tugas mesin pendingin
DESCRIPTION
pendinginTRANSCRIPT
MESIN PENDINGIN
1.1 LATAR BELAKANG
Dewasa ini energi merupakan kebutuhan manusia yang paling pokok. Kebutuhan
manusia terhadap ketersediaan energi listrik sangatlah besar, sehingga pemakaiannya
haruslah bijaksana, produktif dan efisien. Kita semua menyadari bahwa sumber
energi yang kita pakai cadangannya terbatas, bahkan untuk sumber energi dari
minyak bumi dan gas alam, disamping cadangannya terbatas juga tidak dapat
diperbaharui.
Refrigerasi merupakan suatu kebutuhan dalam kehidupan saat ini teruma bagi
masyarakat perkotaan. Karena itu kita perlu mempelajari sistem kerja refrigerasi dan
sekaligus mengenal komponen-komponen refrigerasi. Refrigerasi dapat berupa
lemari es pada rumah tangga, mesin pembeku (freezer), endingin sayur dan buah -
buahan pada supermarket dan sebagainya. Peralatan ini dapat dijumpai mulai dari
skala kecil pada rumah tangga hingga skala besar pada aplikasi di industri. Sistem
refrigerasi kompressi uap juga digunakan pada aplikasi tata udara (air conditioner).
Aplikasi tata udara untuk hunian manusia, mesin yang digunakan dapat ditemui mulai
dari skala kecil seperti AC window dan AC spilit dan skala besar sepertiair cooled
chiller.
1.2 TUJUAN
Dalam pembahasan mengenai system pendingin dan tata udara ini memiliki beberapa
tujuan yaitu:
1. Dapat mengetahui pengertian dari system pendingin dan tata udara yang
meliputi AC, refrigerator, dan freezer
2. Dapat mengetahui bagian-bagian dari sistem pendingin itu
1
3. Dapat mengetahui cara perawatannya
4. Dapat mengetahui pengoperasian dari AC, refrigerator, dan freezer
DASAR TEORI
2.1 SEJARAH MESIN PENDINGIN
Pada tanggal 7 desember 1926, sebuah paten dikeluarkan bagi Baltzar carl von platen
dan Carl georg munters dari stockholm swedia. Untuk rancangan mesin pendingin
(refrigerator) keduanya adalah mahasiswa royal institute of technology, stockhlom.
teknologi tersebut kemudian dikomersilkan oleh produsen peranti rumah tangga
Electrolux dan meraih sukses internasional.
Sebelum mesin pendingin ditemukan, pengawetan dengan cara penyimpanan
pada suhu rendah dilakukan didalam sebuah rumah es. pendinginan buatan pertama
kali dipertunjukkan oleh william cullen dari universitas glasgow, skotlandia, pada
tahun 1748. penemu as oliver evans, kemudian di juluki “bapak mesin pendingin”
berkat temuan “vapor-compression refrigeration” pada tahun 1805.
Sejumlah rancangan lain masih kembangkan sebelum akhirnya rancangan von
platen dan munters yang dioperasikan dengan gas berhasil menjadi mesin pendingin
pertama yang praktis dan dapat di aplikasikan secara komersil. mesin pendingin
electrolux-servel memasuki pasar Amerika Serikat pada tahun 1826 dan sejak 1827
menjadi penjual tunggal di pasar AS hingga tahun 1950-an.
2
1.2. JENIS DAN TIPE MESIN PENDINGIN
Jenis dan tipe mesin pendingin disesuaikan dengan kegunaan dan daya yang
dimilikinya. Misalnya AC untuk kantor-kantor besar berbeda dengan AC untuk
rumah tangga. Begitu juga untuk jenis kulkas.Karena di pasaran sudah tersedia
berbagai jenis dan tipe mesin pendingin.
1.3. JENIS-JENIS MESIN PENDINGIN
Dari berbagai mesin pendingin yang ada, serta ditinjau dari segi kegunaan dan
fungsinya dikenal empat macam jenis mesin pendingin
1.3.1. REFRIGERANT
Jenis ini lebih dikenal dengan sebutan kulkas atau lemari es. Tipe dan kapasitasnya
bermacam-macam, dan umumnya di gunakan untuk rumah tang-ga. Fungsinya tidak
lain adalah untuk mendinginkan minuman, mengawetkan bahan makanan seperti
sayur-sayuran, daging, ikan laut dan lain-lain. Untuk kapasitas besar dapat digunakan
untuk es batu
1.3.2. FREEZER
Jenis yang satu ini tidak berbeda dengan kulkas atau lemari es, hanya saja
kapasitasnya jauh lebih besar. Sebab umumnya digunakan oleh perusaha-an-
perusahaan pembuat es maupun untuk menyimpan bahan makanan dalam jumlah
banyak.
3
Gambar 2.1 Freezer
1.3.3. AIR CONDITIONER (AC)
Pada waktu yang lalu peralatan penghasil ruangan sejuk yang dinamakan AC ini
masih tergolong barang mewah dan hanya gedung-gedung tinggi saja yang
mempergunakanya seperti kantor-kantor, gedung-gedung pemerintahan, hotel-hotel
maupun restaurant-restaurant besar. Tetapi sejak pabrik-pabrik penghasil AC mulai
berlomba dengan produknya, dan mengeluarkan berbagai tipe untuk berbagai
keperluan, seperti untuk mobil, untuk ruangan, kamar rumah dan sebagainya dan
dengan harga yang bersaing, sejak itu AC menjadi barang umum dan kian
memasyarakat. Sehingga tidak hanya gedung-gedung saja melainkan ruangan dalam
kamar.
1.3.4. KIPAS ANGIN
Walaupun pada dasarnya peralatan yang satu ini tidak menghasilkan udara atau suhu
yang dingin sebagaimanan kilkas atau AC, tetapi karena putaran kipas dan system
kerjanya mirip dengan kerja dari kedua peralatan di atas, maka kipas angin
merupakan salah satu dari bagian mesin pendingin.
4
1.4. KOMPONEN UTAMA MESIN PENDINGIN
Sistem refrigerasi sangat menunjang peningkatan kualitas hidup manusia. Kemajuan
dalam bidang refrigerasi akhir-akhir ini adalah akibat dari perkembangan sistem
kontrol yang menunjang kinerja dari sistem refrigerasi.
Apalikasi dari sistem refrigerasi tidak terbatas, tetapi yang paling banyak
digunakan adalah untuk pengawetan makanan dan pendingin suhu, misalnya lemasi
es gambar 1 freezer, cold strorage, air conditioner/AC Window, AC split gambar 2
dan AC mobil. Dengan perkembangan teknologi saat ini, refrigeran (bahan
pendingin) yang di pasarkan dituntut untuk ramah lingkungan, disamping aspek
teknis lainnya yang diperlukan. Apapun refrigeran yang dipakai, semua memiliki
kelebihan dan kekurangan masing-masing oleh karena itu, diperlukan kebijakan
dalam memilih refrigerant yang paling aman berdasarkan kepentingan saat ini dan
masa yang akan datang.
Selain itu, tak kalah pentingnya adalah kemampuan dan ketrampilan dari para
teknisi untuk mengaplikasikan refrigeran tersebut, baik dalam hal mekanisme kerja
sistem, pengontrolan maupun keselamatan kerja dalam pemakaiannya.
1.4.1. KOMPRESOR
Kompresor memompa bahan pendingin ke seluruh sistem. Gunanya adalah untuk
menghisap gas tekanan rendah dan suhu terendah dari evaporator dan kemudian
menekan/memampatkan gas tersebut, sehingga menjadi gas dengan tekanan dan suhu
tinggi, lalu dialirkan ke kondensor. Jadi kerja kompresor adalah untuk :
5
Gambar 2.1 Kompresor
1. Menurunkan tekanan di evaporator, sehingga bahan pendingin cair di
evaporator dapat menguap pada suhu yang lebih rendah dan menyerap
lebih banyak panas dari sekitarnya.
2. Menghisap gas bahan pendingin dari evaporator, lalu menaikkan tekanan
dan suhu gas bahan pendingin tersebut, dan mengalirkannya ke kondensor
sehingga gas tersebut dapat mengembun dan memberikan panasnya pada
medium yang mendinginkan kondensor.
Ada tiga macam kompresor yang banyak dipakai pada mesin-mesin
pendingin yaitu:
1. Kompresor Torak, kompresinya dikerjakan oleh torak.
2. Kompresor Rotasi, kompresinya dikerjakan oleh blade atau vane dan
roller
6
3. Kompresor Centrifugal, kompresor centrifugal tidak mempunyai alat-
alat tersebut kompresi timbul akibat gaya centrifugal yang terjadi karena
gas diputar oleh putaran yang tinggi kecepatannya dan impeller.
Ketiga macam kompresor mempunyai keunggulan masing-masing. Pema-
kaiannya ditentukan oleh besarnya kapasitas, penggunaannya, instalasinya
dan jenis bahan pendingin yang dipakai.
1.2.1. KONDENSOR
Kondensor adalah suatu alat untuk merubah bahan pendingin dari bentuk gas menjadi
cair. Bahan pendingin dari kompresor dengan suhu dan tekanan tinggi, panasnya
keluar melalui permukaan rusuk-rusuk kondensor ke udara. Sebagai akibat dari
kehilangan panas, bahan pendingin gas mula-mula didinginkan menjadi gas jenuh,
kemudian mengembun berubah menjadi cair.
Gambar 2.1 Kondensor
7
1.2.2. EVAPORATOR
Evaporator adalah suatu alat dimana bahan pendingin menguap dari cair menjadi gas.
Melalui perpindahan panas dari dinding-dindingnya, mengambil panas dari ruangan
disekitarnya ke dalam sistem, panas tersebut lalu di bawa ke kompresor dan
dikeluarkan lagi oleh kondensor.
Gambar 2.2 Evaporator
1.2.3. EXPANSION VALVE
Pipa kapiler gunanya adalah untuk:
1. Menurunkan tekanan bahan pendingin cair yang mengalir di dalam pipa
tersebut.
2. Mengontrol atau mengatur jumlah bahan pendingin cair yang mengalir dari
sisi tekanan tinggi ke sisi tekanan rendah.
8
2.4.4. KATUP EKSPANSI
Katup ekspansi ada 2 macam yaitu :
1. Automatic Expansion Valve
2. Thermostatic Expansion Valve
Thermostatic Exspansion Valve lebih baik dan lebih banyak dipakai, tetapi pada AC
hanya dipakai automatic expansion valve, maka disini kita hanya akan membicarakan
automatic expansion valve saja. Gunanya untuk menu-runkan cairan dan tekanan
tekanan evaporator dalam batas-batas yang telah di tentukan dengan mengalirkan
cairan bahan pendingin dalam jumlah yang tertentu ke dalam evaporator.
Gambar 2.3 Expansion Valve
1.4.4. MEDIA PENDINGIN (REFRIGERANT)
Refrigerant adalah suatu zat yang mudah menguap dan berfungsi sebagai penghantar
panas dalam sirkulasi pada saluran instalasi mesin pendingin. Bahan pendingin
(refrigerant) adalah, suatu zat yang mudah berubah wujud dari gas menjadi cair atau
9
sebaliknya. Dapat mengambil panas dari evaporator dan membuangnya di kondensor.
Untuk instalasi Refrigerator/kulkas, AC dipakai freon R-12 atau R-22 sebagai
refrigerant.
Gambar 2.4 Refrigerant
1.1. ANALISA THERMODINAMIKA MESIN PENDINGIN
Ada dua jenis diagram yang digunakan untuk menganalisis siklus thermodinamika sistim
pendinginan, yaitu diagram tekanan Enthalpy (ph) dan temperatur entropi (Ts) diagram ph
digunakan uiit.uk menentukan harga-harga yang diperlukan dalam perhitungan thermodinamika.
sedangkan diagram Ts digunakan untuk menganalisis persoalan-persoalan
thermodinamika dari sistim pendinginan. Dari diagram Ph dengan menggunakan label refrigerant
yang dipilih, maka dapat ditentukan harga-harga tekanan enthalpy untuk masing-masing titik.
Harga ini diperlukan dalam perhitungan thermodinamika seperti berikut ini:
1.1.1. EVAPORASI (PENGUAPAN)
Dalam evaporator, uap refrigerant menguap dan menyerap panas dari ruangan atau
produk yang diinginkan. Besarnya panas yang discrap tersebut dapat ditentukan
dengan persamaan berikut ini:
10
qevap = hC' - hB (Btu/hr)
Besarnya 1 evap ini disebut juga efek pendinginan.
1.1.2. KOMPRESI
Kompresor akan segera menghisap uap refrigerant dari evaporator, lalu
dikompresikan hingga tekanan dan temperaturnya naik jumlah panas yang ditimbulkan
akibat kompresi dapat dihitung dengan rumus :
Wcomp = hD’- hC’ (Btu/hr)
1.1.3. KONDENSASI
Setelah uap refrigerant meninggalkan kompresor dalam bentuk super heated, panas
yang dikeluarkan oleh kondensor dapat ditulis dengan rumus :
qcond= hD' - hA' (Btu/hr)
1.1.4. KESEIMBANGAN PANAS (HEAT BALANCE)
Untuk proses idial adibatis, kerja ekspansi sama dengan nol. Keseimbangan panas dalam sistim
akan dicapai dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :
Qevap + Wcomp = qcond (Btu/hr)
1.1.5. JUMLAH ALIRAN REFRIGERANT
Bila G adalah berat refrigerant yang bersikulasi tiap ton per menit, dan 1 ton refrigerant yang
bersikulasi = 200 Btu/nr maka jumlah aliran refrigerant dapat dihitung dengan rumus :
11
G = = (Btu/hr)
Dimana G adalah jumlah aliran refrigerant.
1.1.6. DAYA (HORSE POWER)
Daya yang diperlukan untuk menggerakkan kompresor per ton refrigerant :
Dimana :
J = Panas mekanik equivalen
1.1.7. COEFFICIENT OF PERFORMANCE (CP)
Coefficient of performance dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut
1.1. BEBAN PENDINGIN
Perhitungan beban pendinginan pada dasarnya adalah bertujuan untuk menentukan
besarnya kapasitas equipment yang akan diinstal. Beban pendinginan diukur dalam satuan
Btu/hr atau ton refrigerant. Ada beberapa istilah dalam perhitungan beban pendinginan
seperti berikut ini:
1.1.1. HEAT GAIN (BEBAN PANAS)
12
Heat gain didefinisikan sebagai banyaknya panas yang masuk atau yang timbul dalam suatu
ruangan yang akan dikondisikan. Beban panas ini berasal dan pancaran radiasi sinar
matahari, lampu, orang, perpindahan panas transmisi melalui dinding, atap dan ditambah
dengan adanya infiltrasi serta peralatan lain yang terdapat pada ruangan yang berfungsi
sebagai penyumbang panas.
1.1.2. COOLING LOAD
Cooling load didefinisikan sebagai banyaknya panas yang harus dikeluarkan dari dalam
ruangan untuk mempertahankan kondisi udara dalam ruangan pada harga tertentu. Cooling
load sesaat tidak sama dengan beban panas, hal ini disebabkan karena panas radiasi yang
timbul diserap oleh permukaan material yang melingkupi ruangan (dinding, lantai, langit-
langit). Setelah beberapa saat material tersebut akan lebih panas dari udara dalam
ruangan sehingga akan terjadi perpindahan panas konveksi dari permukaan material ke
udara dalam ruangan, panas inilah yang menjadi Cooling load.
Dalam perhitungan beban pendinginan dapat diklasiflkasi seperti berikut ini:
1.1.2.1. BEBAN PANAS KONDUKSI
Beban panas konduksi adalah jumlah panas yang merambat akibat adanya
perbedaan temperatur ruangan yang didinginkan dengan sekelilingnya, beban panas
ini biasanya terjadi melalui dinding permukaan ruang pendingin. Besarnya beban
panas konduksi dapat dihitung dengan rumus :
Qk = U x A x At (Btu/hr)
Dimana:
Qk = Jumlah beban panas konduksi (Btu /hr)
U = Koefisien perpindahan panas (Btu /hr.sq.ft)
A = Luas dinding (sq. ft)
At = Perbedaan antara kedua sisi dinding (Btu/hr.sq.ft.°F)
13
Jumlah beban panas ini sangat tergantung pada konstruksi ruangan pendingin yang
direncanakan.
1.1.2.2. BEBAN PANAS INFILTRASI
Beban panas infiltrasi terjadi akibat udara yang menyusup masuk kedalam ruangan
pendinginan melalui pintu dan sejenisnya, beban panas infiltrasi dapat dihitung dengan
rumus:
Qs = 1,08 x Cfm x (to - trm) Btu/hr
Dimana:
to = Temperatur udara luar ruangan °F
trm = Temperatur udara dalam ruangan °F.
QL = 0,68 x Cfm x (Wd - Wrm) Btu/hr
Dimana:
Wd = Kandungan uap air udaar luar °F gram/lb dry air.
Wrm = Kandungan uap air udara dalam ruangan °F gram/lh dry air.
1.1.2.3. BEBAN PANAS DARI LUAR RUANGAN
Beban panas yang berasal dari luar ruangan adalah beban panas yang sumber panasnya
berasal dari luar ruangan itu sendiri, beban panas ini terdiri dari beberapa komponen antara
lain:
A. BEBAN PANAS RADIASI MATAHARI MELALUI DINDING
Beberapa beban panas karena radiasi dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai
berikut:
Qw = U. A. Δt (btu/hr) Dimana:
Qw = Beban panas akibat radiasi matahari melalui dinding (Btu/hr).
U = Koefisien perpindahan panas total melalui dinding (Btu/hr. sq. ft).
14
A = Luas dinding (sq ft)
Δt = Equivalen temperatur differen yang mana perbedaan temperatur yang
menghasilkan total panas yang menembus dinding luar yang disebabkan oleh banyaknya
radiasi sinar matahari dan temperatur luar. Besarnya beban panas untuk atap dan pintu dapat
dicari dengan persamaan seperti di atas.
B. BEBAN PANAS DARI DALAM RUANGAN
Beban panas yang berasal dan dalam ruangan adalah beban panas yang sumber
panasnya berasal dari dalam ruangan itu sendiri, beban panas ini terdiri dari beberapa
komponen antara lain :
a. BEBAN PANAS DARI MANUSIA
Untuk menentukan beban panas yang berasal dari manusia maka terlebih dahulu
harus ditentukan jumlah manusia yang ada pada suatu ruangan yang
dikondisikan pada jam perencanaan. Besarnya beban panas sensible dan beban panas laten
yang dilepas oleh manusia tergantung dari jenis aktifitas yang dilakukan serta suhu
ruangan yang dikondisikan.
b. BEBAN PANAS DARI LAMPU
Jumlah perolehan kalor dari dalam ruangan yang disebabkan oleh penerangan tergantung
pada daya / watt lampu - lampu dan jenis lampu. Bila digunakan lampu pelepas
harus electron (fluerescent) energi yang dipancarkan oleh balas harus dihitung juga,
dimasukkan sebagai beban internal. Besamya Panas yang berasal dari lampu dapat dicari
dengan persamaan sebagai berikut:
q = Total light, watt x 1,25 x 3,4
Dimana :
15
Q = Perolehan kalor dari lampu (Btu/hr)
= Faktor penggunaan atau fraksi penggunaan lampu yang terpasang
= Faktor balast untuk lampu - lampu fluerescent = 1,2 untuk fluerescent biasa
c. BEBAN PANAS PRODUK
Beban panas yang terjadi akibat proses panas yang berlangsung dalam
ruangan panas merupakan beban panas yang secara langsung mempengaruhi
temperatur ruangan didinginkan. Rumus umum yang digunakan untuk menghitung
beban panas ini adalah :
Qp = m . C . (ti –t2) (Btu/hr)
Dimana:
Qp = Beban panas dari produk (Btu/hr)
m = Berat produk (LB)
c = Panas jenis produk Btu/Lb °F
ti = Temperatur produk pada saat dimasukkan kedalam ruangan pendinginan,
°F
t2 = Temperatur akhir produk °F
1.1. KESIMPULAN
Dapat kita ketahui bahwa mesin pendingin ada berbagai macam,dan tipe ,maka dari
itulah dapat kita simpulkan bahwa mesin pendingin banyak sekali terdapat di
kalangan masyarakat yang kita ketahui seperti ac, kulkas, kipas angin ataupun
sejenisnya. Dalam hal ini mesin pendingin merupakan alat yang banyak sekali di
pakai dalam rumah tangga atupun di instansi-instansi lainnya.mesin pendingin
tersebut merupakan proses dari perpindahan daya listrik menjadi suhu dingin.
16
1.1. DAFTAR PUSTAKA
Ilyas, Sofyan. 1983. Teknologi Refrigerasi Hasil Perikanan. Teknik Pendinginan
Ikan. Jilid I. CV. Paripurna, Jakarta.
Ilyas, Sofyan. 1983. Teknologi Refrigerasi Hasil Perikanan. Teknik Pembekuan Ikan.
Jilid II. CV. Paripurna, Jakarta.
K, Handoko. 1981. Teknik memilih, memakai, memperbaiki Lemari Es. PT. Ichtiar
Baru, Jakarta.
Sunarman dkk. 1977. Mesin Pendingin Petunjuk Untuk Operator di Kapal Ikan. Priga
- Jakarta
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38