STUDI EKSPERIMENTAL PERBANDINGAN REFRIJERAN R-12 DENGAN HYDROCARBON MC-12 PADA SISTEM PENDINGIN DENGAN VARIASI PUTARAN KOMPRESOR. Ir.

Transkripsi

1 STUDI EKSPERIMENTAL PERBANDINGAN REFRIJERAN R-12 DENGAN HYDROCARBON MC-12 PADA SISTEM PENDINGIN DENGAN VARIASI PUTARAN KOMPRESOR OLEH : RAGIL HERI NURAMBYAH DOSEN PEMBIMBING : Ir. KADARISMAN Kamis, 28 Juli

2 Latar Belakang Pentingnya sistem pendingin CFC mengandung ODP dan GWP No Refrijeran Ind ODP Ind GWP Usia Aktif(th) 1 CFC HCFC-22 0, HFC-134a Hidrocarbon 0 - < 1 Perlunya mencari refrijeran baru sebagai alternatif Kamis, 28 Juli

3 Rumusan masalah R-12 diganti dengan MC-12 Bagaimana Unjuk kerja? Mencari putaran kompresor yang tepat? Kamis, 28 Juli

4 Tujuan Mengetahui unjuk kerja setelah refrijeran di ganti Mengetahui pengaruh putaran kompresor terhadap kerja sistem pendingin Kamis, 28 Juli

5 Batasan masalah Pengujian di lakukan di laboratorium pendingin teknik mesin ITS Steady state. Heat loss pipa di abaikan ṁ di anggap konstan Perbandingan dengan R-12 dan MC-12 Kamis, 28 Juli

6 DASAR TEORI Siklus refrijeran standar Kamis, 28 Juli

7 P-h diagram siklus kompresi uap standar Kamis, 28 Juli

8 daur kompresi uap nyata di bandingkan dengan daur standar Kamis, 28 Juli

9 Penelitian Terdahulu N.E. Carpenter (1992) Retrofitting HCFC134a into existing CFC12 systems Perbandingan sistem performansi HFC134a dengan CFC12 Kamis, 28 Juli

10 Eric Granryd (2001) Hydrocarbons as refrigerants perbandingan cooling capacity perbandingan COP Kamis, 28 Juli

11 Prajitno (2005) perbandingan karakteristik refrigeran sintetik dengan refrigeran hidrokarbon musicool HYDROCARBON mempunyai beberapa konsekuensi: hemat energi listrik 10% -30%, karena musicool mempunyai kerapatan cairan dan viscositas cairan yang lebih kecil dari pada refrigeran sintetik. sifat flammable tidak perlu penggantian komponen dan minyak pelumas Panas laten lebih tinggi dibanding dengan R-22 hanya memerlukan 1/3 dari pengisian R-22. Pengalaman retrofit musicool22, diperoleh penurunan energi listrik 14 % sampai dengan 20 % Kamis, 28 Juli

12 Farid Nur Sany (2010) studi eksperimental pengaruh variasi putaran kompresor dengan fluida kerja R-134a 4 COP input = f (putaran kompresor) katup ekspansi kapiler COP input (watt) heater 1 heater 2 heater putaran kompresor (rpm) grafik COP fungsi putaran kompresor katup ekspansi kapiler Kamis, 28 Juli

13 Skema peralatan Kamis, 28 Juli

14 Spesifikasi alat Kompresor Jenis : hermetic reciprocating Merek : Danfoss FR 7.5 B 1/3hp V, 60 Hz LBP LST/HST V, 50 Hz HBP LST/HST Kamis, 28 Juli

15 Spesifikasi alat Kondensor Tipe :Pipa bersirip Merek :Lu-ve contardo Refrijeran di dalam pipa Pendingin udara 1 pipa pipih dengan 8 lekukan Katup ekspansi Tipe : Pipa kapiler Panjang :2440 mm Diameter dalam : 1,0668 mm Kamis, 28 Juli

16 Spesifikasi alat Evaporator Merek Tipe : Lu-ve contardo : Pipa bersirip Refrijeran didalam pipa, Pendingin udara 1 pipa silindris dengan 16 lekukan Kamis, 28 Juli

17 Rancangan eksperimen penelitian Input 1.Refrijeran (R-12 & MC-12) 2.Variasi putaran kompresor ( 31 hz, 35 hz, 40 hz, 45 hz, dan 50hz) 3.Variasi beban pendinginan ( heater 1 dan 2) Output Tekanan Suhu Arus listrik Arus Heater Kecepatan udara kondensor Grafik P-h Etalpi W kompresor Q kondensor Q evaporator Coeffisien of performance (COP) Kamis, 28 Juli

18 Diagram Alir Pengambilan Data Kamis, 28 Juli

19 Diagram Alir Pengambilan Data Kamis, 28 Juli

20 Contoh perolehan data Tekanan masuk kompresor (P1) = 21 psi Tekanan keluar kompresor (P2) = 150 psi Tekanan masuk kondensor (P3) = 141 psi Tekanan keluar kondensor (P4) = 140 psi Tekanan masuk evaporator (P5) = 30 psi Tekanan keluar evaporator (P6) = 30 psi Temperatur masuk kompresor (T1) = 20,4 0 C Temperatur keluar kompresor (T2) = 68,63 0 C Temperatur masuk kondensor (T3) = 54,18 0 C Temperatur udara keluar fan kondensor (T4) = 32,14 0 C Temperatur udara keluar fan kondensor (T5) = 31,61 0 C Temperatur udara keluar fan kondensor (T6) = 31,46 0 C Kamis, 28 Juli

21 Contoh perolehan data Temperatur keluar kondensor (T7) = 32,52 0 C Temperatur masuk evaporator (T8) = -1,94 0 C Temperatur udara dalam kabin (T9) = 1,93 0 C Temperatur keluar evaporator (T10) = 10,88 0 C Temperatur udara masuk fan kondensor (T11) = 29,7 0 C Temperatur udara keluar fan kondensor (T12) = 32,5 0 C Temperatur udara keluar fan kondensor (T13) = 31,61 0 C Temperatur udara keluar fan kondensor (T14) = 33,22 0 C Luas ducting kondensor (0,28m x 0,26m) = 0,0728 m 2 Tegangan listrik = 220 V Arus listrik (MC-12) = 1,52 A Arus listrik (R-12) = 1,65A Arus pada heater 1 = 0,2A Kamis, 28 Juli

22 Konversi Tekanan Pada tekanan psig di tambahkan 14,695 untuk menjadi tekanan psia Kemudian di konversi ke satuan kpa (1psia = 6, kpa) (P1)= ( ,695) x 6, = 246,1084 (P2) = ( ,695) x 6, = 1135,532 (P3) = ( ,695) x 6, = 1073,479 (P4) = ( ,695) x 6, = 1066,584 (P5) = ( ,695) x 6, = 308,1612 (P6) = ( ,695) x 6, = 308,1612 Kamis, 28 Juli

23 Kemudian setelah di konversi data antara tekanan dan temperatur dapa di plot dalam P-h diagram sbb: Kamis, 28 Juli

24 dari diagram P-h tersebut dapat di ketahui nilai entalphi pada setiap titiknya, namun untuk lebih memudahkan pencarian dan ketelitian yang lebih tinggi di gunakan software coolpack Kamis, 28 Juli

25 Mencari properti refrijeran program software coolpack tampilan awal Kamis, 28 Juli

26 klik refrigeration utilities pilihlah refrijeran yang di akan di gunakan yaitu R-12, klik temperatur unit pada 0 C pressure unit pada kpa, select independent variables pada T [ 0 C/K], p [bar/kpa], reference pada h,s = 0, for saturated liquid at C (-40F) (ASHRAE), isikan variable 1 untuk temperatur dan variable 2 untuk pressure, misalkan untuk MC-12 heater 1dengan data tekanan P 1 246,1084 kpa dan temperatur T 1 20,4 0 C Kamis, 28 Juli

27 maka tabel preoperti akan muncul, kemudian kita pilih properti yang di butuhkan, misalnya H gas Kamis, 28 Juli

28 Dari program tersebut di dapatkan nilai h1 sebesar 201,798 kj/kg Dengan cara yang sama di dapatkan nilai entalphi pada tiap titik sbb: Kamis, 28 Juli

29 h1 = 201,798 kj/kg h2 = 222,6762 kj/kg h3 = 212,3829 kj/kg h4 = 67,0809 kj/kg h5 = 67,0809 kj/kg h6 = 194,5987 kj/kg data entalphi tersebut digunakan dalam perhitungan dan analisa. Kamis, 28 Juli

30 laju aliran massa refrigeran Pada kondensor ṁudara = udara Aduct udara dimana : ṁudara = Laju aliran massa udara yang melewati kondensor (kg/s) udara = 1, (m/s) Aduct = 0,0728 (m 2 ) udara = 1,48437 (kg/m 3 ) ṁudara = 0, (kg/s) Kamis, 28 Juli

31 pelepasan kalor pada kondensor Qcond = Qrefrijeran = Qudara Qudara = ṁudara Cpudara (To-Ti) Dan Qcond = ṁref (h3-h4) Bila di substitusikan ṁudara Cpudara (To-Ti) = ṁref (h3-h4) Kamis, 28 Juli

32 Maka 0, x 1, x (32,09-29,7) = ṁ(212, ,0809) ṁ = 0,00218 kg/s Menghitung Q evaporator Q= ṁ (h6-h5) Q = 0,00218 kg/s x (194, ,0809)kj/kg Q = 0,27793 kj/s Kamis, 28 Juli

33 Menghitung Q kondensor Q = ṁ (h3-h4) Q = 0,00218 kg/s x(212, ,0809) kj/kg Q = 0, kj/s Menghitung W kompresor (MC-12) W = v x i x cos W = 220 x 1,52 x 0,8 W = 267,52 watt = 0,26752 kj/s Menghitung W kompresor (R-12) W = 220 x 1,65 x 0,8 =290,4 watt Kamis, 28 Juli

34 Menghitung penghematan kompresor ηcom = 1-(wcom MC-12/w com R-12)X1 ηcom = 1-(267,52 / 290,4)X1 ηcom =0,0787 x 100%= 7,87% Menghitung COP actual Kamis, 28 Juli

35 Analisa grafik laju alir massa (ṁ) laju alir massa refrijeran = f (putaran kompresor) laju alir massa (kg/s) R-12 heater 1 MC-12 heater 1 R-12 heater 2 MC-12 heater putaran kompresor (rpm) Kamis, 28 Juli

36 Grafik Q evaporator 0.38 Q evaporator= f (putaran kompresor) 0.36 Q evaporator (kj/s) R-12 heater 1 MC-12 heater 1 R-12 heater 2 MC-12 heater putaran kompresor (rpm) Kamis, 28 Juli

37 Grafik Q kondensor 0.4 Q kondensor = f (putaran kompresor) 0.38 Q kondensor (kj/s) R-12 heater 1 MC-12 heater 1 R-12 heater 2 MC-12 heater putaran kompresor (rpm) Kamis, 28 Juli

38 Grafik W input Win comp w comp R-12 heater 1 MC-12 heater 1 R-12 heater 2 MC-12 heater putaran kompresor (rpm) Kamis, 28 Juli

39 Analisa Grafik COP COP input = f (putaran kompresor) COP input R-12 heater 1 MC-12 heater 1 R-12 heater 2 MC-12 heater putaran kompresor (rpm) Kamis, 28 Juli

40 Kesimpulan laju aliran massa yang semakin besar seiring dengan kenaikan putaran motor kompresor Q evaporator semakin besar dengan bertambah besarnya putaran motor kompresor Secara keseluruhan variasi putaran maka kompresor pada beban 1 heater di dapatkan effisiensi sebesar =10,07% sedangkan untuk beban 2 heater di dapatkan effisiensi sebesar =4,67 % Kamis, 28 Juli

41 tren nilai COP menurun untuk perbandingan R-12 dan MC-12 ternyata MC-12 memiliki COP yang lebih tinggi, sedangkan untuk nilai COP maksimum pada frekuensi 35 hz atau dengan putaran 2100rpm. perbandingan antara R-12 dengan MC-12 menunjukan performansi yang tidak jauh berbeda hal ini menunjukan bahwa MC-12 cocok digunakan sebagai salah satu alternatif pengganti R-12. Kamis, 28 Juli

42 MOHON KRITIK & SARAN Kamis, 28 Juli