Selasa, 27 November 2012

Pendinginan Udara Lembab



VI.3. Teori Dasar
A.    Pengertian PDUL (pendinginan Udara Lembab)
PDUL  atau pendinginan Udara lembab merupakan salah satu jenis percobaan/praktikum yang dilakukan dengan menggunakan MPAD (multy Purpose Air Duck) yang bertujuan untuk mengetahui nilai dari sifat sifat thermodinamika udara lembab baik sebelum udara lembab tersebut melewati evaporator atau mesin pendingin, maupun setelah udara lembab tersebut melewati mesin pendingin atau evaporator.
Prinsip kerja dari Pendinginan udara lembab adalah udara masuk kedalam duck atau saluran akibat hisapan yang dilakukan oleh blower. Kemudian udara atmosfer tersebut bercampur dengan uap air yang dihasilkan olek ketel. Sehingga udara atmosfer tersebut menjadi udara lembab atau udara yang banyak mengandung uap air. Udara lembab tersebut kemudian dapat diketahui nilai sifat termodinamikanya setelah didinginkan dengan menggunakan mesin pendingin atau evaporator dengan mengggunakan thermometer twb dan tdb sebelum dan setelah evaporator.
Kapasitas Pendinginan  adalah untuk menyatakan efek pendinginan, banyaknya kalori panas yang diserap dalam satuan waktu dinyatakan dengan Kcal/jam. Satu (1) kalori adalah energi panas yang diperlukan untuk menaikkan suhu satu kilogram air setiap 1 0 C. Untuk menaikkan suhu 10 C dari udara 1 kg diperlukan 0,24 kalori, maka dibandingkan kalori untuk memanaskan 10 C dari 1 kg air, dapatlah dikatakan bahwa untuk memanaskan udara cukup dengan kalori kurang lebih ¼ dari kalori yang dipergunakan untuk memanaskan air pada suhu yang sama.
B.     HEAT PUMP DAN JENISNYA
Prinsip Kerja Pompa Kalor adalah mesin memindahakan panas dari suatu lokasi (sumber) ke lokasi lainnya menggunakan kerja mekanis dimana memindahkan dari sumber panas yang bertemperatur rendah ke lokasi bertemperatur lebih tinggi. Contoh : lemari es, Freezer, pendingin ruangan, dan sebagainya.
Gambar 66.heat pump

Pompa kalor mengambil kalor dari  lingkungan yang hangat dan membuangnya ke dalam ruangan yang dingin. pompa kalor untuk memanaskan ruangan.

Gambar.67 siklus heat pump

Karena heat pump biasanya dipakai di daerah dengan iklim yang dingin maka persoalan dari manakah panas dapat diambil menjadi persoalan.
1.      Sumber panas yang sering dipakai dalam sebuah heat pump adalah:
a)      Udara atmosfer (paling umum)
Sumber panas ini paling praktis tetapi ada problem frosting pada koil evaporator sehingga akan menurunkan laju perpindahan kalor.
b)     Air tanah
Pada kedalaman tertentu air tanah mempunyai temperatur berkisar 5~18°C sehingga didapatkan heat pump dengan COP tinggi, tidak ada frosting tetapi konstruksi rumit.
c)      Tanah
Untuk tujuan pemanasan suatu media, pemanasan dengan proses pembakaran dari sumber energi primer (bahan bakar) secara ekonomis lebih menguntungkan dibandingkan dengan heat pump. Oleh karena itu jarang ditemui sebuah heat pump yang bekerja sendiri. Tetapi karena prinsip kerja yang sama antara refrigerator dan heat pump maka sekarang ini banyak diproduksi sistem refrigerasi yang bekerja secara dual yaitu sebagai pendingin dalam musim panas dan sebagai pemanas dalam musim dingin. Di sini pada prinsipnya koil (heat exchanger) di dalam dan di luar ruangan akan berubah fungsinya sebagai evaporator dan kondenser sesuai dengan mode kerjanya dengan bantuan katup pembalik arah. Prinsip kerja sistem dual dapat dilihat pada gambar di bawah.
 


















Gambar. 68 siklus heat pump
2.      Jenis-jenis Pompa Kalor adalah :
a)Pompa kalor paket (package heat pump) dengan daur reversible
Pompa kalor jenis ini selama berlangsung proses pemanasan, katup akan mengatur sendiri sehingga gas buang bertekanan tinggi dari kompressor pertama mengalir ke penukar kalor didalam arus udara yang dikondisikan. Pada proses pengembunannya refrigran tersebut melepaskan kalor memanaskan udara, kemudian refrigran mengalir ke bagian alat ekspansi dan uap air diarahkan ke jalur isap kompressor. Jenis ini mencakup unit-unit rumah tinggal dan komersil, berukuran kecil yang mampu memanaskan ruangan pada musim dingin dam mendinginkannya di musim panas.
 








Gambar. 69 Pompa Kalor Paker dengan daur reversible

b)  Pompa kalor dengan kondensor bundel ganda (double bundle condensor)
Selama masa dingin, bangunan-bangunan membutuhkan kalor untuk sona-sona bagian yang terletak di bagian pinggir, sedangkan sona bagian dalam tidak dipengaruhi oleh kondisi luar, dan selalu membutuhkan pendinginan. Satu jenis pompa kalor yang bersumber dari dalam (internal source heat pump) yang memompa kalor yang mempunyai kondensor yang berbundel ganda atau double bundle condensor. Dimana menara pendinginan mendinginkan air untuk salah satu bundel dan air pemanas untuk coil. Sona luar mengalir untuk bundel yang lain.





Gambar. 70 Pompa kalor dengan kondensor bundel ganda



c)   Pompa kalor tidak terpusat (desentriliset heat pump)
Sistem dapat memompa kalor dari sona-sona pembangunan yang membutuhkan pendinginan ke sona lain yang membutuhkan penghangatan. Unit-unit pompa kalor ini tersedia dalam bentuk yang disesuaikan dengan ruang plafon, ruang-ruang dengan peralatan yang kecil atau sebagai konsole ruangan.
d)  Pompa kalor industri
Penggunaan pompa kalor saat ini diarahkan pada pemanasan dan pendinginan bangunan. Salah satu contoh penggunaan pompa kalor industri adalah sebuah konsentrator sari buah. Sari buah atau juice yang harus dibuat konsentrat pada suhu rendah untuk melindungi cita rasanya. Memasuki alat penguap air yang bekerja dibawah tekanan atmosfer. Kalor untuk penguapan didapat dengan pengembunan refrigran.
Contoh lainnya adalah sebuah pompa kalor yang memompa kalor ke pendidih ulang atau boiler sebuah destilasi. Kondensor harus didinginkan pada suhu rendah dan reboiler menerima kalor pada suhu tinggi.
 







Gambar. 71 Pompa kalor industry

C.    Menara Pendingin (Cooling Tower)
Cooling Tower : suatu peralatan yang digunakan untuk menurunkan suhu aliran air dengan cara memindahkan panas dari air ke udara. Aplikasi : mendinginkan air proses yang panas / hangat sehingga dapat dipergunakan untuk proses kembali. Syarat : area proses jauh dari sumber air.
Unit ini berfungsi sebagai pendingin unit condenser pada unit Chiller dengan media yang digunakan adalah air, dimana sistim kerja Cooling Tower dapat di jelaskan sebagai berikut : condenser di unit Chiller akan memiliki temperature dan tekanan yang tinggi akibat tekanan kerja dari Kompresor, sehingga diperlukan media pendingin untuk merubah fase refrigerant di condenser tersebut, untuk itu dibuat suatu sistim pendinginan dengan menggunakan media air yang disirkulasikan oleh pompa ke unit Cooling Tower, dimana air yang disirkulasikan  tersebut akan membawa kalor dari condenser untuk kemudian di lepaskan kalornya ke udara di Cooling Tower, sehingga air akan mengalami penurunan temperature dan kembali disirkulasikan kembali ke unit condenser.
Unit Cooling Tower sendiri terdiri dari : satu unit casing Cooling Tower, Motor Blower, Basin dan Water Filler atau jika diartikan menjadi sirip – sirip pendingin air.
                                     Gambar. 72 Unit Cooling Tower


1.      Komponen Cooling Tower
a)       Bahan Pengisi
b)       Kolam air dingin (Basin)
c)        Drift eliminators
d)       Saluran udara masuk
e)       Nosel
f)        Fan ( mechanical draft )
Gambar. 73 cooling tower

2.      Deskripsi proses :
a.       Air panas / hangat masuk melalui bagian atas menara, kemudian jatuh ke bawah mengenai bahan isian dan nozzle sehingga memercik berbentuk titik-titik air
b.       Pada saat bersamaan udara mengalir pada bagian sisi / samping menara sehingga terjadi perpindahan panas dari air ke udara
c.        Selain itu juga terjadi penguapan air yang mengakibatkan suhu air turun
d.       Air yang sudah dingin ditampung di dalam Basin, selanjutnya dapat digunakan untuk dalam proses pendinginan









Gambar. 74 proses kerja cooling tower
Langkah pertama adalah memompa air panas tersebut menuju cooling tower melewati system pemipaan yang pada ujungnya memiliki banyak nozzle untuk tahap spraying atau semburan. Air panas yang keluar dari nozzle secara langsung melakukan kontak dengan udara sekitar yang bergerak secara paksa karena pengaruh.fan/blower yang terpasang pada cooling tower. Konstruksi cooling tower terdiri dari system pemipaan dengan banyak nozzle, fan/blower, bak penampung, casing, dsb. Pada cooling tower juga dipasang katup make up water yang dihubungkan ke sumber air terdekat untuk menambah kapasitas air pendingin jika terjadi kehilangan air ketika proses evaporative cooling tersebut. Perpindahan kalor yang terjadi pada cooling tower berlangsung dari air ke udara tak jenuh.
3.      Air Handling Unit dan Fan Coil Unit
        Baik Air Handling Unit maupun Fan Coil Unit memiliki kesamaan fungsi, Air Handiling unit di fokuskan untuk menangani kapasitas pendinginan yang lebih besar sedangkan Fan Coil Unit di fokuskan untuk kapasitas pendinginan yang lebih kecil, dalam sistim ini AHU di gunakan untuk mengkondisikan fresh air (udara segar) dari udara luar yang akan di distribusikan sebagai tambahan udara segar untuk FCU dan kamar juga sebagai distribusi suplai udara dingin guna keperluan koridor di masing-masing lantai.
Komponen – komponen dari AHU maupun FCU sebernanya cukup sederhana yang terdiri dari : Casing, Koil, Filter Udara dan Motor Blower.
4.      Jenis-Jenis Menara Pendingin
a.      Menara Pendingin Natural Draft
Menara pendingin jenis natural draft atau hiperbola menggunakan perbedaan suhu antara udara ambien dan udara yang lebih panas dibagian dalam menara. Begitu udara panas mengalir ke atas melalui menara (sebab udara panas akan naik), udara segar yang dingin disalurkan ke menara melalui saluran udara masuk di bagian bawah. Pada menara pendingin jenis ini tidak diperlukan dan hampir tidak ada sirkulasi udara panas yang dapat mempengaruhi kinerja.









Gbr. 75 Menara pendingin jenis natural draft
b.      Draft Stack
Pada draft stack, udara masuk melalui bagian bawah,dan kontak dengan air panas yang jatuh menetes ke bawah. Udara yang menjadi panas keluar melalui bagian atas menara
Gambar. 76 draft stack

c.       Atmospherik
Pada atmospherik, udara dialirkan melintasi air yang jatuh dan bahan pengisi berada diluar menara
Gambar.77 atmospherik
d.      Menara Pendingin Mekanik Draft
Menara draft mekanik memiliki fan yang besar untuk mendorong atau mengalirkan  udara melalui air yang disirkulasi. Air jatuh turun diatas permukaan bahan pengisi, yang membantu untuk meningkatkan waktu kontak antara air dan udara – hal ini membantu dalam memaksimalkan perpindahan panas diantara keduanya.






Gambar. 78 mekanik draft

 Laju pendinginan menara draft mekanis tergantung pada banyak parameter seperti diameter fan dan kecepatan operasi, bahan pengisi untuk tahanan sistim dll.
e.        Menara pendingin forced draft
Sebuah menara draft mekanis dengan kipas jenis blower di intake. Kipas meniupkan udara ke menara, menciptakan tinggi dan rendah memasuki kecepatan udara keluar. Kecepatan keluar rendah jauh lebih rentan terhadap resirkulasi. Dengan fan pada asupan udara,kipas angin lebih rentan terhadap komplikasi karena kondisi beku. Kerugian lain adalah bahwadesain forced draft biasanya membutuhkan daya kuda motor lebih dari satu rancangan desainsetara diinduksi. Manfaat forced draft adalah kemampuannya untuk bekerja dengan tekananstatis tinggi. Mereka dapat dipasang di ruang yang lebih terbatas dan bahkan dalam beberapasituasi ruangan. Ini kipas / geometri mengisi juga dikenal sebagai pukulan-melalui fan dibantu natural draft. Sebuah jenis hibrida yang muncul seperti natural draft meskipun aliran udara dibantu oleh kipas angin.






Gbr. 79 Menara pendingin forced draft

f.         Menara pendingin aliran melintang induced draft
Sebuah menara draft mekanis dengan kipas jenis blower di intake. Kipas meniupkan udara ke menara, menciptakan tinggi dan rendah memasuki kecepatan udara keluar. Kecepatan keluar rendah jauh lebih rentan terhadap resirkulasi. Dengan fan pada asupan udara,kipas angin lebih rentan terhadap komplikasi karena kondisi beku. Kerugian lain adalah bahwadesain forced draft biasanya membutuhkan daya kuda motor lebih dari satu rancangan desainsetara diinduksi. Manfaat forced draft adalah kemampuannya untuk bekerja dengan tekananstatis tinggi. Mereka dapat dipasang di ruang yang lebih terbatas dan bahkan dalam beberapasituasi ruangan. Ini kipas / geometri mengisi juga dikenal sebagai pukulan-melalui fan dibantu natural draft. Sebuah jenis hibrida yang muncul seperti natural draft meskipun aliran udara dibantu oleh kipas angin.
 






Gambar.80 aliran melintang induced draft

g.       Menara pendingin aliran berlawanan induced draft
Induced draft adalah desain dimana aliran udara secara langsung berlawanan dengan aliran air. Aliran udara pertama memasuki area terbuka di bawah media mengisi dan kemudian disusunsecara vertikal. Air disemprotkan melalui nozel bertekanan dan mengalir ke bawah melalui, pengisi berlawanan dengan aliran udara.
 







Gambar. 81 Menara pendingin aliran berlawanan induced draft
5.      Fungsi Cooling tower

Proses yang terjadi pada chiller atau unit pendingin untuk system AC sentral dengan system kompresi uap terdiri dari proses kompresi, kondensasi, ekspansi(perubahan tekanan) dan evaporasi. Proses ini terjadi dalam satu siklus tertutup yang menggunakan media berupa refrigerant yang mengalir dalam system pemipaan yang terhubung dari satu komponen ke komponen lainnya. Untuk mendinginkan refrigran, Kondensor menggunakan air sebagai media untuk proses pendinginannya. Uap refrigeran panas mengalir dalam pipa yang berada di dalam tabung sehingga terjadi proses pertukaran kalor. Uap refrigeran panas berubah fase dari fase gas menjadi cair, yang memiliki tekanan tinggi mengalir menuju alat ekspansi (perubah tekanan) , sementara air yang keluar dari kondensor memiliki temperatur yang lebih tinggi. Karena air ini akan digunakan lagi untuk proses pendinginan kondensor maka temperaturnya harus diturunkan kembali atau didinginkan pada cooling tower. Adapun Hal-hal yang perlu dipertimbangkan dalam perancangan Cooling Tower diantaranya yaitu Jangkauan dingin (rentang dingin) : suhu air panas sampai suhu air dingin, mendekatnya titik didih dan titik beku, jumlah air yang didinginkan, kecepatan udara yang melalui sel dan tinggi tower
D. Perbedaan Mesin Kalor Dan Mesin Pendingin
Adapun perbedaan antara mesin kalor dengan mesin pendingin adalah sebagai berikut :
a.       Pada mesin kalor, prosesnya menghasilkan kerja sedangkan pada mesin pendingin, menggunakan kerja
b.      Pada mesin kalor, prosesnya memanfaatkan proses kimia untuk menghasilkan kalor/panas sebagai penggerak sedangkan pada mesin pendingin prosesnya menyerap kalor dari suatu tempat dan memindahkan kalor tersebut ke tempat lain (lingkungan)
c.       Pada komponen dasar  mesin kalor, tidak menggunakan alat penukar kalor sedangkan pada mesin pendingin, menggunakan alat penukar kalor.
d.      Pada mesin kalor, ditambahkan sistem pendingin dari luar untuk mendinginkan system yang bekerja sedangkan pada mesin pendingin tidak










VI.4.  prosedur pengujian
1.      Menyiapkan thermometer bola basah dan bola kering pada kondisi ruangan. Sebelum evaporator dan setelah evaporator.
2.      Menghubungkan ketel dengan sumber listrik (pada setting 1000 W)
3.      Menghubungkan mesin pendingin dengan sumber listrik
4.      Menghubungkan motor dari MPAD dengan sumber listrik
5.      Menunggu air pada ketel hingga mendidih dan menghasilkan uap
6.      Mengatur pembukaan katup (ditentukan  oleh asisten)
7.      Sistem dibiarkan beroperasi selama ± 2 menit untuk mendapatkan kondisi stabil
8.      Mencatat twb dan tdb untuk setiap section, sebelum  dan setelah evaporator
9.      Mengubah persentase pembukaan katup
10.  Mengulangi prosedur 6 dan 7 sampai persentase pembukaan katup selesai
11.  Mengulangi prosedur 6-10 dengan daya heater yang berbeda
12.  Setelah selesai pengambilan data,memutuskan motor dengan sumber listrik, dan mengembalikan sistem ke keadaan atau kondisi semula.


                              















Tidak ada komentar:

Posting Komentar