Tr/translate jurnal persentase/semester.2/18-6-2012

  • Published on
    24-Jul-2015

  • View
    213

  • Download
    19

Embed Size (px)

Transcript

Mata Kuliah : Analisis Thermodinamika Dosen Tugas Kelompok : Prof. Dr. Ir. Effendy Arif, ME : Makalah Presentase : IV

Hari/Tanggal : Senin 04 Juni 2012

Penelitian Termodinamika Dan Termofisika Penggunaan Hidrokarbon Dalam Mesin Pendingin Rumah Tangga (Kulkas)

DI BUAT OLEH :Novarini Amrullah Ariyanto P2201211409 P2201211002 P2201211402

JURUSAN MESIN FAKULTAS TEKNIK PROGRAM PASCA SARJANA UNIVERSITAS HASANUDDIN MAKASSAR 2012

Abstrak Bidang penelitian mencari dan mengembangkan pendinginan dan pengkondisian udara yang diaplikasikan pada penggunaan refrigerant yang dihubungkan tidak hanya pada kebutuhan pemeliharaan lingkungan semata, tapi juga mempunyai kepentingan yang lebih besar mengenai perubahan yang dibutuhkan untuk efisiensi energi dari peralatan. Berdasarkan gambaran tersebut, pemaparan ini berhubungan dengan evaluasi termodinamika pada penggunaan refrigerant hidrokarbon pada sistem pendingin rumah tangga (kulkas) yang menggunakan HFC134a sebagai fluida kerja. Suatu analisis teori perhitungan telah mengembangkan R134a, propane (R290a) dan pemilihan campuran (R290/R600a, persentase masing-masing 60%/40%, R290/R600a/R134a, persentase masing-masing 40%/30%/30% dan R600a/R290, persentase masing-masing 50%/50%) dalam siklus refrigerasi standard ASHRAE, dengan menggunakan sifat-sifat

termodinamika dan termofisik yang disediakan oleh software REFPROP 6.0. Hasil simulasi perhitungan antara fluida yang digabungkan (dicampur) adalah untuk mengetahui bukti/fakta yang terbaik untuk HFC134a. Pada tulisan ini, telah diketahui bahwa hidrokarbon mengurangi tingkatan tekanan pada kondensor dan evaporator, selama daya kompresi yang lebih kecil yang dibutuhkan system, karena sifatsifat termo-physical yang dimiliki fluida. Penggunaan fluida ini juga menjadikan

temperatur lebih rendah pada kondsisi keluar kompresor, memperpanjang usia komponen utama pada system.

PENDAHULUAN Refrigeran hidrokarbon dapat digunakan sebagai alternatif pengganti CFC,dan HCFC. refrigeran ini memiliki ODP nol dan GWP rendah, dan dapat digunakan langsung pada sistem CFC dan HCFC penghematan daya yang cukup signifikan. 1.1 Latar Belakang Mesin refrigerasi merupakan mesin yang sangat luas penggunaannya. Penerapan teknik refrigerasi yang terbanyak adalah dalam proses pendinginan yaitu pengkondisian udara dan refrigerasi industri yang meliputi pemrosesan, pengawetan makanan, peyerapan kalor dan bahan-bahan kimia, perminyakan dan industri petrokimia. Komponen terpenting dalam mesin refrigerasi adalah refrigeran. Refrigeran merupakan fluida kerja yang bersikulasi dalam siklus refrigerasi. Refrigeran menyerap panas dari satu lokasi dan membuangnya ke lokasi yang lain, biasanya melalui mekanisme evaporasi dan kondensasi. Perkembangan mutakhir dibidang refrigeran utamanya didorong oleh dua masalah lingkungan, yaitu lubang ozon dan pemanasan global. Sifat merusak ozon yang dimiliki oleh refrigeran utama yang digunakan pada periode ke-dua, yakni CFCs. Setelah keberadaan lubang ozon di lapisan atmosfir diverifikasi secara saintifik, perjanjian internasional untuk mengatur dan mengatur dan melarang penggunaan zat-zat perusak ozon disepakati pada 1987 yang terkenal dengan sebutan protokol Montreal. CFC s dan HCFCs merupakan dua refrigeran utama yang dijadwalkan untuk dihapuskan masingmasing pada tahun 1996 dan 2030 untuk negara-negara maju. Sedangkan untuk negaranegara berkembang, kedua refrigeran utama tersebut masing-masing dijadwalkan untuk dihapus pada tahun 2010 (CFCs) dan 2040 (HCFCs) . Pada tahun 1997, Protokol Kyoto mengatur pembatasan dan pengurangan gas-gas peyebab efek rumah kaca, termasuk HFCs. Protokol Montreal memaksa para peneliti dan industri refrigerasi membuat refrigeran sintetik baru, HFCs (Hinro Flouro Carbons) untuk menggantikan refrigeran lama yang yang ber-klorin yang dituduh menjadi penyebab rusaknya lapisan ozon. Weatherhead dan Andersen (2006) mengemukakan bahwa sejak 8 tahun terakhir, penipisan kolom lapisan ozon tidak terjadi lagi. Kedua peneliti ini meyakini akan terjadinya pemulihan lapisan ozon. Meski demikian, keduanya tidak secara jelas merujuk turunnya penggunaan zat perusak ozon sebagai penyebab pulihnya lapisan ozon. Powell (2002) menyebutkan bahwa adanya kerjasama yang sangat baik antara prosedur refrigeran dan perusahaan pengguna refrigeran telah memungkinkan terjadinya transisi mulus dari era penggunaaan CFC s

secarabesar-besaran di tahun 1986 hingga penghapusan dan penggantiannya dengan R134a di tahun 1996. Banyak kalangan menyebutkan bahwa Protokol Montreal adalah salah satu perjanjian internasional dibidang lingkungan yang paling berhasil diterapkan. Saat ini, HCFC s (yang pada dasarnya merupakan pengganti transisional untuk CFCs) telah memiliki dua kandidat pengganti yakni R410A (campuran dengan sifat mendekati zeotrop) dan R407C (campuran azeotrop) (Kruse,2000). Jika Protokol Montreal dan Kyoto dilaksanakan secara penuh dan konsisten, maka secara umum pada saat ini belum ada pilihan refrigeran komersial selain refrigeran alami. Meskipun perlu dicatat bahwa baru-baru ini terdapat produsen refrigeran yang mengklaim keberhasilannya membuat refrigeran yang tidak merusak ozon dan tidak menimbulkan pemanasan global ASHRAE, 2006). Beberapa refrigeran alami yang sudah digunakan pada mesin refrigerasi adalah amonia (NH3), hidrokarbon (HC), Carbon Dioksida (CO2), air dan udara (Riffat dkk, 1997). Kata alami menekankan keberadaan zat-zat tersebut yang berasal dari sumber biologis ataupun geologis, meskipun saat ini beberapa produk refrigeran alami masih didapatkan dari sumber daya alam yang terbarukan, misalnya hidrokarbon yang didapatkan dari oil-cracking, serta amonia dan CO2 yang didapatkan dari gas alam (Powell, 2002). Isu pengaruh dampak lingkungan yang ditimbulkan oleh penggunaan refrigeran begitu marak pada saat ini. Pada awalnya ODS (Ozone Depleting Substance), dan berlanjut pada saat ini mengenai GWP (Global Warming Potential). Isu-isi tersebut mendorong berbagai pihak terutama kalangan peneliti maupun produsen mencari refrigeran yang aman terhadap lingkungan.Dengan latar belakang ini mereka mencoba kembali menggunakan refriferan hidrokarbon, seperti kita ketahui bahwa pada awal mesin refrigerasi kompresi uap ditemukan hidrokarbon sudah digunakan. Pada saat ini refrigeran hidrokarbon dipersiapkan sebagai refrigeran alternatif untuk digunakan sebagai pengganti CFC12, HFC134a dan HCFC22. Setiap senyawa hidrokarbon memiliki karakteristik fisik yang berbeda-beda dengan refrigeran yang akan digantikannya, untuk mendapatkan karakteristik fisik sama atau mendekati dengan refrigeran yang akan digantikannya dilakukan pencampuran senyawa hidrokarbon seperti propana, isobutana dan normal butana. Menurut Presiden Direktur PT. Citra Total Buana Biru, Ir. Ahmad Fahmi, diperlukan bahan pengganti CFC yang lebih ramah lingkungan dan menghemat energi. Bahan seperti ini sudah ditemukan oleh sejumlah dosen dan mahasiswa ITB yang melakukan penelitian

mendalam. Hasilnya ditemukan refrigeran jenis hidrokarbon yaitu HCR-12, HCR-22 dan HCR-1341. Ketiga jenis refrigeran ini memberikan tiga keuntungan hemat energi, ramah lingkungan karena tidak merusak ozon dan menimbulkan pemanasan global, dan bisa memperpanjang usia kompresor mesin pendingin. Mengingat besarnya pengaruh jenis refrigeran terhadap dampak lingkungan maka kami bermaksud mengkaji prestasi mesin pendingin dengan menggunakan beberapa jenis refrigeran melalui penulisan makalah ini. 1.2 Tujuan Penulisan Untuk Menganalisis dan mengembangkan R134a, propane (R290a) dan pemilihan campuran (R290/R600a masing-masing 60%/40% , R290/R600a/R134a, masing-masing 40%/30%/30% dan R600a/R290, masing-masing 50%/50%) dalam siklus refrigerasi standard ASHRAE, dengan menggunakan sifat-sifat termodinamika dan termofisik yang disediakan oleh software REFPROP 6.0 1.3 Metode Penulisan Metode yang digunakan dalam penulisan ini adalah metode kepustakaan, yaitu diambil dari beberapa sumber yang berhubungan dengan materi tentang : termodinamika dan termofisika Hidrokarbon dalam penggunaannya sebagai refrigeran dalam skala rumah tangga. 1.4 Batasan Masalah Mengingat luasnya permasalahan dalam refrigerasi, maka kami membatasi

permaalahan dalam penulisan makalah ini kami memberikan batasan masalah sebagai berikut : 1. Pembahasan hanya dilakukan untuk jenis refrigeran R134a, R290, R600a Beserta campuranya 2. Penulisan makalah ini tidak menganalisa penggunaan refrigeran terhadap kerusakan lingkungan 3. Penulisan makalah ini tidak menganalisis reaksi kimia pada refrigeran

LANDASAN TEORI Pertama kami telah mengembangkan analisis komputasi teoritis dari sistem pendingin yang diusulkan untuk mendapatkan perkiraan proses operasi sistem serta kinerjanya. Untuk analisis ini kami menggunakan perangkat lunak khusus, yaitu REFPROP 6,0 (McLinden et al., 1998), untuk mengevaluasi sifat termodinamika dan thermophysical dari refrigeran. Sebuah analisis teoretis diterapkan untuk penggunaan R134a, propana (R290) dan campuran yang dipilih dari R290/R600a persentase masing-masing 60%/40%,

R290/R600a/R134a persentase masing-masing 40% /30% / 30% dan R290/R600a persentase masing-masing 50/50% dalam siklus pendinginan standar ASHRAE (penguapan suhu: -23,3 C, suhu kondensasi : 54,4 C, suhu cairan dan hisap: 32,2 C) dengan menggunakan sifat-sifat termodinamika REFPROP 6.0, seperti yang

direkomendasikan oleh Kim et al. (1998). Koefisien kinerja sistem untuk pendinginan komersial dan domestik meningkat dari 10 sampai 20% bila menggunakan campuran hidrokarbon yang mengandung R600a dan R290 (Sekhar et al., 2004). Untuk simulasi pada lemari es Kompresi Uap beberapa asumsi yang diperlukan. a. Kondisi Operasi Steady b. Tidak terjadi kehilangan tekanan pada pipa, yaitu, perubahan tekanan terjadi hanya pada kompresor dan tabung kapiler c. Keuntungan atau kerugian panas diabaikan d. kompresor menyediakan efisiensi volumetrik yang ideal da