proses yang berlangsung terus menerus ini menyebabkan lapisan ozon di atmosfir terus menipis, karena terjadinya reaksi penguraian ozon tidak diikuti dengan reaksi pembentukannya. Cara kerja mesin penyejuk ruangan atau AC adalah berdasarkan prinsip perputaran energi, Cobalah rasakan hawa yang keluar dari mesin AC di luar rumah, terasa panas khan?? Dari penjelasan tersebut jelaslah bahwa AC itu “membuang” panas untuk menghasilkan hawa “dingin”, bahwa Mesin Pendingin itu ternyata justru menghasilkan “panas” 3 kali lebih banyak dari “dingin yang ditimbulkan,artinya, walaupun AC tersedia cukup banyak dan sumber tenaga listrik berlimpah, alih-alih membuat sejuk dunia, bahkan menambah buruk pemanasan global. Makin dingin AC, Makin panas bumi. Setiap penurunan 10 derajat celcius suhu dalam ruangan ber AC akan selalu diikuti kenaikan suhu luar ruangan sebesar 1 derajat celcius (dalam artikel ilmiah Surabaya menjadi Pulau panas karya Drs. Abdul Rohim Tualeka, M.Kes peneliti AMDAL Universitas Airlangga). Jadi semakin dingin dalam ruangan ber ac, maka semakin panas diluar ruangan. Bumi pun makin panas (global warming) jika manusia terlalu banyak menyalakan AC.

Siklus Mesin Pendingin

Recommend Documents