BAB. I
PENDAHULUAN
A. DESKRIPSI
Sistem refrigerasi kompresi uap bekerja dengan cara menguapkan
refrigeran pada tekanan dan temperatur yang rendah dan
mengkondensasikannya pada tekanan dan temperatur yang tinggi.
Tempat dimana refrigeran mengalami penguapan karena menyerap kalor
dari bahan atau fluida yang akan didinginkan disebut evaporator.
Tempat dimana refrigeran mengalami kondensasi karena membuang kalor
ke lingkungan sekitar atau fluida pendingin disebut kondensor.
Kompresor menghasilkan peningkatan tekanan dan temperatur
akibabtnya refrigeran meninggalkan kompresor berupa uap pada
tekanan dan temperatur yang tinggi dan memasuki kondensor.
Temperatur uap refrigeran tersebut lebih tinggi dari temperatur
udara lingkungan atau air sebagai media pendingin sehingga kalor
akan dipindahkan dari refrigeran di kondensor ke media
pendingin.
Akibat pembuangan kalor seluruh refrigeran akan mengembun
sebelum mencapai katup ekspansi. Pada saat refrigeran melewati
katup ekspansi, tekanannya jauh menurun ke tekanan sisi rendah dan
temperaturnya juga menurun menjadi sangat rendah yang lebih rendah
dari benda yang akan didinginkan. Refrigeran setelah berekspasi
berfasa campuran antara uap dan cairan dimana mayoritas dalam
keadaan cairan, kemudian refrigeran memasuki evaporator dan
menyerap panas dari benda udara ruang. Sebagai akibat perpindahan
panas, refrigeran akan menguap sehingga pada akhir evaporator atau
pada inlet kompresor maka refrigeran akan menguap seluruhnya.
Unjuk kerja sistem refrigerasi kompresi uap dinyatakan dengan
perbandingan kalor yang di serap evaporator (efek refrigerasi )
terhadap kerja yang dilakukan yang disebut sebagai koefisien unjuk
kerja/prestasi (COP). Proses penuruan tekanan terjadi pada katup
ekspansi seperti kapiler, TXV, AXV dll, yang berfungsi sekaligus
untuk mengatur laju aliran refrigeran dan menurunkan tekanan serta
temperature.
B. PETUNJUK PENGGUNAAN
Langkah - langkah yang harus dilakukan untuk mempelajari modul
ini:
a. Bagi siswa atau peserta didik:
1. Bacalah tujuan antara dan tujuan akhir dengan seksama,
2. Bacalah Uraian Materi pada setiap kegiatan belajar dengan
seksama sebagai teori penunjang,
3. Baca dan ikuti langkah kerja yang ada pada modul ini pada
tiap proses pembelajaran sebelum melakukan atau mempraktekkan,
4. Persiapkan alat dan bahan yang digunakan pada setiap kegiatan
belajar yang sesuai dan benar,
5. Jawablah setiap pertanyaan pada tes formatif untuk
masing-masing kegiatan belajar, cocokkan dengan kunci jawaban yang
telah tersedia pada kunci jawaban,
6. Jawablah pertanyaan pada soal evaluasi dan cocokkan dengan
kunci jawaban yang telah tersedia pada kunci jawaban.
b. Bagi guru pembina / pembimbing:
1. Dengan mengikuti penjelasan didalam modul ini, susunlah
tahapan penyelesaian yang diberikan kepada siswa / peserta
didik.
2. Berikanlah penjelasan mengenai peranan dan pentingnya materi
dari modul ini.
3. Berikanlah penjelasan serinci mungkin pada setiap tahapan
tugas yang diberikan kepada siswa.
4. Berilah contoh gambar-gambar atau barang yang sudah jadi,
untuk memberikan wawasan kepada siswa.
5. Lakukan evaluasi pada setiap akhir penyelesaian tahapan
tugas.
6. Berilah penghargaan kepada siswa didik yang setimpal dengan
hasil karyanya.
C. TUJUAN
Setelah mempelajari secara keseluruhan materi kegiatan belajar
baik teori maupun praktik dari modul ini peserta diklat diharapkan
memiliki kemampuan:
1. Dapat menjelaskan fungsi refrigerant dalam system
refrigerasi
2. Dapat menjelaskan perubahan wujud refrigerant dalam system
refrigerasi
3. Dapat menjelaskan siklus refrigerant dalam system
refrijerasi
4. Dapat menjelaskan perpindahan kalor refrigerant dalam system
refrigerasi
5. Dapat menerapkan proses perpindahan kalor pada siklus
refrijeran pada system
6. Dapat mengidentifikasi jenis-jenis refrigerant
7. Dapat menjelaskan sifat-sifat refrijeran
8. Dapat menjelaskan klasifikasi refrigerant
9. Dapat menjelaskan refrigeran alternatif
9
D. CEK KEMAMPUAN
Sebelum mempelajari modul Sistem Refrigerasi, isilah dengan cek
list () kemampuan yang telah dimiliki peserta diklat dengan sikap
jujur dan dapat dipertanggungjawabkan:
KOMPETENSI/SUB KOMPETENSI
PERNYATAAN
JAWABAN
BILA JAWABAN YA, KERJAKAN
YA
TIDAK
Sistem
Refrigerasi
1. Saya dapat menjelaskan fungsi refrigerant dalam system
refrigerasi
2. Saya dapat menjelaskan perubahan wujud refrigerant dalam
system refrigerasi
3. Saya dapat menjelaskan siklus refrigerant dalam system
refrijerasi
4. Saya dapat menjelaskan perpindahan kalor refrigerant dalam
system refrigerasi
5. Saya dapat menerapkan proses perpindahan kalor pada siklus
refrijeran pada system
6. Saya dapat mengidentifikasi jenis-jenis refrigerant
7. Saya dapat menjelaskan sifat-sifat refrijeran
8. Saya dapat menjelaskan klasifikasi refrigerant
9. Saya dapat menjelaskan refrigeran alternatif
Soal Tes Formatif
1 dan 2
Apabila peserta menjawab Tidak, pelajari modul ini.
BAB II
PEMBELAJARAN
KEGIATAN BELAJAR I
FUNGSI REFRIJERAN DALAM SISTEM REFRIJERASI
A. TUJUAN
Setelah siswa mempelajari memahami kegiatan belajar Fungsi
Refrijeran Dalam Sistem Refrijerasi maka siswa diharapkan dapat
1.Menjelaskan fungsi refrigerant dalam system refrigerasi
2.Menjelaskan perubahan wujud refrigerant dalam system
refrigerasi
3.Menjelaskan siklus refrigerant dalam system refrijerasi
4.Menjelaskan perpindahan kalor refrigerant dalam system
refrigerasi
5.Menerapkan proses perpindahan kalor pada siklus refrijeran
pada system
B. URAIAN MATERI
1. Tekanan
Tekanan didefinisikan sebagai gaya yang bekerja persatuan luas.
Bilama gaya terbagi rata di atas suatu permukaan, maka tekanan pada
semua titik di atas permukaan tersebut adalah sama dan dapat
dihitung dengan membagi gaya total yang bekerja pada permukaan
tersebut dengan luas permukaan pedoman gaya tersebut bekerja,
secara matematis dapat ditulis :
P =
Dimana :
P = Tekanan dalam M/m2 atau pascal (Pa)
F = Gaya dalam Newton
A = Luas dalam m2
Sebuah tangki yang mempunyai luas penampang alas 12 m2 diisi
dengan air seberat 176.526 N. Hitunglah tekanan pada alat tangki
tersebut.
Penyelesaian
P =
P = =
23456 N/m atau Pascal
Dari persamaan di atas, dapat diketahui bahwa tekanan satu
Pascal (Pa) adalah apabila gaya satu Newton bekerja rata di atas
permukaan seluas satu meter bujur sangkar (1 m2) namun dalam
prakteknya lebih banyak dinyatakan dalam N/m2 dari pada Pascal.
Satuan lain yang juga sering digunakan untuk tekanan adalah bersama
dengan 101.3 kPa. Disamping itu tekanan juga dapat diukur dalam
satuan tinggi cairan, biasanya adalah air raksa (Hg) dan air (H2O)
Apabila yang digunakan adalah air raksa, maka satuan tekanannya
adalah mm Hg dan apabila yang digunakan air satuannya adalah H2O.
Selain satuan-satuan di atas juga sering digunakan satuan dalam
British Unit yaitu psi (pound per square inchi).
1.1 Hukum Pascal
Sebagai penghormatan pada Tuan Pascal maka dalam SI metric
sistem, nama Pascal diabadikan sebagai satuan untuk tekanan, satu
pascal adalah satu newton per meter bujur sangkar (N/m2). Dimana
Newton adalah satuan untuk gaya. Satu newton sama dengan satu
kilogram masa yang mendapat percepatan satu meter per detik
kwadarat (kg m/df2). Sedangkan hukum Pascal itu sendiri menyatakan
bahwa tekanan yang diberikan di atas permukaan zat cair akan
diteruskan ke segala arah dengan besar yang sama.
1.2 Tekanan Atmosfir
Seperti ketahui bahwa bumi dikelilingi oleh atmosfir atau udara
yang tersebar secara luas di atas permukaan bumi sampai pada jarak
50 ml atau lebih. Karena udara mempunyai masa dan juga mendapat
pengaruh grafitasi bumi, maka dia akan memberikan tekanan pada bumi
yang dikenal dengan tekanan atmosfir (Atmaspheric pressure).
Tekanan normal atmosfir pada permukaan air laut adalah 107.325
kPa atau 14,7 psi. namun untuk keperluan-keperluan praktek biasanya
dibulatkan menjadi 100 kPa atau 15 psi. tekanan atmosfir pada
permukaan air laut ini kadang-kadang dinyatakan sebagai tekanan
satu atmosfir ( 1 atm) atau disebut juga satu bar (1 bar). Tekanan
atmosfir sebetulnya tidak lah konstan tetapi akan bervariasi sesuai
dengan pengaruh temperatur. Humidity dan kondisi serta juga
dipengaruhi oleh tinggal permukaan air laut. Tekanan atmosfir akan
turun kalau permukaan air laut naik.
1.3 Barometer
Barometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur tekanan
atmosfir dan ada beberapa tipe. Barometer yang sederhana mengukur
tekanan dengan menggunakan tinggi air raksa sebagai ukuran. Alat
ini dibuat dengan mengisikan air raksa pada sebuah pipa kaca dengan
panjang kira-kira 7m yang salah satu ujungnya tertutup. Ujungnya
yang terbuka ditutup dengan ibu jari kemudian dimasukkan terbalik
ke dalam sebuah bejana yang juga berisi air raksa. Apabila ibu jari
dilepaskan maka tinggi air raksa dalam pipa akan turun meninggalkan
ruang vacum pada bagian akhir pipa yang tertutup.
Tekanan atmosfir pada air raksa dalam bejana yang terbuka akan
menyebabkan air raksa dalam pipa kaca tertahun pada suatu
ketinggian. Tinggi air raksa dalam pipa kaca menunjukkan besarnya
tekanan atmosfir yang bekerja pada air raksa dalam bejana terbuka
dan dibaca dalam satuan mm Hg. Tekanan normal atmosfir pada
permukaan laut sebesar 101,325 kPa akan dapat menahan air raksa
setinggi 760 mm.
Dari itu didapatkan bahwa 760 mm Hg sama dengan 101,325 Pa,
sehingga didapatkan hubungan seperti berikut :
1 mm Hg = 133,32 Pa
1 cm Hg = 1333,2 Pa
1 Pa = 7,5.10-3 mm Hg
Contoh : Berapakah tekanan atmosfir dalam kPa yang dapat menahan
air raksa setinggi 764 mm Hg
Jawaban 764 mm Hg = 764.133, 32 Pa
= 101.856 P
= 101.856 kPa
1.4 Tekanan absolut dan tekanan terukur.
Pembacaan semua alat tekanan bukanlah merupakan tekanan fluida
yang sebenarnya, tetapi menunjukkan perbedaan tekanan antar tekanan
fluida dengan tekanan atmosfir. Tekanan yang terbaca pada alat ukur
biasaya disebut tekanan terukur atau tekanan manometer. Sedangkan
tekanan yang sebenarnya disebut tekanan absolut atau tekanan
mutlak. Apabila tekanan fluida lebih besar dari tekanan atmosfir,
maka tekanan absolut fluida adalah penjumlahan tekanan terukur
dengan tekanan atmosfir. Dan apabila tekanan fluida lebih kecil
dari tekanan atmosfir maka tekanan fluida adalah pengurangan
tekanan atmosfir dengan tekanan terukur secara matematis, dapat
dituliskan :
P absolut = P terukur + P atmosfir
Tekanan atmosfir sebagai patokan biasanya diambil tekanan
atmosfir pada permukaan air laut yang sebesar 100 kPa atau 15 psi.
Hubungan antara tekanan absolut dan tekanan terukur adalah seperti
ditunjukkan sebagai berikut :
Tekanan terukur sebuah kondensor 850 kPa, hitunglah tekanan
absolut.
P absolut = P terukur + P atmosfir
= 950 kPa + 100 kPa
= 950 kPa absolut
2. Temperatur
Suhu atau temperatur adalah derajat panas atau dinginnya suatu
benda. Dimana temperatur itu sendiri tidak memberikan informasi
tentang banyaknya panas yang dikandung oleh suatu benda sebagai
contoh nyala api dari suatu kompor gas bisa saja mempunyai
temperatur yang sama dengan temperatur besi yang dibakar tetapi
belum tentu panas dari nyala api kompor gas tersebut sama panas
dengan yang dihasilkan besi dan temperatur mempunyai ukuran yang
relatif, temperatur yang panas buat seseorang bisa jadi dingin
untuk orang lain. Alat yang digunakan untuk mengukur temperatur
disebut termometer. Termometer yang sangat umum digunakan adalah
termometer air raksa.
Termometer yaitu sebuah tabung kaca dengan lubang yang sangat
sempit dan seragam serta tertutup dikedua ujungnya. Salah satu
ujungnya dibuat agak sedikit besar untuk menampung air raksa. Pada
waktu terjadi penanaman maka air raksa dalam tabung kaca tersebut
akan memuai dan apabila tabung kaca tersebut dilengkapi dengan
skala tertentu yang telah dikalibrasikan, maka permuaian air raksa
tersebut akan menunjukkan temperatur daripada panas yang
menyebabkannya. Titik standar yang dipakai adalah titik cair es dan
titik didih air pada tekanan atmosfir.
2.1 Skala Termometer, Celcius Dan Fahrenheit
Skala yang sangat umum digunakan untuk mengukur temperatur
adalah celcius, reamur, fahrenheit, dan kelvin. Termometer celcius,
reamur, fahrenheit, dan kelvin mempunyai beberapa kesamaan antara
lain:
1. Mempunyai titik tetap bawah yang dinamakan titik beku.
2. Mempunyai titik tetap atas yang dinamakan titik didih.
3. Mempunyai skala
Disamping mempunyai kesamaan termometer ini juga mempunyai
beberapa perbedaan, yaitu:
1. Titik tetap bawah/ titik beku yang tidak sama.
2. Titik tetap atas/ titik didih berbeda
3. Jumlah skala termometer satu sama lainnya berbeda
Seperti disinggung di atas bahwa titik standar yang dipakai
untuk mengkalibrasikan skala termometer adalah titik cair es dan
titik didih air. Pada termometer jenis celcius mempunyai titik beku
0c, titik didih 100c, dan jumlah skala adalah 100 skala. Pada
termometer jenis reamur mempunyai titik beku 0c, titik didih 80c,
dan jumlah skala adalah 80 skala. Pada termometer jenis fahrenheit
mempunyai titik beku 32c, titik didih 212c, dan jumlah skala adalah
180 skala. Pada termometer jenis kelvin mempunyai titik beku 273c,
titik didih 373c, dan jumlah skala adalah 100 skala. Satuan suhu
(T) dalam SI adalah kelvin yang merupakan satuan termodinamika.
Gambar 1. Perbandingan Skala Titik Didih dan Titik Beku
Dari penjelasan di atas dapat dibuat perbandingan antara kedua
skala termometer ini seperti rumus berikut :
tf = 9/5 tc + 32
tc = 5/9 (tf 32)
Dimana :
tf = skala fahrenheit
tc = skala celcius
Contoh 1. Di daerah pegunungan di pagi hari suhu mencapai 20R ,
berapakah suhu tersebut jika dirubah menjadi celcius dan
fahrenheit?
Penyelesaian :
Diketahui: T reamur : 20R
Ditanya: T celcius dan T fahrenheit ?
Jawab: Tc = Tc/TR x TR
= 5/4 x 20
= 25C
TF = TF/TR x TR + 32
= 9/4 x 20 + 32
= 45 + 32
= 77 F
Contoh 2. Berapa derajat celcius 60oF
tc = 5/9 (tf 32)
= 5/9 (60 32)
= 15,55oC
3. Perpindahan Kalor
Analisa penyerapan panas dikembangkan dari konversi massa dan
energi dari hukum thermodynamika, hukum kedua dari thermodynamika,
dan tiga tingkat ekuasisi yang dijelaskan sebagai berikut:
konduksi, radiasi, dan konveksi. Penyerapan panas dilakukan melalui
bahan padat, digunakan sebagai konduksi, yang melibatkan energi di
tingkat molekul. Radiasi adalah suatu proses yang menyalurkan
energi melalui satuan energi pengembangan cahaya dari satu
permukaan ke permukaan lainnya. Konveksi adalah pemindahan panas
yang tergantung pada tingkat konduksi dari permukaan padat ke
cairan yang berdekatan dan pergerakan cairan sepanjang permukaan
atau menjauh darinya. Dengan begitu mekanisme pemindahan panas jauh
berbeda dari yang lain; sehingga, mereka semua mempunyai
karakteristik yang umum, karena tergantung pada temperatur dan
dimensi fisik dari objek yang dipertimbangkan
3.1 Konduksi
Pertimbangan fluktuasi tenaga yang timbul dari konduksi
penghantar panas sepanjang batang padat, hal itu sebanding dengan
perbedaan temperatur dan area penampangnya dan berbanding terbalik
dengan panjangnya.
Penghantar panas dan tingkat konduksi penyaluran panas,
dihubungkan dengan struktur molekul bahan itu. Semakin dekat
kemasan molekul yang teratur dari suatu bahan akan dapat
memindahkan energy yang lebih baik dibanding molekul yang teracak
dan tidak padat dari bahan bukan metal.
Gambar2. Konduksi
Elektron bebas di dalam suatu metal juga berperan untuk
menghantarkan panas yang tinggi. Penghantaran panas pada bahan yang
lebih sedikit tidak padat akan lebih rendah dari bahan metal. Bahan
organik dan berserat, seperti kayu, penghantar panasnya masih lebih
rendah. Penghantar panas dari bahan cairan nonmetallic biasanya
lebih rendah dari bahan yang padat, dan penghantar panas pada gas
dalam tekanan atmospir adalah juga lebih rendah. Pengurangan
penghantar panas ini bisa dihubungkan dengan ketidak-adanya bahan
intermolecular kuat yang mengikat dan ruang molekul yang ada secara
luas seperti halnya cairan.
3.2 Radiasi
Perpindahan radiant-energy dihasilkan ketika satuan energi
cahaya dipancarkan dari satu permukaan ke permukaan lain. Ketika
energi mencapai permukaan lain penyebaran satuan energi cahaya
diserap, direfleksikan, atau dipancarkan melalui permukaan itu.
Energi tersebut menyebar dari suatu permukaan digambarkan dalam
bentuk tenaga emisive. Hal itu dapat ditunjukkan dari pemikiran
thermodynamika bahwa tenaga emissive adalah sebanding dengan tenaga
keempat dari temperatur absolut. Sifat penting dari pertukaran
radiasi energi ini adalah radiasi yang meninggalkan suatu permukaan
itu disebarkan secara tidak bersamaan ke segala jurusan. Oleh
karena itu hubungan geometris antara dua permukaan mempengaruhi
pertukaran radiasi energi antara keduanya. Karakteristik optimal
dari permu kaan itu juga mempengaruhi tingkat perpindahan
panasnya
Gambar 3. Radiasi
3.3 Konveksi
Tingkat penyamaan konveksi pemindahan panas awalnya diusulkan
oleh Newton pada tahun 1701. Konveksi adalah cara perpindahan kalor
melalui medium fluida (cairan dan gas) dari suhu tinggi ke suhu
rendah disertai dengan perpindahan molekul medium tersebut
Gambar 4. Perpindahan panas secara konveksi
4. Perubahan Wujud Benda
Seperti diketahui bahwa zat mempunyai tiga tingkat wujud : pada
(solid) cair (liquid) dan gas (gas) tingkat wjud zat ini tergantung
pada tempartur, tekanan dan energi panas yang dikandungnya. Seperti
air misalnya pada tekanan atmosfir akan berbentuk pada (es) kalau
temperaturnya di bawah 0oC dan akan berbentuk cair pada temperatur
0oC sampai 100oC dan diatas 100oC akan berbentuk gas (vapor). Jika
terjadi perubahan panas yang dikandung oleh suatu zat pada
temperatur yang tetap apakah panasnya ditambah atau diambil maka
akan terjadi perubahan wujud zat tersebut bisa dari padat menjadi
cair atau sebaliknya dari cair menjadi padat.
Perubahan wujud dari cair menjadi gas disebut menguap
(evaporation), sebaliknya dari gas menjadi cair disebut mengembun
(condensation). Perubahan wujud dari padat menjadi cair disebut
mencair atau melebur(fusion) dan sebaliknya dari cair menjadi padat
disebut membeku (solidification). Sedangkan perubahan wujud yang
langsung dari padat menjadi gas disebut sublimasi
(sublimation).
4.1 Temperatur Penjenuhan (Saturation Temperature)
Temperatur pada mana fluida berubah wujud dan fase cair ke fasa
gas atau sebaliknya dari fasa gas ke fase cair disebut temperatur
penjenuhan (saturation temperature) dan tekanan pada kondisi ini
tekanan penjenuhan (saturation temperature) zat cair (liquid) yang
berada pada temperature penjenuhan disebut cairan jenuh (saturation
liquid) dan uap yang berada pada temperatur penjenuhan disebut uap
jenuh (saturation vapour).
Sangat penting untuk diketahui bahwa pada tekanan tertentu
temperatur penjenuhan zat cair (temperatur pada mana zat cair akan
menguap) adalah sama dengan temperatur penjenuhan uap (temperatur
pada mana uap akan mengembun) pada tekanan tertentu, temperatur
penjenuhan adalah temperatur maximum yang dapat dimiliki oleh zat
cair dan temperatur minimum yang dapat dimiliki oleh gas (uap).
4.2 Uap panas lanjut (Superheated Vapor)
Jika uap dari hasil proses penguapan dipanaskan terus sehingga
temperaturnya berada di atas atau lebih tinggi dari temperatur
penjenuhan (saturation temperature) disebut uap panas lanjut
(superheated vapor). Zat cair yang sudah menguap temperaturnya
masih dapat dinaikan dengan jalan penambahan energi panas, bilamana
temperatur uap tersebut dinaikkan sedemikian rupa, sehingga
temperaturnya berada di atas temperatur penjenuhan, maka uap
ini
dikatakan dipanaslanjutkan, dan energi yang disuplai untuk
mempanas lanjutkan uap ini disebut superheat (panas lanjut)
misalnya pada temperature penjenuhan 100oC dipanaslanjutkan menjadi
130oC, maka dikatakan uaptersebut panas lanjut (superheated)
sebesar 30oC.
4.3 Cairan dingin lanjut (Subcooled Liquid)
Apabila setelah pengembunan, cairan yang dihasilkannya didingin
terus dengan jalan pengembalian panas sensibel dari cairan tersebut
sehingga temperatrnya turun sampai dibawah temperatur penjenuhan
(saturation temperature) dikatakan cairan tersebut dilanjutkan
karenanya cairan pada temperatur di bawah temperatur penjenuhan
disebut cairan dingin lanjut (subcooled liquid).
Dalam sistem teknik pendingin proses ini terjadi pada bagian
akhir kondensor dan pada pemindah panas (heat exchangger). Dari
uraian di atas dapat dipahami bahwa proses yang terjadi selama
perubahan wujud adalah sangat penting dalam teknik pendingin,
dengan
perubahan wujud dari cair menjadi gas dan dari gas menjadi cair
(evaporation dan condensation) inilah yang memungkinkan.
Refrigerant untuk bekerja mendinginkan ruangan disekitarnya.
4.4 Panas jenis (Specific Heat)
Pada SI sistem panas jenis suatu zat adalah jumlah panas yang
dibutuhkan untuk menaikkan atau menurunkan temperature / suhu 7 kg
tersebut sebesar 1oC. Sedangkan dalam British sistem panas jenis
suatu zat adalah jumlah panas yang dibutuhkan untuk menaikkan atau
menurunkan suatu temperature 1 pound zat tersebut sebesar 1oF.
Semua zat mempunyai panas jenis (specific heat) yang berbeda. Tabel
berikut menunjukkan panas jenis beberapa zat yang berbeda.
Tabel 1.Panas Jenis Bahan
BAHAN
SPECIFIC HEAT (J/kgoC)
Air
4200
Es
2100
Tembaga
400
Besi
480
4.5 Kalor Sensible Dan Kalor Latent
Kalor adalah salah satu bentuk energi. Hal ini jelas dari
kenyataan bahwa panas dapat dirubah ke bentuk energi lain dan
bentuk energi lain dapat dirubah menjadi panas. Secara termodinamik
panas didefinisikan sebagai energi yang melintang dari suatu badan
ke badan lain sebagai hasil dari perbedaan temperatur antara kedua
badan tersebut. Jumlah panas yang dikandung oleh suatu zat dapat
diukur, dalam SI sistem satuan untuk semua bentuk energi termasuk
panas dan usaha (kerja) adalah Joule
Kalor adalah energi yang diterima oleh benda sehingga suhu benda
atau wujudnya berubah.Ukuran jumlah panas dinyatakan dalam notasi
British Thermal Unit (BTU). Airdigunakan sebagai standar untuk
menghitung jumlah panas karena untuk menaikkan temperature 1o F
untuk tiap 1 lb air diperlukan panas 1 BTU. Kalor jenis suatu benda
artinya jumlah panas yang diperlukan benda itu agar temperaturnya
naik 1o F.
British Thermal Unit (BTU) adalah jumlah kalor yang diperlukan
untuk menaikkan atau menurunkan temperatur dari satu pound air
sejumlah satu derajat Farenheit. kilocalory (kcal) adalah sejumlah
kalor yang diperlukan untuk menaikkan atau menurunkan temperatur
dari satu liter air sejumlah satu derajat Celcius.
Gambar 5. Perbandingan Kalor Laten dan Kalor Sensibel
4.6 Panas sensibel (sensible heat)
Panas sensibel adalah jumlah panas yang diperlukan untuk
menaikkan atau menurunkan suhu suatu zat atau benda. Apabila suatu
zat menerima tambahan panas maka suhu zat tersebut akan naik,
karena dengan penambahan panas tersebut molekul-molekul zat itu
akan bergerak lebih cepat, dan apabila melepaskan panas, maka suhu
tersebut akan turun karena gerak molekul-molekulnya menjadi lambat.
Perubahan ini dapat diamati dan diukur dari perubahan suhu pada
termometer.
Dari definisi panas jenis, jelas bahwa jumlah energi panas yang
diperlukan untuk menaikkan atau menurunkan suhu suatu zat dapat
dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :
Q = m.C. (T2 T1)
Dimana :
Q = Jumlah panas (sinsible heat) dalam joule
m = Massa zat dalam kg C = Panas jenis dalam j/kgoC
(T2-T1) = Perubahan suhu dalam oC
Contoh :
Hitunglah jumlah panas yang dibutuhkan untuk menaikkan
temperatur suhu 5 kg air dari 20oC ke 100oC
Penyelesaian :
M = 5 kg
C = 4200 j/kgoC
(T2-T1) = 100 20 = 80
Q = m.C (T2 T1)
= 5.4200.80
= 1.680.000 j
= 1680 kj
4.7 Panas Laten (Laten Heat)
Panas laten adalah jumlah panas yang diperlukan untuk merubah
wujud zat apakah dari padat menajdi cair, dari cair menjadi gas
atau sebaliknya, tanpamenyebabkan perubahan temperatur. Setiap zat
mempunyai dua jenis panas laten yaitu panas laten yang diperlukan
untuk merubah wujud dari padat menjadi cair atau dari cair menjadi
padat (peleburan dan pembekuan). Dan panas laten yang diperlukan
untuk merubah wujud dari cair menjadi gas atau sebaliknya dari gas
menjadi cair (penguapan dan pengembunan).
Karena laten itu sendiri berarrti tidak tampak atau tersembunyi
maka panas laten itu sendiri tidak dapat diketahui atau didapatkan
dengan termometer. Jumlah panas laten yang diperlukan untuk merubah
wujud suatu zat dapat dihitung dengan persamaan.
QL = m . L
Dimana :
QL = Jumlah panas laten dalam joule
m = Massa zat dalam kg
L = Panas laten dalam kj/kg
5. Hukum Nol Termodinamika
Hukum ke nol termodinamika berhubungan dengan kesetimbangan
termal antara benda benda yang saling bersentuhan. Hukum ini
menyatakan bahwa dua sistem dalam keadaan setimbang dengan sistem
ketiga, maka ketiganya dalam saling setimbang satu dengan
lainnya.
Dalam kehidupan sehari hari hukum ke nol ini banyakan ditemukan
atau di gunakan. Seperti pada saat kita memasukkan es batu kedalam
air hangat, yang terjadi yaitu es batu akan mencair (suhu es
meningkat) dan suhu air hangat menjadi turun, kemudian lama
kelamaan es nya mencair semua dan tinggalah air dingin. Air dingin
ini menunjukkan campuran antara es batu dan air hangat yang bersuhu
sama atau kata lainnya sudah masuk dalam keadaan kesetimbangan
termal.contoh lainnya yaitu pada saat kita memasak air didalam
panci, benda pertama panci dan benda kedua air. Panci dibakar
dengan api sehingga temperaturnya berubah. Air yang bersentuhan
dengan panci juga temperaturnya naik dan akhirnya air mendidih.
Aplikasi lainnya yaitu pengukuran termperatur. Pengukuran
temperatur ini berdasarkan prinsip hukum termodinamika ke nol. Jika
kita ingin mengetahui apakah dua benda memiliki temperatur yang
sama, maka kedua benda tersebut tidak perlu disentuhakan dan
diamati perubahan sifatnya. Yang perlu dilakukana adalah mengamati
apakah kedua benda tersebut mengalami kesetimbangan termal dengan
benda ketiga. Benda ketiga tersebut adalah termometer.
6. Sistem Refrigerasi
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 freezer,
cold strorage, air conditioner/AC Window, AC split 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 kepenitngan 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.
Prinsip terjadinya suatu pendinginan di dalam sistem refrigerasi
adalah penyerapan kalor oleh suatu zat pendingin yang dinamakan
refrigeran. Karena kalor yang berada disekeliling refrigeran
diserap, akibatnya refrigeran akan menguap, sehingga temperatur di
sekitar refrigeran akan bertambah dingin. Hal ini dapat tejadi
mengingat penguapan memerlukan kalor. Di dalam suatu alat pendingin
(misal lemari es) kalor ditesarap di evaporator dan dibuang ke
kondensor
6.1 Siklus Refregerasi
Uap refrigeran yang berasal dari evaporator yang bertekanan dan
bertemperatur rendah masuk ke kompresor melalui saluran hisap. Di
kompresor, uap refrigerant tersebut dimampatkan, sehingga ketika ke
luar dari kompresor, uap refrigeran akan bertekanan dan bersuhu
tinggi, jauh lebih tiggi dibanding temperatur udara sekitar.
Kemudian uap menunjuk ke kondensor melalui saluran tekan. Di
kondensor, uap tersebut akan melepaskan kalor, sehingga akan
berubah fasa dari uap menjadi cair (terkondensasi) dan selanjutnya
cairan tersebut terkumpul di penampungan cairan refrigeran. Cairan
refrigeran yang bertekanan tinggi mengalir dari penampung refrigean
ke aktup ekspansi. Keluar dari katup ekspansi tekanan menjadi
sangat berkurang dan akibatnya cairan refrigeran bersuhu sangat
rendah. Pada saat itulah cairan tersebut mulai menguap yaitu di
evaporator, dengan menyeap kalor dari sekitarnya hingga cairan
refrigeran habis menguap. Akibatnya evaporator menjadi dingin.
Bagian inilah yang dimanfaatkan untuk mengawetkan bahan makanan
atau untuk mendinginkan ruangan. Kemudian uap rifregean akan
dihisap oleh kompresor dan demikian seterusnya proses-proses
tersebut berulang kembali.
Gambar 6. Siklus Refrigerasi Kompresi Uap Sederhana
C. Rangkuman
Seperti diketahui bahwa zat mempunyai tiga tingkat wujud : pada
(solid) cair (liquid) dan gas (gas) tingkat wjud zat ini tergantung
pada tempartur, tekanan dan energi panas yang dikandungnya
Kalor (Heat) tidak sama dengan suhu, jadi kalor adalah energy
yang diterima oleh benda, sehingga suhu benda atau wujudnya berubah
dan jika kalor dilepas suhu benda akan turun, jika kalor ditambah
pada suatu benda maka penggerakan molekul melokulnya bertambah
cepat, keadaan ini dapat dilihat dengan naiknya suhu pada
thermometer dan apabila kalor dilepas ( didinginkan ) jumlah
molekul yang bergerak makin berkurang dan lambat.
Kalor adalah suatu bentuk energy yang tidak dapat diciptakan dan
tidak dapat dimusnahkan tetapi dapat dipindahkan, yang dinamakan
satu kilo kalori yaitu jumlah kalor yang diperlukan untuk
memanaskan ( mendinginkan 1 kg air sampai suhunya naik ( turun ) 1C
sedangkan 1 BTU adalah jumlah kalor yang diperlukan untuk
memanaskan / mendinginkan 1 pound air sampai suhunya naik ( turun )
1F
- Kalor dalam system pendingin ada dua macam, yaitu :
1. Kalor latent adalah kalor yang diperlukan untuk merubah phasa
air menjadi uap atau sebaliknya pada tanpa merubah suhu
2. Kalor sensible adalah kalor yang menyebabkan naiknya suatu
zat kalor sensible dapat diukur dengan satuan ( joule, kalori, BTU
)
-Konfersi Satuan kalor :
1 kkal= 4187 joule = 4, 187 kjoule
1 kkal = 3, 968 BTU
1 kkal= 1000 kal ( kalori )
1 kjoule= 3, 968 BTU/hr
1 BTU/ hr = 0, 252 kkal/jam
Prinsip terjadinya suatu pendinginan di dalam sistem refrigerasi
adalah penyerapan kalor oleh suatu zat pendingin yang dinamakan
refrigeran. Karena kalor yang berada disekeliling refrigeran
diserap, akibatnya refrigeran akan menguap, sehingga temperatur di
sekitar refrigeran akan bertambah dingin.
D. Tes Formatif 1
1.Jelaskan defenisi suhu?
2.Sebutkan skala yang sangat umum digunakan untuk mengukur
temperature?
3.Jelaskan titik cair es dan titik didih air pada tekanan
atmosfir dengan menggunakan skala termometer celcius?
4.Berapa derajat celcius 60oF?
5.Berapa derajat fahrenheitkah -20 oC?
6.Pada temperature berapakah air membeku dan mendidih dalam
skala Kelvin?
7.Sebutkanlah jenis-jenis termometer yang biasa digunakan dalam
kehidupan sehari-hari?
8.Jelaskan defenisi kalor?
9.Jelaskan perbedaan kalor sensibel dan laten?
10.Apa yang dimaksud perpindahan kalor secara konduksi?
Jawaban
1. Suhu atau temperature adalah derajat panas atau dinginnya
suatu benda.
2. Skala temperatur celcius dan skala temperatur fahrenheit
3. Pada skala termometer celcius, temperatur/suhu titik cair es
adalah 0oC dan titik didih air pada tekanan atmosfir adalah
100oC.
4. Tc = 5/9 (tf 32)
= 5/9 (60 32)
= 15,55 Oc
5. Tf = 9/5 tc + 32
= 9/5 (-20) + 32
= -4 oF
6. Titik beku air 2730K dan 3730K
7. Termometer raksa dan alcohol
8. Bentuk energi yang berpindah dari benda yang suhunya lebih
tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah
9. Kalor sensibel enthapy/panasnya berubah tetapi wujud zatnya
tetap.
Kalor laten entalpy/panasnya konstan tetapi wujud zatnya
berubah.
10. Perpindahan melalui zat tanpa disertai perpindahan
partikel-partikel zat tersebut
KEGIATAN BELAJAR II
MENGIDENTIFIKASI BERBAGAI JENIS REFRIJERAN
A. Tujuan Kegiatan Pembelajaran
Setelah siswa mempelajari dan memahami berbagai jenis refijeran
siswa dapat :
1. Mengidentifikasi jenis-jenis refrigerant
2. Menjelaskan sifat-sifat refrijeran
3. Menjelaskan klasifikasi refrigerant
4. Menjelaskan Refrigeran Alternatif
B. Uraian Materi
2.1 Refrigeran
Proses pendinginan atau refrigerasi pada hakekatnya merupakan
proses pemindahan energi panas yang terkandung di dalam ruangan
tersebut. Sesuai dengan hukum kekekalan energi maka kita tidak
dapat menghilangkan energi tetapi hanya dapat memindahkannya dari
satu substansi ke substansi lainnya. Untuk keperluan pemindahan
energy panas ruang, dibutuhkan suatu fluida penukar kalor.
Refrigeran adalah fluida kerja yang digunakan pada sistem
pendingin. Fluida tersebut dapat berubah wujud dari fasa cair ke
fasa gas dengan cara menyerap kalor dan berubah wujud dari fasa gas
ke fasa cair dengan cara melepas kalor.
Secara International, refrigeran diidentifikasi dengan huruf R,
diikuti dengan suatu urutan angka yang menunjukkan komposisi dari
refrigeran. Untuk Refrigeran Halokarbon jenuh :
Cm Hn Fp Clq
dimana m, n, p, q memenuhi persamaan : (n+p+q)=2(m+1), dan
refrigerannya disebut :
R(m-1)(n+1)(p)
Contoh :
Dikhlorotetrafluoro ethana mempunyai rumus kimia C2F4Cl2, akan
mempunyai nama refrigeran sebagai R(2-1)(0+1)(4) atau R214.
Refrigeran yang mengandung atom Brom ditandai dengan menambahkan
huruf B dibelakang angka disertai angka yang menyatakan jumlah atom
Khlor yang diganti oleh atom Brom. Contoh R13B1 merupakan derivat
(turunan) dari R13 dengan mengganti satu atom Khlor dengan satu
atom Brom, sehingga rumus kimianya CF3Br.
C2F4Cl2 akan bernama R(2-1)(0+1)(4) atau R214
C Cl3F akan bernama R(1-1)(0+1)(1) atau R11
C Cl2F2 akan bernama R(1-1)(0+1)(2) atau R12
C H Cl F2 akan bernama R(1-1)(1+1)(2) atau R22
Untuk memilih refrigeran haruslah diperhatikan hal-hal berikut
:
Thermodinamika
Titik Didih Normal
Tekanan Persyaratan Kondensasi Dan Tekanan Evaporasi
Temperatur Dan Tekanan Kritis
Titik Beku
Volume Uap Saat Masuk Kompresor
Cop Dan Daya Per Tr
Persyaratan Kimia
Refrigeran yang digunakan pertama kali adalah ether, dipakai
oleh Perkins untuk mesin kompresi uap tangan. Kemudia dipakai ethil
khlorida (C2H5Cl) yang kemudian pula diganti dengan ammonia pada
tahun 1875. Hampir pada waktu yang bersamaan dipakai belerang
oksida (SO2) pada tahun 1874, methil khlorida (CH3Cl) pada tahun
1878, dan karbon dioksida (CO2) pada 1881, juga ditemukan pernah
dipakai sebagai refrigeran. Semenjak 1910-30-an, banyak refrigeran
seperti N2O2, CH4, C2H6, C2H4, C3H8, dipakai sebagai refrigeran.
Hidrokarbon yang tidak mudah terbakar seperti dikloromethana
(CH2Cl2), didikholoroethilene (C2H2Cl2) dan monobromoethana (CH3Br)
juga digunakan untuk mesin refrijerasi dengan pompa
sentrifugal.
Dengan komposisi atom fluor, chlor, dan terkadang bromida, freon
membentuk refrigeran dengan range titik didih yang lebar pada
tekanan sekitar 1 atm (disebut sebagai normal boiling point= titik
didih normal atau temperatur jenuh pada tekanan satu atmosfir),
sehingga memenuhi berbagai kebutuhan temperatur kerja yang berbeda
untuk berbagai mesin refrijerasi. Jumlah fluor menunjukan ketidak
beracunan dari refrigeran.
2.1 Syarat-syarat Refrigerant
Untuk keperluan mesin refrigerasi maka refrigeran harus memenuhi
persyaratan tertentu agar diperoleh performa mesin refrigerasi yang
efisien. Disamping itu refrigeran juga tidak beracun dan tidak
mudah terbakar. Oleh karena itu, pada masa lalu pemilihan
refrigeran hanya didasarkan atas sifat fisik, sifat kimiawi dan
sifat thermodinamik. Sifat-sifat tersebut dapat memenuhi
persyaratan refrigerant, yaitu :
1. Tidak beracun, tidak berwarna, tidak berbau dalam semua
keadaan.
2. Tidak dapat terbakar atau meledak sendiri, juga bila
bercampur dengan udara, minyak pelumas dan sebagainya.
3. Tidak korosif terhadap logam yang banyak dipakai pada sistem
refrigerasi dan air conditiioning.
4. Dapat bercampur dengan minyak pelumas kompresor, tetapi tidak
mempengaruhi atau merusak minyak pelumas tersebut.
5. Mempunyai struktur kimia yang stabil, tidak boleh terurai
setiap kali di mampatkan, diembunkan dan diuapkan.
6. Mempunyai titik didih yang rendah. Harus lebih rendah
daripada suhu evaporator yang direncanakan.
7. Mempunyai tekanan kondensasi yang rendah. Tekanan kondensasi
yang tinggi memerlukan kompresor yang besar dan kuat, juga pipanya
harus kuat dan kemungkinan bocor besar.
8. Mempunyai tekanan penguapan yang sedikit lebih tinggi dari 1
atmosfir. Apabila terjadi kebocoran, udara luar tidak dapat masuk
ke dalam sistem.
9. Mempunyai kalor laten uap yang besar, agar jumlah panas yang
diambil oleh evaporator dari ruangan jadi besar.
10. Apabila terjadi kebocoran mudah diketahui dengan alat-alat
yang sederhana.
11. Harganya murah.
2.2 Refrigeran Ramah Lingkungan
Diantara berbagai jenis refrijeran yang ada, jenis yang paling
terkenal adalah refrigeran yang dikenal dengan nama CFC (
klorofluorokarbon) yang ditemukan oleh seorang peneliti
berkebangsaan Amerika yang bernama Thomas Midgely dari General
Motor pada tahun 1928. Pada awalnya CFC tersebut digunakan sebagai
bahan pendingin generator sebagai pengganti amonia. Tetapi pada
tahap berikutnya digunakan sebagai refrigeran. Sebagai refrijeran
CFC merupakan bahan kimia yang unik dan ajaib. Karena disamping
mempunyai sifat thermodinamik yang bagus juga tidak beracun dan
tidak mudah terbakar. Oleh karena itu pemakaian CFC lebih
menguntungkan dibandingkan dengan jenis lainnya. Tetapi setelah
mengabdi pada kehidupan manusia selama lebih setengah abad, CFC
harus menerima kenyataan dihapuskan dari peredarannya karena
terbukti tidak ramah lingkungan yakni merusak lapisan ozon di
stratosfir dan mempunyai kontribusi tinggi terhadap efek pemanasan
global.
Kebutuhan akan sumber-sumber alam yang ramah lingkungan
sekaligus efisiensi energi pada saat ini mendorong berbagai pihak
untuk mencari alternatif dalam bidang konversi energi. Hal ini juga
dipengaruhi oleh makin berkembangnya permasalahan lingkungan saat
ini diantaranya isu pemanasan global (Global Warming), penipisan
lapisan ozon (Ozon Depleting) dan pemborosan energi yang menjadi
fokus dari permasalahan lingkungan.
Bahan pendingin sintetik yang juga turut menyumbang dalam
permasalahan-permasalahan lingkungan tersebut dinilai sudah tidak
layak dipergunakan lagi dalam kehidupan manusia. Sehingga perlu
adanya suatu penggantian bagi bahan tersebut. Hydrocarbon
refrigerant atau natural refrigerant saat ini dinilai sebagai
alternatif terbaik bagi solusi untuk permasalahan bahan pendingin
tersebut. Dengan kandungan pencampuran antara propane dan butane
yang sesuai hydrocarbon memiliki berbagai macam keunggulan sebagai
drop-in-subtitute yang kompatibel dengan semua jenis sistem
pendingin yang ada saat ini.
Kelebihan lain yang dimiliki oleh hydrocarbon refrigerant adalah
sifat termodinamika-nya yang mampu menciptakan efisiensi energi
secara luar biasa yang tidak dimiliki oleh refrigerant sintetik dan
kemampuannya untuk menggantikan volume refrigerant sintetik dengan
jumlah yang lebih sedikit sehingga menciptakan efisiensi dalam
instalasi serta tentunya ramah lingkungan yang dikarenakan tidak
berdampak negatif bagi lapisan ozon atmosfir maupun pemanasan
global.
Hingga saat ini dukungan peraturan internasional yang telah
diratifikasi oleh banyak negara di dunia yang melarang dan
membatasi penggunaan bahan pendingin sintetik kelompok CFC, HCFC
dan HFC adalah :
1. Konvensi Wina
2. Montreal Protokol
3. Kyoto Protokol
Indonesia turut meratifikasi peraturan internasional untuk
melarang dan membatasi penggunaan bahan pendingin sintetik kelompok
CFC, HCFC dan sejak tahun 1992
2.3 Beberapa Merek Refrigeran dan Kode Warna Tabung
Refrigeran dibuat oleh beberapa negara dari beberapa perusahaan
dengan memakai merek/nama dagang mereka masing-masing. Bahan
pendingin disimpan didalam tabung atau silinder dan drum. Untuk
menggetahui isinya, tabung-tabung tersebut diberi warna, keterangan
pada tabung dan label. Jika kita masih ragu-ragu dengan isinya,
tekanannya diukur dan temperatur ruang dibaca pada termometer.
Kemudian kedua hasilnya kita cari/cocokan dalam tabel/grafik :
antara hubungan temperatur dan tekanan berbagai refrigeran sehingga
kita dapat mengetahui macam refrigeran yang mempunyai temperatur
dan tekanan tersebut.
Tabel 2. Merek Refrigeran dan Asal Pabrik Pembuat
NAMA
PABRIK
NEGARA
Freon
E.I. du Pont de Nemours & Co.
USA
Genetron
Allied Chemical Corp
USA
Frigen
Hoechst AG
Jerbar
Arcton
Imperial chemical industr. Ltd.
Inggris
Asahi Fron
Asahi Glass co., Ltd.
Jepang
Forane
Pasific Chemical Industr. Pty.
Australia
Daiflon
Osaka Kinzoku Kogyo Co., Ltd
Jepang
Ucon
Union carbide chemicals corp.
USA
Isotron
Pennsylvania Salt Manuf. Co.
USA
Tabel 3. Warna tabung refrigeran dari du Pont sebagai berikut
:
REFRIGERAN
WARNA TABUNG
R-11
Jingga
R-12
Putih
R-13
Biru muda dengan strip biru tua
R-22
Hijau
R-113
Ungu tua
R-114
Biru tua
R-500
Kuning
R-502
Ungu muda
R-503
Biru hijau
R-717
Perak
R-764
Hitam
2.4 Penanganan Refrigeran
Bahan pendingin cair dengan titik penguapan dibawah 0 C, jika
mengenai tubuh kita dapat membekukan kulit (frostbite) yang
terkena. Kita hurus memakai sarung tangan dan pakaian pelindung.
Mata harus dilindungi dengan kaca mata. Apabila tubuh kita terkena
bahan pendingin cair dan terjadi pembekuan kulit, segera hangatkan
yang membeku sampai temperaturnya menjadi sama dengan temperatur
badan kita. Tangan dapat dijepit disela-sela badan (misal
ketiak/ketek) atau direndam dalam air hangat. Apabila terkena mata,
mata harus disiram terus menerus dengan air dan segera pergi ke
dokter. Bahan pendingin dengan titik didih dibawah temperatur ruang
(27 - 34 C), jika mengenai tubuh akan segera menguap, dapat
melarutkan lemak pelindung kulit tubuh kita. Apabila kulit kita
sering terkena bahan pendingin tersebut, dapat terkikis menjadi
kering. Untuk melindungi tubuh kita, pakailah selalu sarung tangan
dan kaca mata.
3 Jenis-Jenis Refrigerant
Gambar 7. Jenis jenis Refrigeran
3.1 Refrigerant -22, CHDIF2 Chloro Difluoro Methane
Biasa dipakai pada kompresor torak Ratari dan sentrifugal.
Pemakaian terutama untuk AC yang sedang dan kecil, juga dipakai
untuk freezer cold storege, display case dan banyak lagi pemakaian
pada temperatur sedang dan rendah. R-22 mempunyai NBP (Normal
Boiling Point) atau Titik didih pada 1 atm adalah sebesar -14,4 F
(-40,8 C). Mula-mula diperkenalkan tahun 1936. Dikembangkan untuk
pemakaian pada temperatur rendah, lalu kemudian banyak dipakai pada
packaged air conditioning. R-22 mempunyai tekanan dan temperatur
kerja yang lebih tinggi daripada udara ukurannya harus disesuaikan
jangan terlalu kecil, maka bentuk kompresor juga kecil sehingga
dapat ditempatkan dalam ruang yang terbatas. Ini adalah keuntungan
dari R-22, maka sangat sesuai untuk dipakai pada packged room air,
conditioner. Keuntungan R-22 terhadap R-12 :
1. Untuk pengerakan torak yang sama kapasitasnya 60% lebih
besar.
2. Untuk kapasitas yang sama bentuk kompresor lebih kecil
pipa-pipa yang dipakai juga lebih kecil.
3. Pada temperatur di evaporator antara -30 s/d -40 C, tekanan
R-22 lebih dari 1 atm, sedangkan tekanan R-12 harus lebih kecil
dari l atm.
R-22 tidak koresif terhadap logam yang banyak dipakai pada
sistem refrigerasi dan air conditioning seperti : besi, tembaga,
alumunium, kuningan, baja tak berkarat, timah solder. Minyak
pelumas dan R-22 pada bagian tekanan tinggi dapat bercampur dengan
baik tetapi pada bagian tekanan rendah, terutama dievaporator
minyak lalu memisah, karena refrigeran akan menguap sedangkan
minyak tidak ikut menguap. Pada pemakaian temperatur rendah, harus
ditambahkan pemisah minyak (oil separator) untuk mengembalikan
minyak pelumas ke kompresor. Pada evaporator yang direncanakan
dengan baik, tidak akan terjadi kesukaran untuk mengembalikan
minyak pelumas dari evaporator ke kompresor. R-22 mempunyai
kemampuan menyerap air tiga kali lebih besar daripada R-12. Jarang
sekali terjadi pembentukan air di evaporator pada sistem yang
memakai R-22. Ini sebetulnya bukan merupakan keuntungan, karena
didalam sistem harus bersih dari uap. Kebocoran R-22 dapat dicari
dengan halide leak detector, air sabun dan lain-lain.
3.2 Refrigerant -502, C2C1F2/CC1F2-CF3 Azeotrope
Biasa dipakai untuk kompresor Torak dengan satu atau dua
tingkat. Dipakai untuk sistem dengan evaporator bertemperatur
rendah, untuk mengantikan R-22 tetapi juga dipakai pada temperatur
sedang. R-502 mempunyai NBP sebesar -49,8 F (-45,4 oC). R-502
adalah suatu campuran azeotrope dari R-115 (51,2% berat) dan R-22
(48,8% berat ). R-502 mula-mula dipakai pada tahun 1961. Seperti
bahan pendingin dari golongan fluorocarbon yang lain R-502 tidak
beracun, tidak dapat terbakar dan tidak korosif. F-502 mempunyai
banyak sifat unggul dari R-12 dan R-22, antara lain dapat
memberikan kapasitas yang sama kepada sistem seperti dengan R-22
sedangkan temperatur kondensasinya sama dengan sistem yang memakai
R-12. keunggulan R-502 terhadap R-22 :
1. Kapasitasnya 15-25% lebih besar, pada pemakaian temperatur-18
C dan lebih rendah.
2. Kompresor akan bekerja dengan temperatur yang lebih sehingga
dapat memperpanjang daya tahan katup dan lain-lain bagian dari
kompresor.
3. Kepala silinder dari kompresor yang tidak perlu didinginkan
dengan air karena temperaturnya sama dengan komprtesor yang memakai
R-12 sedangkan biasanya diperlukan pada R-22.
4. Temperatur motor dan minyak pelumas tetap rendah, sehingga
minyak pelumas kompresor tetap dapat memberikan pelumas yang baik
karena kekentalannya tetap tidak berubah.
Pada temperatur -18 C, R-502 dapat menyerap air 15 kali lebih
banyak air daripada R-12, yaitu 12 ppm (past per million) dari
berat jika R-502 bercampur dengan air, harus diperhatikan agar
tidak berhubungan dengan : seng, magnesium, alumunium yang
mengandung lebih dari 2% magnesium, timah solder dan timah untuk
penahan kebocoran pada sil (rotasi seal) dari proses engkol, Bahkan
plastik yang dapat dipakai dengan R-22 juga dapat dipakai oleh
R-502 misalnya untuk mengikat kumparan motor listrik di dalam
kompresor hermetik. R-502 dapat bercampur dengan baik dengan minyak
pelumas pada temperatur diatas bahan 82 oC, tetapi dibawah 25 oC
minyak akan memisah dan mengapung diatas bahan pendingin cair.
Sifat ini menyebabkan minyak pelumas dapat ikut ke kondensor di
evaporator minyak pelumas tersebut memindah dari pendingin. harus
diberi alat khusus seperti minyak (oil seperator) untuk mengembali
minyak pelumas kompresor. Kebocoran dapat dicari dengan halide leak
detector, electronic leak detector, air sabun dan lain-lain.
3.3 Amonia R - 717. NH3
Kompresor untuk refrigerant ini biasanya kompresor jenis torak,
banyak dipakai untuk industri, terutama pabrik es yang besar dan
sistem absorpsi. Titik didih -33,3 C pada 1 atmosfir. Tekanan
penguapan 19,6 psig pada 50 F (-50 C). Kalor laten uap 589,3 Btu/Ib
pada titik didihnya. Kalor laten tersebut sangat besar dan
merupakan yang terbesar dari pendingin yang lain. Amonia walaupun
telah sajak lama dipakai, masih merupakan satu-satunya bahan
pendingin selain fluorocarbon yang tetap dipakai hingga saat ini.
Terdiri dari sebuah nitrogen dan tiga unsur hidrogen. Harganya
murah, efesiensinya tinggi, mempunyai kalor laten uap yang terbesar
daripada bahan pendingin yang lain. Amonia dalam keadaan biasa
berwujuk gas yang tidak berwarna, tetapi mudah terbakar , dapat
meledak dan sangat beracun . R-717 mudah terbakar, meledak jika
bercampur dengan udara dalam perbandingan tertentu antara 13-27%
dari volume dan akan lebih berbahaya lagi jika bercampur dengan
oksigen. Amonia sangat beracun dan mempunyai bau yang sangat
merangsang hidung dan tenggorokan. Amonia tidak dibenarkan dipakai
untuk air condotioning untuk hotel, bioskop atau tempat umum yang
banyak orangnya. Jika dalam hal ini kita harus memakai amonia
sebagai bahan pendingin, maka kita harus memakai amonia secara
tidak langsung dengan melalui air atau air garam yang lebih dahulu
didinginka. Ruang untuk kompresor harus dibuat khusus dan
terpisah.
Amonia yang murni tidak korosif terhadap logam yang dipakai pada
sistem refrigerasi. Amonia yang bercampur dengan air akan menjadi
korosif terhadap logam non-ferro, terutama tembaga,kuningan, seng
dan timah. Janganlah memakai logam-logam tersebut pada sistem
dengan amonia. Amonia walaupun mengandung banyak air, tetapi tidak
bereaksi dengan besi dan baja. Amonia lebih ringan daripada minyak
pelumas kompresor. Juga tidak dapat larut ke dalam minyak pelumas
tersebut, maka tidak dapat menyerap minyak dari tempat minyak
kompresor. Karena sukar mengembalikan minyak pelumas dari
evaporator, kita harus menambahkan pemisah minyak (oil separator)
pada saluran tekan dari kompresor. Keluar dielektrik dari amonia
rendah, tidak dapat dipakai dengan kompresor hermetik yang
berhubungan langsung dengan alat-alat listrik. R-1717 dapat mudah
larut dalam air. Pada suhu 0 C, 1 volume air dapat menyeraf 1,148 V
amonia . Tabung amonia dan sistem yang memakai amonia harus dibuat
dari tabung besi atau baja kuat. Kondensornya harus didinginkan
dengan air. Gas amonia lebih ringan dari udara. Jika terjadi
kebocoran amonia, kita lebih aman merebahkan diri dilantai daripada
berdiri. Kebocoran pada sistem dengan amonia dapat diketahui dari
baunya yang sangat merangsang hidung dan tenggorokan. Kebocoran
yang kecil dapat dicari dengan batang belerang (sulfur stick). Jika
ada gas amonia yang bocor, belerang dapat mengeluarkan asap putih
yang tebal. Kebocoran dapat juga dicari dengan memakai air sabun
yang kental. dioleskan pada sekeliling sambungan pipa. Jika ada gas
yang bocor akan terjadi gelembung-gelembung dari air tersebut.
3.4 Carbon Dioxide, R-744, C02
Kompresor yang paling banyak digunakan adalah jenis torak.
Sistem ini biasa dipakai untuk refrigerasi dan air conditioning
yang besar, dimana faktor keamanan diutamakan. Pada 1 atmosfir
titik didih -79 C dan titik beku -57 C, pada suhu tersebut dan
tekanan 1 atmosfir, C02 sudah berwujud padat. Tekanan penguapan
317,5 psig pada 5 F dan tekanan kondensasi 1031 psig pada 86 F.
Tekanan ini sangat tinggi, maka harus menggunakan kompresor yang
kuat, begitu juga pipa-pipa harus kuat pula. Kalor laten uap 116
Btu/Ib pada 5 F.
R-744 merupakan bahan pendingin yang mula-mula dipakai pada
tahun 1884 dengan kompresor torak untuk refrigerasi C02 tidak
berwarna, tidak berbau, tidak beracun, tidak dapat terbakar atau
meledak dan tidak korosif. Karena sifatnya yang aman ini, maka
dahulu R-744 banyak dipakai dikapal laut. Juga untuk air
conditioning di Hotel. RS. bioskop dll. C02 lebih berat daripada
udara. Suhu kritis C02 : 31 C, maka kondensornya tidak dapat
didinginkan dengan C02 adalah tekanan kondensi yang sangat tinggi
dan daya kedua yang diperlukan tiap ton hampir dua kali yang
diperlukan oleh bahan pendingin lain. Pada saat ini C02 tidak
dipakai lagi, hanya masih dapat ditemukan pada mesin yang tua.
Sekarang C02 hanya untuk suhu yang sangat rendah, terutama untuk
pembuatan C02 padat (dry ice). R-744 tidak dapat bercampur dengan
minyak pelumas kompresor, maka tidak dapat mengambil minyak pelunas
kompresor. R-744 juga seperti amonia lebih ringan dari pada minyak
kompresor. Kebocoran dapat dicari dengan air sabun.
3.5 Sulfur Dioxide, R-764, S02
Refrigeran ini banyak dipakai untuk kompresor torak dengan satu
atau dua tingkat. Refrigerant ini diapai khusus dibuat untuk
evaporator dengan suhu rendah, untuk menggantikan R-22 tetapi juga
dapat dipakai pada suhu sedang. Titik didih -10 C pada 1 atmosfir.
Tekanan penguapan 5,9 inch Hg vskum pada 5 F dan tekanan kondensasi
51,8 psig pada 86 F. Tekanan kondensasi ini sangat rendah, maka
dapat dipakai dengan kompresor torak yang direncanakan pada waktu
itu. Kalor uap 172,3 Btu/Ib pada 5 F. S02 dibuat dari pembakaran
belerang, dalam wujud gas dan air tidak berwarna,
tetapi sangat beracun. Tidak dapat terbakar dan tidak dapat
meledak. R-764 sebagai bahan pendingin sekarang sudah tidak dipakai
lagi. hanya masih dapat ditemukan pada mesin-mesin yang sudah tua.
R-764 mula-mula diganti oleh Methyl Chloride yang lebih aman,
kemudian diganti lagi oleh bahan pendingin golongan fluorocarbon
yang lebih baik sampai saat ini. Seperti bahan pendingin yang lain
R-764 dalam keadaan murni, tidak korosif terhadap logam-logam yang
dipakai pada sistem refrigerasi. Apabila bercampur dengan air, So2
dapat membentuk H2So3 dan H2SO4. Kedua asam ini sangat korosif
terhadap logam.
R-764 tidak dapat bercampur dengan minyak pelumas. Saluran isap
harus dibuat miring kompresor. Di dalam pipa buntu saluran hisap
tersebut. Beberapa dengan ammonia dan carbon dioxide. S02 cair
lebih berat daripada minyak pelumas kompresor, sehingga minyak
pelumas akan mengapung diatas bahan pendingin tersebut. Sipaf ini
memudahkan minyak pelumas dialirkan kembali ke kompresor. Ini
merupakan keuntungan dari S02. Kebocoran So2 selain dapat diketahui
dari baunya yang sangat pedas dan tajam, juga dapat dicari dengan
memakai kain lap yang dicelupkan cairan, jika ada kebocoran akan
mengeluarkan asap putih yang tebal.
3.6 Methylchloride, R-40, CH3CL
Kompresor : Torak dan Rotari Pemakaian : Dahulu banyak dipakai
untuk lemari es. Titik didih -23,7C pada 1 atmosfir. Tekanan
penguap 6,5 psig pada 5 F dan tekanan kodensasi 80 psig pada 86 F.
lakor laten uap 180,6 Btu.lb pada 5 F. Walaupun Methylchride
termasuk tidak beracun , tetapi pada konsentrasi (kadar) yang
tinggi dapat memabukan, orang. R-40 dapat terbakan dan meledak jika
bercampur dengan udara pada konsentrasi 8-17% dari volume. Sekarang
R-40 dapat bercampur dengan minyak pelumas kompresor. Kebocoran
dapat dicari air sabun yang dioleskan atau dilumaskan pada
sambungan pipa. Jika memakai halida leak detector harus
berhatri-hati, karena Mthyl choride sedang terbakan berbahanya.
Ruang dimana kebocoran dapat dicari harus mempunyai cukup ventilasi
udara. Bahan pendingin Golongan Halogen, bahan pendingin golongan
fluorocarbon atau halogen banyak sekali macamnya. Bahan pendingin
halogen yaitu yang mengandung unsur : Fluorine, cholorine, iodine
dan bromine. Bahan pendingin tersebut diantaranya yang banyak
dipakai.
3.7 Refrigerant R-11, CC13F Trichloro Monofluora Methane
Kompresor : Sentrifugal yang besar sampai 100 ton lebih
Pemakaian : (0 s/d 20 C) termasuk pada air conditioning yang beasr
dari 200- 2000 ton untuk : kantor hotel, pabrik dll. Juga sebagai
peembersih dan aerosol.
Titik didih 23,8C pada 1 atmosfir, titik didih ini tinggi, maka
tidak dapat dipakai untuk mendinginkan ruangan di bawah 23,8C.
Tekanan penguapan 24 inc Hg vakum pada 5 F dan tekanan kondensasi
hanya 3,5 psig pada 86. Tekanan kondensasi ini rendah sekali. maka
R-11 hanya dapat dipakai untuk kompresor sentrifugal. kalor laten
uap 78,3 Bt/ib
pada titik didih. R-11 juga disebut golongan fluorocarbon yang
lain, sangat stabil, tidak beracun, tidak korosif, tidak dapat
terbakar atau meledak. R-11 dapat melarutkan karet alam, tetapi
tidak bereaksi dengan karet sintetis yang dipakai sebagai gasket.
R-11 juga dipakai sebagai bahan peniup (blowing agent) dalam
pembuatan polystyrene, polyurethane yang keras mupun lunak. R-11
adalah bahan isolator yang baik dan sifat isalator ini masih ada
busa dari polyurethane tersebut. R-11 mempunyai kekuatan
dielektronika yang besar. R-11 juga sering dipakai sebagai bahan
pembersih (cleaning solvents) atau flushing agent. Utuk
membersihkan bagian dalam dari sistem yang banyak airnya dan
lain-lain. R-11 untuk aerosol sering dicampur dengan r-12. untuk
menaikan tekanan R-11 tersebut. Kebocoran dapat dicari dengan
halide leak detector atau electronic leak detector.
3.8 Refrigerant-12, CC12F2 Dchloro Difluoro Methane
Kompresor : Torak, Rotari dan sentrifugal Pemakaian : (-40 s/d
+10C) sangat luas dari lemari es, ice cream cabinet, water cooler
sampai pada refigerasi dan air conditioning yang beasr. R-12 juga
merupakan bahan pendingin yang. Titik didh -21,6F, (-29,8C) pada 1
atmosfir. Tekanan penguapan 11,8 psig pada 5 F (15 C) dan tekanan
kondensasi 93,3 psig pada 86 F (30 C). kalor laten uap 71,74 Btu/ib
pada titik didih. R-12 adalah bahan pendingin yang paling banyak
dipakai untuk lemari es, baik dengan kompresor torak maupun rotari.
Telah diselidiki dan dikembangkan di USA sejak tahun 1931 dan pada
tahun 1940 telah hampir dipakai pada semua lemari es saat ini.
Bahan pendingin R-12 sangat aman, tidak korosif, tidak beracun,
tidak terbakar atau meledak dalam bentuk cair maupun gas, juga bila
beracun dengan udara. R-12 tidak berwarna bahkan transparan (tembus
cahaya), tidak berbau dan tidak ada rasanya pada konsentrasi di
bawah 20% dari volume R-12 tidak berbahaya bagi hewan atau tumbuhan
dan tidak mempengaruhi bau, rasa atau wara air dari makanan yang
disimpan didalamlemari es. R-12 akan tetap dipakai pada suhu
tinggi, sedangkan dan rendah. Juga dapat dipakai untuk kegiatan
komresor : kompresor torak dari 1/12-800 DK, kompresor rotari yang
kecil dan kompresor setrifugar yang besar untuk air conditioning
yang besar.
R-12 akan tetap setabil pada suhu kerja yang rendah maupun yang
tinggi, tidak bereaksi dan tidak korosif terhadap logam yang banyak
dipakai pada lemari es, seperti : Besi tuang, baja, alumunium,
tembaga, kuningan, seng, timah solder. Jika bercampur dengan air
pada suhu tinggi dapat menjadi korosif karena ada asam hologen yang
terbentuk. Apabila kita memakai sistem dengan R-12 janganlah sampai
ada air yang tertinggal dalam sistem R-12 sampai saat ini adalah
bahan pendingin yang terbanyak dipakai , walaupun dalam kekalahan
hal keunggulan. R-12 telah dikalahkan oleh R-22. Keunggulan Ro12
terhadap R-22 :
1. Tekanan kerja dan suka kerja lebih ringan.
2. Bercampur dengan minyak pelumas lebih baik dalam semua
keadaan.
3. Harganya murah.
4. R-12 tidak melarutkan air, tetapi dapat melarutkan
hydrocarbon. alkohol, ether, estr dan ketone, maka R-12 dapat
dipakai sebagai bahan pembersih untuk zat tersebut. R-12 mempunyai
kemampuan melarutkan yang sangat besar, maka kita harus hati-hati
jika memakai bahan untuk paking, gasket, vernis dan beberapa macam
isolasi di dalam kompresor hermetik
R-12 terhadap logam-logam yang mengandung magnesium atau
alumunium yang mengandung lebih dari 2% magnesium harus
dihindarkan. R-12 merusak karet alam, tetapi tidak bereaksi
terhadap karet sintetis seperti : neoprene dan chloroprene. R-12
yang banyak dipakai sebagai penyemprot (propellant) yang bukan
untuk makanan. Karena tekanan R-12 sangat tinggi umumnya dicampur
dengan R-11 untuk menurunkan tekanan. Salah satu sifat yang khusus
dari R-12 yaitu pada suhu 20-80 F, mempunyai suhu dalam derajat
Fahrenheit dan tekanan dalam psig yang hampir sama besarnya. Dapat
dilihat pada daftar suhu dan tekan bahan pendingin R-12. Misalnya
R-12 70 F mempunyai tekanan 70,1 psig. R-12 mempunyai kekuyatan
dielektrik yang besar, hampir sama dengan -13, maka dapat dipakai
untuk kompresor hermetik tanpa menimbulkan bahaya atau
kesukaran.
Kelebihan R-12 yang dapat bercampur dengan minyak pelumas dalam
semua keadaan tidak saja mempergunakan mengalirkan minyak pelumas
kembali ke kompresor, tetapi juga dapat menaikan efesiensi dan
kapasitas sistem. Evaporator dan kondensator akan bebas dari minyak
pelumas yang dapat mengurangi kemampuan perpindahan darikedua alat
tersebut. R-12 masih dapat bercampur dengan minyak pelumas sampai
suhu -90 F (-68 C). Dibawah suhu tersebut minyak pelumas akan mulai
memisah. Minyak pelumas lebih ringan dari pada bahan pendingin,
maka minyak akan mengumpul pada bagian atas dari bahan pendingin,
maka minyak akan mengumpul pada bagian atas dari bahan pendingin
cair tersebut. R-12 apabila bercampur dengan api yang sedang
terbakar atau pemanas listrik yang sedang bekerja, dapat membentuk
suhu gas yang sangat beracun. Kebocoran dapat dicari dengan halide
leak detector, electrinic leak detector, air sabun.
3.9 Refrigerant-13, CCIIF3 Chloro Trifluoro Methane
Kompresor : Torak pada sistem cacade Pemakaian : (-100 s/d -60
C) untuk suhu yang sangat rendah, dilaboratorium untuk pekerjaan
yang khusus. Titik didih -114,6F (-18,4 C) pada 1 atmosfir. Tekanan
penguapan 177,1 psig pada 5 F dan tekanan kondensasi 545,6 psig
pada 84 F. Suhu kritis 84 F dan tekanan 1 atm, maka suhu kondensor
tidak boleh melebihi 29 C. kalor laten uap 63,85 Btu/ib pada titik
didih. R-13 dipakai pada tahun 1945. diketahui untuk pemakaian pada
suhu sangat reendah sampai -100 C, biasanya pada tingkat terendah
dari dua atau tiga tingkat sisten cascade dari 1/2 sampai 100 DK.
R-13 dipakai untuk mengantikan R-22 atau R-502 pada pemakaian suhu
yang sangat rendah. R-13 dipakai dengan kompresor torak, biasanya
dalam sistem cascade yang kondensornya didinginkan oleh sistem lain
dengan R-22 R-12 atau R-502. Pemakaian R-13 memerlukan pengawasan
yang sangat cermat, karena pada suhu rendah tegangan penyusutan
dari logam yang dipakai di evaporator sangat besar. Pelumasan
tersebut sukar sekali dikembalikan ke kompresar. Kita harus memakai
oil separator untuk mencegah pelumas mengalir ke evaporator. R-13
adalah bahan pendinginan yang aman. Kebocoran dapat dicari dengan
halide leak detector, electronic detector dan lain-lain.
3.10 Refrigerant -113, C2C13F3 Trichloro Trifluoro Ethane
Kompresor : Setrifugal Pemakaian : (0 s/d 20 C) untuk AC yang
kecil dan sedang. Juga banyak dipakai sebagai bahan pembersih
(solvent). Titik didih 117,6 F (47,6 C) pada 1 atm. tekanan
penguapan 27,9 inc vakum 5F tekanan sangat rendah dan masih dalam
keadaan vakum. Kalor laten uap 63,12 Btu/Ib pada titik didih.
Karena tekanan kerja yang sangat rendah dan pergerakan torak yang
besar, maka R-113 hanya dapat dipakai dengan kompresor sntrifugal
sampai empat tingkat atau lebih, terutama pada sistem air
conditioning yang tidak terlalu besar. R-113 mempunyai kekuatan
elektrik yang bresar, sama seperti R-11. Sering dipakai sebagai
bahan pembersih (cleaning silbent). R-113 yang dicampur dengan lain
bahan pembersih, seperti alkohol, acetone atao methylene. Freon TF
dapat untuk membersihkan : minyak, gemuk dan lain-lain kotoran pada
benda, tanpa membuat bahaya pada bagian logam atau plastik dari
benda tersebut. Karena sifatnya yang stabil dan titik didih yang
tinggi 47,6 C, maka freon TF mudah disimpan dan dapat dipakai
berulang-ulang. Pada suhu rendah freon TF mudah disimpan dan dapat
dipakai berulang-ulang. Pada suhu rendah freon silvent juga dapat
dipakai untuk mengeringkan air pada bagian-bagian yang suhu
dikeringkan. Dengan memasukkan freon solvent ke dalam satu
komponen, misalnya evaporator. Air di dalam komponen tersebut dapat
dikeringkan atau dilarutkan oleh solvent tersebut. Kebocoran dapat
dicari dengan halide leak cetector atau electronic leak detactor,
tetapi bahan pendingin di dalam sistem tekanannya dapat naik sampai
40 psig.
3.11 Refrigerant -114, 2C12F4 Trichloro Trifluoro Ethane
Kompresor : Rotari yang kecil pada lemari es untuk rumah tangga
dan sentrifugal yang besar sampai 100 ton Pemakaian : (-20 s/d +20
0C) mula-mula dipakai pada lemari es dengan kompresor rotari,
tetapi sekarang terutama dipihak pada kompresor sentrifugal yang
besar untuk air conditioning. Titik didih 38,8 0F (3,8 0F) pada 1
atm. Tekanan penguapan 16,2 inc Hg vakum pada 5 F dan tekanan
kondensasi 21,6 psig pada 86 F. Kalor laten uap 59 Btu/Ib pada
titik didih. R-114 dipakai dengan kompresor sentrifugal untuk AC
yang benar-benar. Juga dipakai dengan kompresor rotari untuk lemari
es dan pendingin air (water cooler).
R-114 telah mulai dipakai pada tahun 1935. Merupakan bahan
pendingin yang aman, sama seperti bahan pendingin yang lain dari
golongan fluorocarbon. Tidak berwarna, tidak dapat meledak tidak
korosif meskipun berhubungan dengan air. Pada aerosol R-114 dapat
langsung dipakai atau dicampur dengan R-12, terutama dipakai dalam
bidang kosmetik. R-114 sangat stabil, tidak ada baunya dan tidak
memberikan efek sampingan jika dipakai dan mengenai kulit kita.
R-114 dapat bercampur dengan minyak pelumas kompresor pada sisi
tekanan tinggi, tetapi pada isi tekanan rendah, terutama
dievaporator minyak pelumas memisah, sama seperti R-22. Kebocoran
dapat dicari dengan halide leak ditector, electronic leak detector
dan lain-lain.
3.12 Refrigerant -500, CC1C2F2/CH3 - CHF2 Azeotrope
Kompresor : Torak Pemakaian : Untuk memperbanyak model dan room
AC yang kecil dan sedang, juga lemari es untuk daerah yang memakai
listrik 50 hertz. Titik didih -28,3 F (-33,5 C) pada 1 atm. Tekanan
penguapan 16,4 psig pada 5 F dan tekanan kondesasi 112,9 psig pada
86 F. Kalor laten uap 88,5 Btu/Ib pada titik didih. R-500 adalah
suatu campuraan azeotrope dari R-12 (73,8% dari berat) dan R-152 A
difluoro Ethane (26,2% dari berat). R-500 juga disebut carrene-7,
pada umumnya hanya dipakai untuk mesin-mesin refrigerasi buatan
Carrier. Seperti bahan pendingin golongan fluorocarbon yang lain,
R-500 tidak dapat terbakar , tidak beracun dan stabil. R-500
mempunyai daya campur sama dengan R-12. Keuntungan R-500 terhadap
R-12 :
1. Jika dipakai dengan mesi yang sama, dapat memberikan
kapasitas 18% lebih besar
2. 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.
Pergerakan torak yang diperlukan lebih besar dari pada R-22
tetapi lebih kecil daripada R-12, Jika dipakai dengan mesin yang
sama dan untuk tujuan yang sama, R-500 dapat memberikan 18% lebih
besar daripada aR-12 suatu uni dengan R-12 yang kapasitasnya hendak
dinaikan 18%, kita dapat mengusahakan dengan hanya menukar bahan
pendingin saja dengan R-500.
Jumlah putaran motor listrik berbanding lurus dengan besarnya
frekwensi. Motor listrik 60 Hz yang bekerja didaerah 50 Hz, jumlah
putaranya hanya tinggal 5/6 bagian danpergerakan toraknya juga
berkurang 18 %. Kompresor hermetik 60 Hz dengan R-12, akan
memberikan kapasitas yang sama jika dipakai untuk daerah 50 Hz
dengan R-50 daya listrik yang diperlukan juga hampir sama. R-50
mempunyai kemampuan menyerap air yang sangat besar. Apabila hendak
diisi dengan R-500, sebelumnya sistem harus dibuat vakum dengan
pompa vakum yang khusus, agar semua air dan uap dapat dikeluarkan.
Selain itu sistem juga harus memakai pengering (drier) untuk
menyerap sisa air yang masih tertinggal di dalam sistem. Mengisi
sistem lemari es dengan R-500 tekanan tinggi dan sisi tekanan
rendah lebih tinggi. Kebocoran dapat dicari dengan halide leak
detector, electronic leak deterctor, air sabun atau zat warna dan
lain-lain.
3.13 Refrigerant -503, CHF/CC1F3 Azeotrope
Kompresor :Torak pada sistem cascade Pemakaian : (-87 s/d -90 C)
untuk suhu sangat rendah dengan sistem cascade. Titik didih -127,6
F (-88,7 C) pada 1 atm. Suhu penguapan ini sangat rendah, lebih
rendah dari R-13 maupun R-13 (CHF3). tekanan penguapan 249,3 psig
pada 5 F suhu kritis 67,1 F (19,5 C) dan tekanan kritis 592,3 psig.
kalor laten uap 77,15 Btu/Ib pada titik didih. R-503 adalah satuan
campuran azeotrope dari R-13 (59,9% dari berat) dan R-23 (40,1%
dari berat). R-503 mempunyai titik didih yang lebih rendah dan
kapasitas yang lebih tinggi daripada R-13. R-503 hampir meyerupai
ethylene, tetapi tidak mudah terbakar, bahan pendingin R-503
dipakai untuk suhu yang sangat rendah pada sistem cascade dengan
R-12, R-22 atau R-502. Pada sistem cascade dipakai pada tingkat
terendah. Sampai suhu 90 C). Pada suhu rendah R-503 mempunyai
kemampuan untuk menyerap kemampuan untuk menyerap lebih banyak
daripada bahan pendingin yang lain. Kita harus ingat bahwa pada
suhu rendah memerlukan sistem-sistem yang betul-betul kering. Air
yang tidak larut dengan bahan pendingin akan membeku menjadi es
pada waktu melalui alat mengatur bahan pendingin dari sistem. Pada
suhu rendah minyak pelumas tidak dapat ikut bersirkulasi dengan oil
separator atau alat lain untuk mengembalikan minyak pelumas ke
kompresor. Kebocoran dapat dicari dengan halide leak detector atau
electrinic leak detector.
4. Klasifikasi Refrigeran
Menurut sifat penyerapan dan ekspansi panas yang dapat
dilakukannya maka refrigeran dapat di bagi menjadi 2 kelasifikasi
yaitu :
Refrigeran Kelas 1 :
Refrigeran yang termasuk dalam kelasifikasi ini adalah
refrigeran yang dapat memberikan efek pendinginan dengan menyerap
pansa laten dari substansi yang didinginkan. Refrigeran yang
termasuk dalam kelas ini ada beberapa jenis yang diperlihatkan
dalam tabel 4. Refrigeran ini banyak digunakan pada unit
refrigerasi kompresi uap.
Refrigeran Kelas 2 :
Refrigeran yang termasuk dalam klasifikasi ini adalah refrigeran
yang hanya dapat menyerap panas sensibel dari substansi yang
didinginkannya. Yang termasuk dalam kelasifikasi ini antara lain :
udara, cairan calsium klorida , cairan sodium klorida dan
alkohol.
Tabel 4. Karakteristik Refrigeran Kelas 1
Jenis Refrigeran
Titik penguapan
Dalam oF
Panas laten
penguapan BTU/lb
sulfur Dioksida
14
172,3
Metil klorida
- 10,6
177,8
Ethil Klorida
55,6
177,0
amonia
-28,0
554,7
Carbon Dioksida
-110,5
116,0
Isobutan
10,0
173,5
CFC - 11
74,8
78,31
CFC - 12
-21,7
71,04
CFC - 13
-114,6
63,85
CFC - 21
48,0
104,15
HCFC - 22
-41,4
100,15
CFC - 113
117,6
63,12
CFC - 114
38,4
58,53
CFC - 115
-37,7
54,1
HCFC - 502
-50,1
76,46
Tabel 5. Karakteristik CFC, HFC dan HC Refrigeran
Jenis
Suhu
uap 0C
Tekanan Uap
Bar (550C)
Tekanan Uap
Bar (-250C)
Enthalpi
KJ/kg
CFC-12
- 29,8
13,7
1,24
120,9
HFC-134a
- 26,2
14,8
1,06
153
HCFC22
- 40,7
-
-
159,8
HC-600
- 0,5
5,6
0,36
306
HC-600a
- 11,7
7,8
0,59
209,6
HC-290
- 42,1
19,1
2,0
290
C. Rangkuman
Proses pendinginan atau refrigerasi pada hakekatnya merupakan
proses pemindahan energi panas yang terkandung di dalam ruangan
tersebut. Sesuai dengan hukum kekekalan energi maka kita tidak
dapat menghilangkan energi tetapi hanya dapat memindahkannya dari
satu substansi ke substansi lainnya. Untuk keperluan pemindahan
energy panas ruang, dibutuhkan suatu fluida penukar kalor.
Refrigeran adalah fluida kerja yang digunakan pada sistem
pendingin. Fluida tersebut dapat berubah wujud dari fasa cair ke
fasa gas dengan cara menyerap kalor dan berubah wujud dari fasa gas
ke fasa cair dengan cara melepas kalor.
Secara International, refrigeran diidentifikasi dengan huruf R,
diikuti dengan suatu urutan angka yang menunjukkan komposisi dari
refrigerant Pengertian Refrigeran
Contoh-contoh Refrigeran
CFC contoh R-12
HFC contoh R-134a
HIDROCARBON contoh propane
Syarat-syarat Refrigeran
Tidak beracun, tidak berwarna, tidak berbau dalam semua
keadaan
Tidak dapat terbakar atau meledak sendiri, juga bila dicampur
dengan udara, minyak pelumas dan sebagainya
Tidak korosif terhadap logam yang banyak dipakai pada sistem
refrigerasi dan air conditioning
Dapat bercampur dengan minyak pelumas kompresor tetapi tidak
mempengaruhi atau merusak minyak pelumas tersebut
Mempunyai struktur kimia yang stabil, tidak boleh terurai setiap
kali dimampatkan, diembunkan dan diuapkan
Mempunyai titik didih yang rendah. Harus lebih rendah daripada
suhu evaporator yang direncanakan
Mempunyai tekanan kondensasi yang rendah. Tekanan kondensasi
yang tinggi memerlukan kompresor yang besar dan kuat, juga
pipa-pipanya harus kuat dan kemungkinan bocor besar
Mempunyai kalor laten uap yang besar, agar jumlah panas yang
diambil oleh evaporator dari ruangan jadi besar
Apabila terjadi kebocoran mudah diketahui dengan alat-alat yang
sederhana
Harganya murah atau terjangkau
Macam-macam Refrigeran
R-11
R-1
R-134a
R-22
R-502
Hingga saat ini dukungan peraturan internasional yang telah
diratifikasi oleh banyak negara di dunia yang melarang dan
membatasi penggunaan bahan pendingin sintetik kelompok CFC, HCFC
dan HFC adalah :
1. Konvensi Wina
2. Montreal Protokol
3. Kyoto Protokol
Karakteristik Dari Berbagai Refrigeran
Menurut sifat penyerapan dan ekspansi panas yang dapat
dilakukannya maka refrigeran dapat di bagi menjadi 2 kelasifikasi
yaitu : Refrigeran Kelas 1 dan Refrigeran Kelas 2 :
Keuntungan Dari Berbagai Macam Refrigeran Yang Umum Dipakai
Ammonia
Mempunyai panas laten yang tinggi
R-12
Bercampur dengan minyak pelumas
Tekanan kerja dan suhu kerja rendah
R-22
R-22 tidak korosif terhadap logam
R-22 menyerap air tiga kali lebih besar
R-502
1. Kapasitasnya 15-25 % lebih besar, pada pemakaian suhu -18 oc
dan lebih rendah
2. Suhu motor dan minyak pelumas tetap rendah, sehingga minyak
pelumas kompresor tetap dapat memberikan pelumasan dengan baik,
karena kekentalannya tetap tidak berubah.
D. Tes Formatif 2
1. Jelaskan fungsi refrigerant pada system refrigerasi kompresi
uap
2. Sebutkan 5 syarat refrigeran yang dapat digunakan dalam
sistem refrigerasi?
3. Bagaimana cara menentukan/penamaan refrigerant
4. Tuliskan jenis refrigerant dan kode warna tabung yang
digunakan
5. Apa yang dimaksud dengan NBP pada refrigerant, dan apa
pentingnya
6. Sebutkan refrigerant alternative pengganti CFC atau HCFC,
yang ramah lingkungan.
7. Sebutkan refrigeran yang termasuk dalam golongan CFC
Jawaban
1. Refrigeran adalah suatu zat yang berfungsi sebagai media
pendingin dengan menyerap panas dari benda atau bahan lain sehingga
mudah berubah wujudnya dari cair menjadi gas dan membuang panas ke
benda atau bahan lain sehingga mudah berubah wujudnya dari gas
menjadi cair.
2. Syarat refrigeran yang dapat digunakan dalam sistem
refrigerasi
Tekanan penguapan harus cukup tinggi.
Refrigeran hendaknya stabil dan tidak bereaksi dengan material
yang dipakai, jadi juga tidak menyebabkan korosi.
Refrigeran tidak boleh beracun dan berbau merangsang.
Refrigeran tidak boleh mudah terbakar dan mudah meledak.
Harganya Terjangkau dan mudah didapat
3. Secara internasional, refrigeran diidentifikasikan dengan
nama Refrigerant atau R kemudian diikuti dengan suatu urutan angka
yang menunjukkan komposisi dari refrigeran. Untuk refrigeran
halokarbon jenuh, rumus kimianya : CmHnFpClq dimana besaran m, n,
p, dan q akan memenuhi persamaan (n+p+q)=2(m+1) dan refrigerannya
akan disebut sebagai : R(m-1)(n+1)(p)
4.
REFRIGERAN
WARNA TABUNG
R-11
Jingga
R-12
Putih
R-13
Biru muda dengan strip biru tua
R-22
Hijau
R-113
Ungu tua
R-114
Biru tua
R-500
Kuning
R-502
Ungu muda
R-503
Biru hijau
R-717
Perak
R-764
Hitam
5. NBP adalah Normal Boiling Point yaitu titik didih pada 1 atm,
Semakin tinggi NBP-nya semakin banyak atom khlor, maka semakin
banyak atom klor semakin tidak ramah lingkungan karena merusak
lapisan ozon.namun jika NBP semakin rendah maka suhu yang
dihasilkan akan semakin dingin.
6. Refrigerant alternative pengganti CFC atau HCFC, yang ramah
lingkungan yaitu HFC (hidrofluorokarbon) dan HC (hidrokarbon) serta
carbondioksida. Berdasarkan rekomendasi MMF terdapat HCFC-22( R22)
dan HFC-134a (R134a) dan HC-600a
7. Refrigeran yang termasuk dalam golongan CFC : R11, R12, R113,
R114, R115
BAB III
EVALUASI
Jawablah soal-soal di bawah ini dengan tepat!
1. Sebuah tangki yang mempunyai luas penampang alas 12 m2 diisi
dengan air seberat 176.526 N. Hitunglah tekanan pada alat tangki
tersebut?
2. Tekanan normal atmosfir pada permukaan air laut adalah ..
atm
3. Tekanan terukur sebuah kondensor 850 kPa, hitunglah tekanan
absolut.
4. Berapa derajat celcius 60oF
5. Berapa derajat Fahrenheit 60oC
6. Apa yang dimaksud perpindahan kalor secara konduksi?
7. Apa yang dimaksud kalor laten?
8. Apa yang dimaksud dengan kalor sensibel Jelaskan defenisi
suhu? Suhu atau temperature adalah derajat panas atau dinginnya
suatu benda
9. Jelaskan titik cair es dan titik didih air pada tekanan
atmosfir dengan menggunakan skala termometer celcius.
10. Pada temperature berapakah air membeku dan mendidih dalam
skala Kelvin
11. Komponen sistem refrigerasi yang digunakan untuk membuang
panas refrigerant ke media pendinginan ialah
12. Kondisi refrigerant ketika melewati kompresor adalah
13. Wujud refrigerant setelah melewati kondensor adalah
14. Jelaskan fungsi refrigerant pada system refrigerasi kompresi
uap
15. Sebutkan 5 syarat refrigeran yang dapat digunakan dalam
sistem refrigerasi?
16. Bagaimana cara menentukan/penamaan refrigerant
17. Tuliskan jenis refrigerant dan kode warna tabung yang
digunakan
18. Apa yang dimaksud dengan NBP pada refrigerant, dan apa
pentingnya
19. Sebutkan refrigerant alternative pengganti CFC atau HCFC,
yang ramah lingkungan.
20. Sebutkan refrigeran yang termasuk dalam golongan CFC
Jawaban
1. Penyelesaian
P =
P = =
23456 N/m atau Pascal
2. mm Hg = 133,32 Pa
3. P absolut = P terukur + P atmosfir
= 950 kPa + 100 kPa
= 950 kPa absolut
4. 15,56 oC
5. 140 oF
6. Perpindahan melalui zat tanpa disertai perpindahan
partikel-partikel zat tersebut
7. Kalor latent adalah kalor yang diperlukan untuk merubah phasa
air menjadi uap atau sebaliknya pada tanpa merubah suhu
8. Kalor sensible adalah kalor yang menyebabkan naiknya suatu
zat kalor sensible dapat diukur dengan satuan ( joule, kalori, BTU
)
9. Pada skala termometer celcius, temperatur/suhu titik cair es
adalah 0oC dan titik didih air pada tekanan atmosfir adalah
100oC.
10. Titik beku air 2730K dan 3730K
11. Kondenser
12. Terjadi perubahan temperatur, tapi tekananya naik
13. Cair
14. Refrigeran adalah suatu zat yang berfungsi sebagai media
pendingin dengan menyerap panas dari benda atau bahan lain sehingga
mudah berubah wujudnya dari cair menjadi gas dan membuang panas ke
benda atau bahan lain sehingga mudah berubah wujudnya dari gas
menjadi cair.
15. Syarat refrigeran yang dapat digunakan dalam sistem
refrigerasi
Tekanan penguapan harus cukup tinggi.
Refrigeran hendaknya stabil dan tidak bereaksi dengan material
yang dipakai, jadi juga tidak menyebabkan korosi.
Refrigeran tidak boleh beracun dan berbau merangsang.
Refrigeran tidak boleh mudah terbakar dan mudah meledak.
Harganya Terjangkau dan mudah didapat
16. Secara internasional, refrigeran diidentifikasikan dengan
nama Refrigerant atau R kemudian diikuti dengan suatu urutan angka
yang menunjukkan komposisi dari refrigeran. Untuk refrigeran
halokarbon jenuh, rumus kimianya : CmHnFpClq dimana besaran m, n,
p, dan q akan memenuhi persamaan (n+p+q)=2(m+1) dan refrigerannya
akan disebut sebagai : R(m-1)(n+1)(p)
17.
REFRIGERAN
WARNA TABUNG
R-11
Jingga
R-12
Putih
R-13
Biru muda dengan strip biru tua
R-22
Hijau
R-113
Ungu tua
R-114
Biru tua
R-500
Kuning
R-502
Ungu muda
R-503
Biru hijau
R-717
Perak
R-764
Hitam
18. NBP adalah Normal Boiling Point yaitu titik didih pada 1
atm, Semakin tinggi NBP-nya semakin banyak atom khlor, maka semakin
banyak atom klor semakin tidak ramah lingkungan karena merusak
lapisan ozon.namun jika NBP semakin rendah maka suhu yang
dihasilkan akan semakin dingin.
19. Refrigerant alternative pengganti CFC atau HCFC, yang ramah
lingkungan yaitu HFC (hidrofluorokarbon) dan HC (hidrokarbon) serta
carbondioksida. Berdasarkan rekomendasi MMF terdapat HCFC-22( R22)
dan HFC-134a (R134a) dan HC-600a
20. Refrigeran yang termasuk dalam golongan CFC : R11, R12,
R113, R114, R115
Kategori Kelulusan:
70 s.d. 79 : memenuhi kriteria minimal dengan bimbingan
80 s.d. 89 : memenuhi kriteria minimal tanpa bimbingan
90 s.d. 100 : di atas minimal tanpa bimbingan
BAB IV
PENUTUP
Siswa yang telah mencapai syarat kelulusan minimal dapat
melanjutkan ke modul berikutnya. Sebaliknya bila siswa dinyatakan
tidak lulus, maka siswa tersebut harus mengulang modul ini dan
tidak diperkenankan untuk mengambil modul selanjutnya.
DAFTAR PUSTAKA
Hasan, Syamsuri dkk. (2006). Sistem Refrigerasi dan Tata Udara
Jilid 1. Jakarta : Depdiknas
Hasan, Syamsuri dkk. (2006). Sistem Refrigerasi dan Tata Udara
Jilid 2. Jakarta : Depdiknas
Hermawan M, Windy (2009). Panduan Praktikum Instalasi Sistem
Refrigerasi. Polban: Bandung
Lukitobudi Arda, (2012) Dasar Refrigerasi, Polban: Bandung
Suryatman Ade, (2011), Buku I Bahan Ajar Sistem dan Peralatan
RHVAC, Polban: Bandung
Tersedia di : http://hvactutorial.wordpress.com/basic-hvacr
(diunduh pada tanggal 7 April 2013 jam 13.00)
Tersedia di : http://kuznadi.wordpress.com/2010/06/05/
menggunakan -peralatan-refrigerasi/ (diunduh pada tanggal 7 April
2013 jam 13.00
Tersedia di : http://refrigeranramahlingkungan.blogspot.com/
(diunduh pada tanggal 7 April 2013 jam 13.00)
Tersedia di
:http://www.refrigerants.com/refrigerants.aspx(diunduh pada tanggal
7 April 2013 jam 13.00)
Tersedia di :http://teachintegration.wordpress.com/hvac
forum/basic/thermostatic-expansion-valve/ (diunduh pada tanggal 1
April 2013 jam 13.00)
Tersedia di : http://yefrichan.wordpress.com/2011/04/29/
pengertian- panaspanas-sensibel- dan-panas-laten/ (diunduh pada
tanggal 7 April 2013 jam 13.00)