MAKALAH MACAM-MACAM REFRIGERAN SIFAT DAN KARAKTERISTIK
Disusun Untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Teknik Pendingin dan Pemanas
Oleh
:
Tri Susilo Pranoto D 200 000 047
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2004
1
PENDAHULUAN
Refrigeran
merupakan
bahan
pendingin
atau fluida yang
digunakan untuk menyerap panas melalui perubahan fase dari cair ke gas (evaporasi) dan membuang panas melalui perubahan fase dari gas ke cair (kondensasi), sehingga refrigeran dapat dikatakan sebagai pemindah panas dalam sistem pendingin. Adapun pengertian lainnya adalah
Refrigerasi atau pendinginan merupakan proses pengambilan atau pengeluaran kalor dari suatu materi atau ruangan dan mempertahankan keadaannya sedemikian rupa sehingga temperaturnya lebih rendah dari pada lingkungan sekitarnya. Pada prinsipnya refrigerasi adalah terapan dari mata kuliah Perpindahan Panas dan Thermodinamika, dimana kalor akan mengalir atau berpindah dari suatu keadaan yang mempunyai temperatur tinggi ke suatu keadaan yang bertemperatur rendah. Sedangkan pengkondisian udara atau penyegaran udara adalah merupakan satu dari teknik-teknik refrigerasi. Penyegaran udara itu sendiri adalah suatu proses pendinginan udara sehingga dapat dicapai temperatur dan kelembaban yang sesuai dengan yang dipersyaratkan terhadap kondisi udara dari suatu ruangan tertentu serta mengatur aliran udara dan kebersihan udaranya. Untuk
mencapai
tujuan
dari
penyegaran
udara
tersebut,
dibutuhkan suatu fluida kerja yang disebut refrigerant. Dimana refrigeran akan dialirkan melalui sistem. Dalam sistem tersebut, refrigeran mengalami beberapa proses atau perubahan fase (cair dan uap), yaitu
2
refrigeran yang mula-mula pada keadaan awal (cair), setelah melalui beberapa proses akan kembali ke keadaan awalnya.
PEMBATASAN MASALAH
Pada tulisan ini akan membahas tentang berbagai macam-macam refrigeran yang digunakan dalam proses pendinginan termasuk juga sifat dan karakeristik dari masing-masing refrigeran.
DASAR TEORI
Refrigeran ada dua macam yaitu refrigeran primer dan sekunder. Adapun pengertian refrigeran primer adalah refrigeran yang digunakan dalam sistem kompresi uap. Dan refrigeran sekunder adalah cairan-cairan yang digunakan untuk membawa energi kalor bersuhu rendah dari satu lokasi ke tempat lain. Nama lain dari refrigersai sekunder adalah cairan anti beku atau brines (larutan garam). Tabel Penggunaan Refrigeran Refrigeran R11 R12
Kompresor Sentrifugal Torak putar Sentrifugal
R13 R21 R22
Torak putar -
Sentrifugal REFRIGERAN KOMPRESOR
Keterangan penggunaan Pendinginan air sentrifugal Penyegar udara, refrigerasi, dan pendinginan Pendinginan air sentrifugal ukuran besar Refrigerasi temperatur sangat rendah Pendingin kabin alat pengangkat Penyegar udara, refrigerasi pada umumnya, pendinginan beberapa unit refrigerasi, unit temperatur rendah Pendingin air sentrifugal temperatur rendah ukuran besar KETERANGAN PENGGUNAAN
3
R113 R114
Sentrifugal Torak putar sentrifugal Torak putar
R500
Sentrifugal
R502
Torak putar
R717
Torak
Sentrifugal
Dibawah
ini
ada
Pendingin air sentrifugal ukuran kecil Pendingin kabin alat pengangkat Pendingin air sentrifugal Refrigerasi pada umumnya dan pendinginan, misal penyegar udara Pendingin air sentrifugal temperatur rendah Lemari pamer, unit temperatur rendah, refrigerasi dan pendinginan pada umumnya Unit pembuat es, ruang dingin, pendinginan larutan garam, peti es, pendinginan pabrik (prose) kimia Ring es, pendingin larutan garam, pendingin pabrik (proses) kimia
beberapa
jenis
refrigeran
yang
biasa
dipergunakan, antara lain : 1. Udara Refrigeran ini sangat murah, tidak beracun dan tidak mudah terbakar. Koefisien prestasi rendah. Biasanya digunakan pada pesawat terbang. 2. 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.
3. Methil Clorida (CH 3Cl )
4
Berupa cairan tidak berwarna dan tidak berbau merangsang. Titik didihnya – 23,7 0F. 4. Freon atau Cloro Fluoro Carbon (CFC )
Freon merupakan refrigeran yang paling banyak digunakan dalam sistem pendingin. Bahan dasarnya ethane dan methan e 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 ˚
Nama
Rumus Kimia
Titik Didih ( C)
Freon – 11 Freon – 12 Freon – 13 Freon – 21 Freon – 22
CCl3F CCl3F2 CClF 3 CHCL2F CHClF 2
23,8 - 29,8 - 81,4 8,9 - 40,8
5. 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. 6. Hidrocarbon
5
Dipakai pada industri karena harganya murah. Jenisnya butana,
iso butana, propana, propylana, etana dan etylana . Semuanya mudah terbakar dan meledak. Berikut ini macam-macam nama kimia dari hidrokarbon : Ketentuan penomoran+ Nama kimia 50 Metana 170 Etana 290 Propana
Rumus kimia CH4 C2H6 C3H8
7. Amonia ( NH 3)
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.
8. Azetropes Merupakan campuran dari beberapa refrigeran yang mempunyai sifat berbeda. Jenis yang banyak dipakai :
Correne-7
Yang terdiri dari campuran 73,8 % freon-12 dan 26,2% genetron 100.
Refrigeran-502
Merupakan campuran dari 98,8 % freon-12 dan 51,2 % freon-115 9. Larutan Garam (brine )
6
Larutan garam (brine ) juga digunakan untuk refrigeran misalnya untuk pendinginan lokasi lapangan es ( ice skating rinks ). 10. 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. 11. 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. Sedangkan HFC terdiri dari atom-atom hidrogen ,
fluorine dan
karbon tanpa adanya zat chlor (Cl ). Macam-macam HFC dan pemakaiannya :
HFC 125 (CHF 2CF 3) Sebagai pengganti freon –115 / R115 untuk pendingin air.
HFC 134a (CH 3CH 2 F ) Merupakan alternatif pengganti freon -12 / R-12. tidak mudah meledak dan tingkat kandungan racun rendah, digunakan untuk pengkondisian udara, lemari es dan pendingin air.
HFC 152a (CH 3CHF 2) Sebagai pengganti freon -12 / R-12 digunakan untuk penyegaran udara, pendingin air.
7
Karakteristik Refrigeran
Karena refrigeran merupakan bahan yang penting dalam proses refrigerasi, agar dapat menyerap panas (evaporasi) dan mengeluarkan panas (kondensasi) dengan baik. Karakteristik thermodinamikanya antara lain meliputi temperatur penguapan serta temperatur pengembunan dan tekanan pengembunan. Persyaratan refrigeran untuk unit refrigerasi adalah sebagai berikut :
Tekanan penguapan harus tinggi
Tekanan pengembunan yang tidak terlalu tinggi
Kalor laten penguapan harus tinggi
Volume spesifik (refrigeran) yang cukup kecil
Koefisisen prestasinya harus tinggi
Konduktifitas thermal yang tinggi
Viskositas yang rendah dalam fase cair maupun fase gas
Konstanta dielektrika dari refriegerasi yang kecil, tahanan listrik yang besar, serta tidak menyebabkan korosi pada material
Refrigerasi tidak boleh beracun dan berbau merangsang
Refrigerasi tidak boleh mudah terbakar dan meledak
Refrigerasi harus mudah didieteksi, jika terjadi kebocoran
Harganya tidak mahal dan mudah diperoleh
KESIMPULAN
8
Dari semua uraian yang telah penulis sampaikan, dapat diambil beberapa kesimpulan : 1. Setiap refrigeran mempunyai siafat dan karakter yang berbeda-beda, dan juga mempunyai kelebihan dan kekurangan 2. Titik didih refrigeran sangat mempengaruhi dalam penyerapan kalor pada suatu ruangan. Apabila titik didih refrigeran tinggi maka kalor ruangan akan sulit diserap oleh refrigeran dan titik didih refrigeran yang rendah maka kalor ruangan dapat diserap oleh refrigeran. 3. Kemampuan penyerapan kalor pada ruangan semakin besar apabila titik didih suatu fluida refrigeran semakin rendah. 4. Dalam memilih refrigeran haruslah selektif mungkin agar tidak terjadi dampak yang merugikan pada lingkungan sekitar. 5. Freon atau HFC mempunyai sifat yang dapat merusak lapisan ozon, oleh karena itu diciptakanlah HFC yang lebih ramah lingkungan dan tidak merusak lapisan ozon.
DAFTAR PUSTAKA
9
Arismunandar, W., 1986, Penyegaran Udara, Edisi ke-3, PT. Pradnya Paramita, Jakarta. Okta T.C., 2003, Perencanaan Sistem Pendingin Udara Pada Auditorium UMS, Tugas
Akhir
di
Teknik
Mesin
Fakultas
Teknik
Universitas
Muhammadyah Surakarta, Surakarta. Stoeker, W. F., & Jones, J. W., 1994, Refrigerasi dan Pengkondisian Udara, Edisi ke-2, Terjemahan : Supratman Hara, PT. Erlangga, Jakarta. Sumanto, 1996, Dasar-dasar Mesin Pendingin, Edisi ke-3, Cetakan ke-1, CV.Andi Offset, Yogyakarta.
10
