Sistem Refrigerasi dan Saluran Udara Program Studi D4 Teknik Permesinan Kapal PDF

Preview

Summary

Sistem Refrigerasi dan Saluran Udara Untuk Mahasiswa Politeknik Perkapalan Penyusun: George Endri Kusuma, ST, M.Sc.Eng Mardi santoso, ST, M.Eng.Sc Dr.Muhammad Anis Mustaghfirin, ST., MT Program Studi D4 Teknik Permesinan Kapal Jurusan Teknik Permesinan Kapal Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya Lem...

Description

Sistem Refrigerasi dan Saluran Udara Untuk Mahasiswa Politeknik Perkapalan Penyusun: George Endri Kusuma, ST, M.Sc.Eng Mardi santoso, ST, M.Eng.Sc Dr.Muhammad Anis Mustaghfirin, ST., MT

Program Studi D4 Teknik Permesinan Kapal Jurusan Teknik Permesinan Kapal Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya

Lembar Persembahan

Persembahan Untuk almarhum ibuku Mujinem Atas kasih – sayangnya yang tiada batas

i

Kata Pengantar Mata kuliah Sistem Pendingin - HVAC (Heating Ventilating and Air Conditioning) pada pohon diagram mata kuliah di D3 teknik permesinan kapal adalah merupakan mata kuliah aplikatif lanjutan dari mata kuliah dasar teoritis seperti thermodinamika teknik dan mekanika fluida yang akan diberikan berisi sistem refrigerasi dan sistem saluran udara. Semakin tingginya tuntutan kualifikasi lulusan level D3 berdasarkan Kerangka Kualifikasi Nasioanal Indonesia (KKNI) yang mengharuskan lulusan PPNS memiliki kualifikasi level 5. Salah satu poin di level 5 lulusan harus mampu menyelesaikan pekerjaan dilingkup luas maka di buku ini dilengkapi tugas perencanaan sistem refrigerasi untuk sistem cargo sebuah kapal maupun tugas perencanaan sistem saluran udara pada kapal dengan mengacu pada data aktul General Arrangement sebuah kapal yang bisa diambil oleh mahasiswa pada mata yg sudah dipelajari mahasiswa pada mata kuliah pada semester sebelumnya. Buku ini dibagi beberapa bab dimana bab 1 berisi tentang pengenalan tentang HVAC, bab 2 Sistem Refrigerasi , Bab 3 Campuran Udara dan Uap Air, Bab 4 Refrigerated Cargo, Bab 5 Beban Pendinginan Pengkondisian Udara Pada Kapal. Bab 6 Ventilasi Bab 7 Distribusi Saluran Udara. Apa yang tertuang pada buku ini hanyalah kepingan kecil dari inspirasi besar yang dihadirkan oleh mahasiswa-mahasiswi jurusan Marine Engineering-PPNS. Namun inspirasi besar ini tidak ada berguna bagi kehidupan jika tidak ada semangat dan keinginan untuk mewujudkan dan memberikan makna bagi kehidupan manusia disekitar kita.

Kusuma George With all my heart for Wisanggeni and Swasthi Santhi

ii

Daftar Isi Lembar Persembahan ................................................................................................... i Kata Pengantar ............................................................................................................. ii Bab 1 DASAR-DASAR HVAC .................................................................................. 1 1.1.

Sub Kompetensi ............................................................................................ 1

1.2.

Uraian Materi ................................................................................................ 1

1.3.

Pengenalan Sistem Pendingin dan HVAC .................................................... 1

1.4.

Water chiller and Oil Cooler ......................................................................... 2

1.4.1.

Prinsif Kerja............................................................................................... 3

1.4.2.

Proses Perpindahan Energi Panas .............................................................. 4

1.5.

Air Conditioning System............................................................................... 5

1.6.

Sistem Refrigenerasi ..................................................................................... 5

1.7.

Rangkuman ................................................................................................... 7

1.8.

Referensi ....................................................................................................... 7

1.9.

Latihan Soal .................................................................................................. 7

1.10.

Lembar kerja .............................................................................................. 9

Bab 2 Sistem Refrigerasi ........................................................................................... 11 2.1.

Sub Kompetensi .......................................................................................... 11

2.2.

Uraian Materi .............................................................................................. 11

2.3.

Mesin pendingin dan Pompa Kalor ............................................................. 11

2.4.

Siklus Carnot Terbalik ................................................................................ 12

2.5.

Siklus Ideal Refrigerasi Kompressi Uap ..................................................... 13

2.6.

Compressor ................................................................................................. 18

2.7.

Kondensor dan Evaporator .......................................................................... 18

2.8.

Alat Alat Ekspansi....................................................................................... 18

2.9.

Pipa Kapiler ................................................................................................. 18

2.9.1.

Tekanan Konstan ..................................................................................... 20

2.9.2.

Katup Apung (Floating Valve) ................................................................ 20

iii

2.9.3.

TXV (Thermostatic Expansion Valve) .................................................... 21

2.9.4.

EEV (Electric Expansion Valve) ............................................................. 22

2.9.5.

Plate Orifice ............................................................................................. 23

2.10.

Refrigerant ............................................................................................... 24

2.10.1.

Refrigeran Primer ................................................................................ 24

2.10.2.

Refigerant sekunder ............................................................................. 27

2.11.

Sistem perpipaan pada sistem refrigerasi ................................................ 28

2.12.

Assesories ................................................................................................ 32

2.13.

Latihan soal ............................................................................................. 33

2.14.

Lembar Kerja ........................................................................................... 34

Bab 3 Campuran Udara dan Uap Air ......................................................................... 37 3.1.

Campuran Udara dan Uap Air..................................................................... 37

3.1.1.

Kelembaban dan Proses Adiabatic Saturation ......................................... 37

3.1.2.

Grafik Psikrometri dan Proses Pengkondisian Udara ............................. 37

3.1.3.

Aplikasi istilah – istilah dalam psikrometri ............................................. 39

3.1.4.

Proses Psikrometri untuk Proses Pendinginan dan Pemanasan. .............. 46

3.1.5.

Simple Air Conditioning System............................................................. 54

3.2.

Rangkuman ................................................................................................. 56

3.3.

Referensi ..................................................................................................... 56

3.4.

Latihan Soal ................................................................................................ 57

3.5.

Lembar Kerja .............................................................................................. 58

Bab 4 Refrigerated Cargo .......................................................................................... 61

iv

4.1.

Sub Kompetensi .......................................................................................... 61

4.2.

Uraian Materi .............................................................................................. 61

4.3.

Desain Ruang Cargo Dalam Kapal Dagang ................................................ 61

4.4.

Beban panas yang ada pada desain cargo ................................................... 63

4.4.1.

Beban Panas Transmisi (HT)................................................................... 63

4.4.2.

Beban Panas Muatan/Produk (Hp) .......................................................... 64

4.4.3.

Container ................................................................................................. 67

4.4.4.

Beban Panas Respirasi ............................................................................. 67

4.4.5.

Beban Panas Ventilasi atau infiltrasi ....................................................... 68

4.4.6.

Beban panas akibat Fan dan motor .......................................................... 69

4.4.7.

Peti Kemas/Container .............................................................................. 69

4.5.

Rangkuman ................................................................................................. 72

4.6.

Referensi ..................................................................................................... 72

4.7.

Latihan Soal ................................................................................................ 73

4.8.

Lembar kerja ............................................................................................... 75

Bab 5 Beban Pendinginan Pengkondisian Udara Pada Kapal ................................... 77 5.1.

Sub Kompetensi .......................................................................................... 77

5.2.

Uraian Materi .............................................................................................. 77

5.3.

Introduction HVAC (Heating Ventilation and Air Conditioning) .............. 77

5.4.

Klassifikasi HVAC pada Kapal .................................................................. 78

5.4.1.

Sistem Pendingin HVAC Class A ........................................................... 79

5.4.2.

Sistem pendingin Class D ........................................................................ 79

5.4.3.

Sistem pendingin Class E ........................................................................ 80

5.4.4.

Sistem pendingin Class G ........................................................................ 81

5.5.

Flowchart Perhitungan Beban Panas HVAC dan Sistem Refrigerator ....... 82

5.6.

Perhitungan Beban-Beban Panas yang Diderita Suatu Ruangan ................ 84

5.6.1.

Beban Panas Transmisi (Qtransmission = QTr) ...................................... 84

5.6.2.

Beban Panas Akibat Panas Penghuni Ruangan (Qperson = QP) ............ 88

5.6.3.

Beban Panas akibat Panas Rambatan dari Jendela (Qwindow = QW) ......... 88

5.6.4.

Beban panas dari penggunaan lampu penerangan (QLamp = QL) ......... 89

5.6.5.

Beban Panas dari Peralatan yg Digunakan dalam Ruangan (Qmachine = Qm) 90

5.7.

Perhitungan Kapasitas Udara ...................................................................... 90

5.7.1.

Perhitungan Udara Resirkulasi ................................................................ 91

5.7.2.

Beban Panas Tambahan akibat Pernafasan Manusia............................... 92

5.8.

Perhitungan Kapasitas Beban Pendingin (QL) dari Mesin Pendingin ........ 92

5.9.

Perhitungan Massa alir refrigerant Pada Sistem Refrigerator (𝐦𝐫𝐞𝐟) : ..... 93

5.10.

Perhitungan daya Evaporator dengan formula : ...................................... 93

5.11.

Perhitungan daya condenser dengan formula : ....................................... 94

5.12.

Perhitungan Sirkulasi Udara (Air Change) .............................................. 95

5.13.

Rangkuman .............................................................................................. 95

5.14.

Referensi .................................................................................................. 96

v

5.15.

Latihan Soal ............................................................................................. 96

5.16.

Lembar Kerja ........................................................................................... 96

Bab 6 Ventilasi......................................................................................................... 101 6.1.

Tujuan Instruksional.................................................................................. 101

6.2.

Klasifikasi sistem ventilasi ........................................................................ 101

6.2.1.

Klasifikasi berdasarkan distribusi : ....................................................... 101

6.2.2.

Klasifikasi Berdasarkan Fungsi : ........................................................... 101

6.3.

Prosedur Desain System Ventilasi ............................................................ 102

6.3.1. Menghitung beban pemanasan atau beban pendinginan termasuk panas sensible dan panas laten ....................................................................................... 102 6.3.2.

Suhu yang meninggalkan saluran udara dihitung atau diasumsikan ; ... 102

6.3.3.

Menghitung massa udara yang dialirkan ............................................... 102

6.3.4.

Menghitung losses suhu udara dalam saluran udara ............................. 103

6.3.5.

Menentukan output pada heater, washer, humidifier maupun cooler.... 103

6.3.6.

Menentukan ukuran boiler atau heater (untuk pemanasan) ................... 103

6.3.7.

Menentukan system dan ukuran saluran udara ...................................... 103

6.4.

Data – data perhitungan ventilasi .............................................................. 105

6.5.

Ventilasi kamar mesin di kapal ................................................................. 105

6.5.1.

Ventilasi udara ....................................................................................... 106

6.5.2.

Routing .................................................................................................. 106

6.5.3.

Pertimbangan Desain Ventilasi Kamar Mesin ...................................... 107

6.5.4.

Udara untuk pembakaran ....................................................................... 107

6.5.5.

Crankcase Fumes Disposal .................................................................... 108

6.5.6.

Perhitungan Suplai Fan Untuk Kamar Mesin di Kapal ........................ 109

6.6.

Lembar kerja ............................................................................................. 113

Bab 7 Distribusi Saluran Udara ............................................................................... 115

vi

7.1.

Tujuan Instruksional : ............................................................................... 115

7.2.

Saluran udara (ducting) ............................................................................. 115

7.3.

Bentuk Saluran Udara ............................................................................... 116

7.4.

Material Ducting ....................................................................................... 117

7.5.

Fitting ........................................................................................................ 117

7.6.

Sistem saluran udara ................................................................................. 121

7.6.1.

Loop Perimeter. ..................................................................................... 121

7.6.2.

Radial Perimeter .................................................................................... 121

7.6.3.

Ektended Plenum ................................................................................... 122

7.6.4.

Overhead system ................................................................................... 124

7.7.

Outlet ......................................................................................................... 126

7.8.

Tipe dari outlet .......................................................................................... 126

7.9.

Lokasi / Peletakan outlet ........................................................................... 128

7.9.1.

Low Wall Outlet .................................................................................... 129

7.9.2.

High Wall Outlet ................................................................................... 129

7.9.3.

Floor Outlet ........................................................................................... 130

7.9.4.

Baseboard Outlet ................................................................................... 130

7.9.5.

Ceiling outlet ......................................................................................... 131

7.9.6.

Return Outlet ......................................................................................... 134

7.10.

Pemilihan outlet ..................................................................................... 134

vii

Bab 1 DASAR-DASAR HVAC 1.1. Sub Kompetensi Kemampuan yang akan dimiliki oleh mahasiswa setelah memahami isi modul ini adalah sebagai berikut : 1. Mahasiswa mengetahui ruang lingkup bahasan materi Heating Ventilating Air Conditioning (HVAC) 2. Mahasiswa memahami prinsif kerja dasar dari kulkas (refrigerator) dan air conditioning (AC). 3. Mahasiswa memahami prinsif kerja Water Chiller dan Oil cooler

1.2. Uraian Materi Setalah mempelajari konsep dasar ther...