Koefisien Perpindahan Kalor Evaporasi Petrozon Rossy-12 Didalam Pipa Halus Vertikal

Koefisien Perpindahan Kalor Evaporasi Petrozon Rossy-12 Didalam Pipa Halus Vertikal. Dewasa ini dominasi Freon sebagai refrigerant dalam sistem pendingin masih tinggi sementara telah terbukti bahwa Freon sebagai salah satu penyumbang terbesar atas rusaknya ozon, untuk itulah dikembangkan Refrigerant Hidrokarbon yang ramah lingkungan dan diharapkan mampu menggantikan Freon. Petrozon Rossy 12 digunakan untuk menggantikan Freon 12 dalam sistem kompresi uap, sedangkan untuk keperluan suatu desain evaporator sangat diperlukan nilai koefisien evaporasi dari Petrozon Rossy 12.

Alat penelitian merupakan sistem kompresi uap yang dimodifikasi dengan menambahkan beberapa peralatan tambahan yaitu: orifice untuk mengukur laju aliran massa, heater dengan daya listrik yang dapat divariasi sampai 3000 watt untuk mendapatkan kualitas, seksi uji diletakkan sebelum evaporator terbuat dari pipa tembaga dengan posisi tegak mempunyai diameter dalam 16,60 mm dan diameter luar 18,85 mm panjangnya 800 mm. Evaporator dan kondensor diambil dari AC windows dengan kapasitas kondensasi 12.000 Btu, kompresor torak AC mobil dan katup ekspansi manual digunakan dalam pengujian ini. Temperatur dan tekanan pada berbagai titik diukur untuk mendapatkan koefisien perpindahan kalor evaporasinya.

Hasil penelitian dibandingkan dengan beberapa korelasi yang sudah ada.

Kata Kunci: Petrozon Rossy 12, Koefisien Evaporasi, Kualitas Uap, Pipa Tegak

Latar Belakang

Dalam sistem kompresi uap, refrigerant memegang peranan yang sangat penting. Refrigerant mengalami perubahan fasa dari cair menjadi uap di evaporator dan fasa uap menjadi cair di kondensor, sehingga perlu diketahui tentang koefisien evaporasi dan kondensasi dalam suatu pipa untuk refrigerant tertentu.

Freon sebagai refrigerant yang sudah banyak digunakan ternyata
memiliki sifat kimia yang sangat stabil dan apabila bebas ke atmosfer akan tinggal dalam waktu yang relatif lama, setelah beberapa tahun bahan ini akan naik ke lapisan stratosfir dimana lapisan ozon berada. Pada ketinggian ini freon akan terkena sinar ultraviolet dan akan melepaskan atom klorida yang akan bereaksi dengan lapisan ozon sehingga menimbulkan kerusakan pada lapisan ozon, yang mengakibatkan radiasi sinar ultraviolet akan langsung mengenai permukaan bumi.

Dalam upaya menanggulangi penipisan lapisan ozon dewasa ini banyak sekali refrigerant alternatif yang ditawarkan di pasaran misalkan: HFC-134a sebagai pengganti CFC-12, HCFC-141b sebagai pengganti CFC-22 dan HFC-227 sebagai alternatif Halon 1301.

Indonesia telah mengembangkan Hidrokarbon sebagai refrigerant pengganti freon, petroson sebagai salah satu alternatifnya. Hidrokarbon sebagai refrigerant pengganti mudah terurai apabila lepas di lingkungan dan tidak akan bereaksi dengan lapisan ozon.

Landasan Teori

Untuk menetukan koefisien perpindahan kalor evaporasi secara analitik dalam pipa vertikal tidaklah mudah, ini dikarenakan sifat fisis, sifat termis dan gravitasi mempengaruhi koefisien tersebut.

Namun secara garis besar parameter tersebut dapat kita tuliskan sebagai berikut:

- tegangan permukaan, σ

- perbedaan suhu dinding dengan suhu saturasi, (ΔT= T_s – T_sat)

- gaya badan akibat perbedaan densitas, g(p_l –p_v)

- kalor latent, h_fg

- panjang karakteristik, L

- sifat termodinamika cairan dan uap, (p,c_p ,k,μ)

Tinjauan Pustaka

Purciple dkk mengadakan penelitian koefisien evaporasi pada pipa licin tegak untuk regfrigerant R-11, R-12, R-113. Panjang pipa yang digunakan 3,61 m, diameter pipa dalam 0,006 m dan diameter luarnya 0,0188 m, variasi kecepatan aliran massa 1010 – 4700 kg/m²det, heat fluks 14.700 – 102.400 watt/m², kualitas aliran 0,06 – 0,21, dan variasi tekanan 1,43 – 9,64 bar. Untuk kondisi tersebut nukleat boiling mendominasi mekanisme perpindahan panas.

Peralatan Dan Cara Penelitian

Cara Penelitian

Refrigerant yang telah dikompresi (1) melewati kondensor untuk dicairkan (2), kondensor direndam dalam air yang mengalir dengan debit 2 Gpm kemudian refrigerant melewati orifice (3) untuk diukur laju aliran massanya yang selanjutnya melalui katup ekspansi (4) agar mengalami penurunan tekanan. Setelah itu refrigerant melalui heater (5) untuk diatur kualitasnya, kemudian melalui seksi uji (6) untuk diukur koefisien evaporasinya, dan seterusnya melalui evaporator (7) yang selanjutnya kembali ke kompresor. Pengaturan kualitas dapat ditentukan dengan rumus:

Q=m_ref (h₂- h₁)

dimana :

Q = Kalor dari arus listrik, W

m_ref = Laju aliran massa refrigerant, kg/s

h₂ = Entalpi refrigerant keluar preheater, J/kg

h₁ = Entalpi refrigerant masuk seksi uji, J/kg

Instalasi dan Peralatan

Gambar 1 Instalasi Peralatan

Keterangan :

1. Kompresor                    5. Heater

2. Kondensor                     6. Seksi uji

3. Orrifice                         7. Evaporator

4. Katup ekspansi            8. Reservoar