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