22 Modul Teknik Pendingin 2013 PDF

Preview

Summary

MODUL PLPG TEKNIK PENDINGIN KONSORSIUM SERTIFIKASI GURU 2013 KATA PENGANTAR Puji serta syukur kami panjatkan kepada Illahi Robbi yang telah memberikan kekuatan dan kelapangan kepada kami, sehingga kami mampu menyusun buku ajar ini. Buku ajar ini berisi tentang pengetahuan teknik pendingin yang melip...

Description

MODUL PLPG

TEKNIK PENDINGIN

KONSORSIUM SERTIFIKASI GURU 2013

KATA PENGANTAR

Puji serta syukur kami panjatkan kepada Illahi Robbi yang telah memberikan kekuatan dan kelapangan kepada kami, sehingga kami mampu menyusun buku ajar ini. Buku ajar ini berisi tentang pengetahuan teknik pendingin yang meliputi: dasar-dasar refrigerasi dan tata udara, komponen utama refrigerasi dan tata udara, refrigeran dan minyak pelumas, sistem kompresi uap, psychrometric, estimasi beban pendingin, sistem air conditioning, dan peralatan kerja refrigerasi dan tata udara. Buku ajar tentang teknik pendingin yang diperlukan di Indonesia masih langka, apalagi yang ditulis dalam bahasa Indonesia lebih sukar lagi mendapatkannya. Berdasarkan hal tersebut penulis menyusun buku ajar tentang teknik pendingin guna menambah perbendaharaan buku tentang teknik pendingin dalam bahasa Indonesia. Buku ajar ini dipersiapkan dalam waktu yang relatif singkat dan juga karena keterbatasan pada kemampuan dan pengalaman yang dimiliki penulis, sehingga isi buku ini masih jauh dari baik dan sempurna. Namun demikian penulis telah berusaha sekuat tenaga agar dapat menyajikan sesuatu yang kiranya cukup memadai untuk dibaca. Besar harapan penulis agar buku ini dapat menambah pengetahuan, meningkatkan kecerdasan dan memperdalam kepandaian kita dalam bidang teknik pendingin. Kepada semua pihak yang telah memberikan dorongan dan bantuan sehingga buku ini dapat tersusun dengan rapih, penulis mengucapkan terima kasih sebesarbesarnya. Segala saran dan kritik demi kesempurnaan buku ini akan penulis terima dengan senang hati.

Jakarta , 27 April 2013 Penulis,

Ega Taqwali Berman

ii

DAFTAR ISI

Halaman

KATA PENGANTAR

ii

DAFTAR ISI

iii

DAFTAR GAMBAR

x

DAFTAR TABEL

xiv

DAFTAR LAMPIRAN

xv

BAB I DASAR-DASAR REFRIGERASI DAN TATA UDARA

1

A. Kalor

1

B. Zat (Benda)

4

C. Gaya (Force)

5

D. Tekanan

5

1.

Tekanan Atmosfir

5

2.

Tekanan Manometer (Pengukuran)

6

3.

Tekanan Absolut

6

4.

Hubungan Suhu dan Tekanan

7

E. Kerja (Work)

7

F. Daya

8

G. Hukum konservasi energi

8

H. Jumlah panas

8

I.

Panas jenis

9

J.

Humidity (Kelembaban)

9

K. Hubungan temperatur-volume pada tekanan konstan

10

L. Hukum Charles untuk proses tekanan konstan

11

M. Hubungan tekanan-volume pada temperatur konstan

12

N. Hubungan tekanan-temperatur pada volume konstan

13

O. Hukum Charles untuk proses volume konstan

14

P. Hukum Gas Umum

15 iii

Q. Gas ideal atau gas sempurna

16

R. Proses-proses untuk gas ideal

16

1.

Proses volume konstan

17

2.

Proses tekanan konstan

18

3.

Proses temperatur konstan

18

4.

Proses adiabatik

18

5.

Proses politropik

20

6.

Hubungan PVT selama proses adiabatik

21

S. Titik didih

21

T. Temperatur jenuh

22

U. Uap Jenuh

22

V. Uap panas lanjut dan Cairan dingin lanjut

23

W. Pengaruh tekanan pada temperatur jenuh

24

BAB II KOMPONEN UTAMA REFRIGERASI DAN TATA UDARA A. Kompresor 1.

2.

27

Jenis kompresor berdasarkan letak motornya

27

a. Kompresor open type

27

b. Kompresor semi hermetic

29

c. Kompresor hermetic

30

Jenis kompresor berdasarkan cara kerjanya

30

a. Kompresor Reciprocating (Torak)

30

b. Kompresor rotary centrifugal

31

c. Kompresor helical-rotary screw

33

d. Kompresor scroll

34

B. Kondensor 1.

2.

3.

27

35

Air Cooled Condenser

36

a. Remote condenser

37

b. Condensing unit

38

Water Cooled Condenser

39

a. Shell and Tubes Condenser

40

b. Shell and Coil Condenser

41

c. Tubes in Tube Condenser

41

Evaporative Condenser

42 iv

C. Evaporator 1.

2.

3.

4.

5.

44

Jenis evaporator berdasarkan konstruksinya

44

a. Bare tube evaporator

44

b. Finned tube evaporator

44

c. Plate surface evaporator

45

Jenis evaporator berdasarkan metoda pemasokan refrigerannya

45

a. Dry expansion evaporator

45

b. Flooded evaporator

46

Jenis evaporator berdasarkan sirkulasi udaranya

47

a. Natural convection evaporator

47

b. Forced convection evaporator

47

Jenis evaporator berdasarkan fluida yang didinginkan

48

a. Air cooling evaporator

48

b. Liquid chilling evaporator

48

1) Double pipe cooler (tube in tube cooler)

48

2) Baudelot cooler (falling film surface)

49

3) Shell and coil evaporator

49

4) Shell and tube evaporator

49

Jenis evaporator berdasarkan sistem kontak refrigerannya

50

a. Direct system

50

b. Indirect system

50

D. Alat ekspansi

50

1. Keran ekspansi yang diputar dengan tangan (manual)

51

2. Keran pelampung sisi tekanan rendah

52

3. Keran pelampung sisi tekanan tinggi

53

4. Keran ekspansi otomatis

54

5. Keran ekspansi thermotatis

55

6. Pipa kapiler

56

BAB III REFRIGERAN DAN MINYAK PELUMAS

57

A. Definisi Refrigeran

57

B. Jenis-jenis Refrigeran

59

1.

Refrigerant R-11, CC13F, Trichloro Monofluora Methane

59

2.

Refrigerant R-12, CL2F2 Dichloro Difluoro Methane

59

v

3.

Refrigerant R-22, CHCLF2 Chloro Difluoro Methane

61

4.

Refrigerant R-113, C2Cl2F3, Trichloro Trifluoro Ethane

62

5.

Refrigerant R-114 C2Cl2F4, Dichloro Tetrafluoro Ethane

62

6.

Refrigerant R-500, CCL2F2/CH3-CHF2 Azeotrope

63

7.

Refrigerant R-502, ChCLF2/CClF2-CF3 Azeotrope

64

8.

Amonia R-717. NH3

65

9.

Carbon Dioxide, R-744, CO2

66

10. Sulfur Dioxide, R-764, SO2

67

11. Methylchloride, R-40, CH3CL

67

C. Minyak Pelumas

68

D. Kekentalan (Viscosity) Minyak Pelumas

69

BAB IV SISTEM KOMPRESI UAP

71

A. Siklus kompresi uap

71

B. Model siklus kompresi uap

72

C. Diagram tekanan-entalpi

73

D. Proses pendinginan

75

1.

Proses ekspansi

76

2.

Proses evaporasi

77

3.

Proses kompresi

77

4.

Proses kondensasi

77

E. Pengaruh superheating refrigeran uap pada siklus refrigerasi

78

F. Pengaruh subcooling refrigerant cair pada siklus refrigerasi

80

BAB V PSYCHROMETRIC

83

A. Definisi Psychrometric

83

B. Letak Garis dan Skala Pada Grafik

85

C. Hubungan antara Bagian-bagian Psychrometric

87

D. Penggunaan Praktis Kandungan Uap Air (Humidity)

96

1.

Pengkondisian Udara Di Musim Dingin

96

2.

Pengkondisian Udara Di Musin Panas

98

3.

Kondensasi atau Pengembunan Di Musim Dingin

99

E. Aplikasi Term Pengembunan/Kondensasi Secara Praktis

vi

100

BAB VI ESTIMASI BEBAN PENDINGINAN

103

A. Macam-macam beban pendinginan

103

B. Waktu operasi (equipment running time)

103

C. Perhitungan beban pendinginan

105

1.

Beban panas dari dinding (the wall gain load)

105

2.

Beban panas dari pertukaran udara (the air change load)

105

3.

Beban panas dari produk

106

4.

Beban panas dari alat-alat (beban tambahan)

107

D. Faktor perpindahan panas melalui dinding (wall gain load)

107

E. Menentukan harga faktor U (determination of the U faktor)

108

F. Perbedaan temperatur diantara dinding ruangan pendingin

111

G. Perbedaan temperatur diantara lantai dan langit-langit

111

H. Pengaruh radiasi matahari

112

I.

Perhitungan beban panas dari dinding

112

J.

Perhitungan beban panas dari udara

115

K. Perhitungan beban panas dari produk

117

L. Faktor pendinginan mula (chilling rate faktor)

119

M. Panas respirasi

120

N. Beban panas dari pembungkus produk

121

O. Perhitungan beban tambahan (miscellaneous load)

121

P. Penggunaan faktor keselamatan (safety faktor)

121

Q. Cara pendek untuk menghitung beban pendinginan

122

BAB VII SISTEM AIR CONDITIONING

123

A. Gambaran umum Air Conditioning

123

B. Jenis-jenis Air Conditioning

124

1.

AC Window

124

2.

AC Mini split

124

3.

AC Split Duct

125

4.

VRV System

126

C. Prinsip Kerja Air Conditioning

127

1.

Siklus Aliran Refrigeran

127

2.

Siklus Aliran Udara

129

vii

D. Precision Air Conditioning (PAC)

129

1.

Keakuratan pengontrolan temperatur dan kelembaban ruangan

130

2.

Kualitas udara yang disirkulasikan

130

3.

Jam operasi unit

131

E. Fungsi Precision Air Conditioning

131

F. Jenis-jenis PAC

132

1.

2.

Jenis PAC berdasarkan sistem kerjanya

132

a. DX (Direct Expansion)

132

b. Chilled Water

134

c. Dual Cooling System

134

Jenis PAC berdasarkan arah alirannya

135

a. Up flow

135

b. Down flow

135

G. Prinsip kerja Precision Air Conditioning

135

H. Gambaran Umum AC Sentral

135

1.

Chiller

137

2.

Jenis – jenis Chiller

137

a. Air cooled Chiller

137

b. Water cooled Chiller

138

c. Absorption Chiller

139

3.

Air Handling Unit (AHU)

140

4.

Cooling Tower

140

BAB VIII PERALATAN KERJA REFRIGERASI DAN TATA UDARA

142

A. Manifold Gauge

142

B. Pompa Vakum

143

C. Leak Detector

144

D. Thermometer

145

E. Multitester

145

F. Tang ampere

146

G. Kapasitor Tester

147

H. Mesin 3R (Recovery, Recycle dan Recharging)

148

I.

Cutting Copper Tubing

148

J.

Flaring Copper Tubing

149 viii

K. Swaging Copper Tubing

149

L. Bending Copper Tubing

150

M. Brazing Copper Tubing

150

N. Dental Mirror

151

O. Alat Pembuntu pipa (Pinch-Off tool)

151

1.

Pembuntu pipa jenis Vise-Grip

151

2.

Pembuntu pipa jenis plat (Imperial)

152

3.

Pembuntu pipa jenis ragum (Robin air)

152

P. Katup Servis (Service Valve)

153

DAFTAR PUSTAKA

154

GLOSSARY

155

LAMPIRAN

159

ix

DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 1.1 Skala temperatur

1

Gambar 1.2 Proses perpindahan kalor

2

Gambar 1.3 Proses penambahan kalor

2

Gambar 1.4 Nilai Kalor sensibel dan laten

3

Gambar 1.5 Perubahan wujud zat dari cair ke gas

4

Gambar 1.7 Tekanan atmosfir

6

Gambar 1.8 Skala pengukuran tekanan atmosfir dan manometer

6

Gambar 1.9 Skala pengukuran tekanan absolut

7

Gambar 1.10 Kandungan uap air relativ

10

Gambar 1.11 Proses tekanan konstan

11

Gambar 1.12 Proses temperatur konstan

12

Gambar 1.13 Proses volume konstan

13

Gambar 1.14 Hubungan tekanan-volume pada proses adiabatik

19

Gambar 1.15 Hubungan tekanan-volume pada proses politropik

20

Gambar 1.16 Uap jenuh (saturated vapor)

22

Gambar 1.17 Uap panas lanjut (superheated vapor)

23

Gambar 1.18 Grafik hubungan tekanan dan temperatur uap jenuh air

24

Gambar 1.19 Pengaruh tekanan pada temperatur jenuh cairan

25

Gambar 2.1 Kompresor Open-Type

28

Gambar 2.2 Kompresor Semi hermetic

29

Gambar 2.3. Hermetic-Type Compressor

30

Gambar 2.4 Kompresor resiprocating

31

Gambar 2.5 Rotary-Centrifugal Compressor

31

Gambar 2.6 Impeller blade, passage, diffuser passage dan volute

32

Gambar 2.7 Multistage Centrifugal Compressor

32

Gambar 2.8 Kompresor twin screw dan single screw

33

Gambar 2.9 Mekanisme refrigeran di kompresor

34

x

Gambar 2.10 Kompresor Scroll

35

Gambar 2.11 Air Cooled Condenser

36

Gambar 2.12 Jenis remote air cooled condenser

38

Gambar 2.13 Condensing unit.

38

Gambar 2.14 Water Cooled Condenser

39

Gambar 2.15 Shell and Tubes Condenser

40

Gambar 2.16 Shell and Coil Condenser

41

Gambar 2.17 Tubes and Tube Condenser

41

Gambar 2.18 Evaporative condenser

42

Gambar 2.19 Bare tube evaporator

44

Gambar 2.20 Finned tube evaporator

45

Gambar 2.21 Plate surface evaporator

45

Gambar 2.22 Dry expansion evaporator

46

Gambar 2.23 Flooded evaporator

46

Gambar 2.24 Natural convection evaporator

47

Gambar 2.25 Forced convection evaporator

47

Gambar 2.26 Tube in tube evaporator

48

Gambar 2.27 Baudelot cooler

49

Gambar 2.28 Shell coil evaporator

49

Gambar 2.29 Shell and tube evaporator

50

Gambar 2.30 keran ekspansi yang diputar dengan tangan

51

Gambar 2.31 keran pelampung sisi tekanan rendah pada evaporator banjir

52

Gambar 2.32 Keran pelampung sisi tekanan tinggi

53

Gambar 2.33 Keran ekspansi otomatis

54

Gambar 2.34 Keran ekspansi thermostatis, Sporlan tipe G

55

Gambar 4.1 Siklus diagram sistem refrigerasi kompresi uap sederhana

71

Gambar 4.2 Model siklus kompresi uap

72

Gambar 4.3 Sketsa diagram tekanan-entalpi

74

Gambar 4.4 Sketsa Ph diagram

75

Gambar 4.5 Diagram Ph untuk siklus refrigerasi pada temperatur penguapan 200F dan temperatur kondensasi 1000F

75

Gambar 4.6 Diagram alir dari siklus refrigerasi sederhana

76

Gambar 4.7 Siklus diagram aliran superheated

78

xi

Gambar 4.8 Ph diagram untuk perbandingan siklus satarusi dengan siklus superheated

79

Gambar 4.9 Ph diagram untuk perbandingan siklus satarusi dengan siklus subcooled

80

Gambar 5.1 Grafik psychrometric

83

Gambar 5.2 Ilustrasi Grafik psychrometric

86

Gambar 5.3 Garis temperatur kering dan basah

86

Gambar 5.4 Garis temperatur kondensasi dan kanduangan uap air relatif

87

Gambar 5.5 Garis tetes uap air (grains of moisture)

87

Gambar 5.6 Cara menentukan kandungan uap air relatif (RH)

88

Gambar 5.7 Cara menentukan temperatur basah

89

Gambar 5.8 Cara menentukan temperatur kering

90

Gambar 5.9 Cara menentukan temperatur pengembunan kesatu

91

Gambar 5.10 Cara menentukan temperatur pengembunan kedua

92

Gambar 5.11 Cara menentukan temperatur pengembunan ketiga

93

Gambar 5.12 Cara menentukan jumlah tetes air

94

Gambar 5.13 Cara menentukan jumlah tetes air per ft3 udara

95

Gambar 5.14 Cara menentukan kondisi nyaman di musim dingin

97

Gambar 5.15 Cara menentukan kondisi nyaman di musim panas

98