koefisien perpindahan kalor kondensasi PETROZON ROSSY-12 di dalam pipa vertikal

koefisien perpindahan kalor kondensasi PETROZON ROSSY-12 di dalam pipa vertikal. Petrozon Rossy-12 sebagai refrigeran ramah lingkungan perlu diketahui sifat fisisnya, salah satunya adalah koefisien perpindahan kalor kondensasi, yang digunakan pada perancangan alat penukar kalor.Mempergunakan sistem kompresi uap yang telah dimodifikasi, serangkaian tes dilakukan untuk menentukan koefisien perpindahan kalor kondensasi di dalam pipa vertikal untuk Petrozon Rossy-12 pada berbagai kualitas uap refrigeran, dari 0 sampai dengan 1, dan berbagai laju aliran massa refrigeran. Koefisien perpindahan kalor kondensasi diukur pada seksi uji berupa pipa anulus dari bahan tembaga dengan diameter dalam 16,60 mm, diameter luar 18,85 mm dan panjang 800 mm. Kualitas uap refrigeran diatur dengan menggunakan pemanas listrik yang dipasang sebelum seksi uji sedangkan laju aliran massa diatur dengan cara mengatur putaran poros kompresor.Dari data pengukuran itu diperoleh korelasi baru koefisien perpindahan kalor kondensasi di dalam pipa vertikal untuk Petrozon Rossy-12 yang merupakan fungsi kualitas uap (x) dan bilangan Reynold (Re).

Kata kunci: Petrozon Rossy-12, Koefisien Perpindahan Kalor Kondensasi, Kualitas uap, Laju aliran massa, Pipa tegak.

 Latar Belakang

Sejak dibuatnya perangkat hukum internasional untuk mencegah penipisan lapisan ozon, yaitu

Vienna Convention for The Protection of The Ozone Layer dan Montreal Protocol on Substances that Deplete The Ozone Layer, berbagai negara telah mengembangkan hidrokarbon sebagai pengganti freon (CFC).

Di Indonesia usaha untuk itu telah dilakukan oleh Pertamina dengan memproduksi Petrozon. Hidrokarbon mempunyai banyak keuntungan antara lain sifatnya yang alami, yaitu non ODP (Ozone Depleting Potensial) dan GWP (Global Warming Potensial) yang rendah.

Dari percobaan yang telah dilakukan oleh Pertamina diketahui bahwa Petrozon dapat langsung dipakai sebagai pengganti refrigeran yang lain (Freon) tanpa memerlukan perubahan pada sistem peralatan yang telah ada (Indrawanti). Tetapi untuk keperluan perencanaan perlu diadakan penelitian lebih lanjut terhadap refrigeran ini, diantaranya adalah mengenai koefisien perpindahan kalor kondensasi.

Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui koefisien perpindahan kalor kondensasi lokal Petrozon Rossy-12 pada tekanan kondensasi di dalam pipa vertikal untuk aliran uap ke bawah dan mencari korelasi untuk koefisien perpindahan kalor kondensasi di dalam pipa vertikal untuk aliran ke bawah.

Tinjauan Pustaka

Studi mengenai kondensasi awalnya dilakukan oleh Nusselt dengan melakukan beberapa pendekatan. Studi lebih lanjut telah dilakukan oleh banyak peneliti. Untuk kondensasi di dalam pipa dengan memperhatikan gaya-gaya dinamis dalam uap, Colburn merekomendasikan bahwa koefisien perpindahan kalor konensasi lokal h_x untuk kondensasi ‘filmwise’ mengikuti hubungan berikut [Fraas, 1989]:

Landasan Teori

Kondensasi terjadi bila temperatur uap diturunkan di bawah temperatur jenuh. Kondensasi dapat terjadi menurut beberapa cara, ‘dropwise’, ‘filmwise’, homogen dan kontak langsung. Baik pada ‘dropwse’ maupun ‘filmwise’ kondensat memberikan hambatan terhadap perpindahan panas antara uap dan permukaan . Makin tebal kondensat makin besar hambatannya.

Cara Penelitian

Bahan penelitian yang digunakan adalah Petrozon Rossy-12.

Instalasi penelitian dapat dilihat pada gambar1 1. Instalasi ini adalah merupakan siklus kompresi uap yang telah dimodifikasi.

Gambar 1. Instalasi percobaan

Keterangan gambar 1:

1. Kompresor

2. FilterDryer

3. Kondenser

4. Orifice

5. Preheater

6. Seksi uji

7. Katup ekspansi

8. Evaporator

9. Rotameter

10. Katup

11. Pompa Air

Preheater digunakan untuk mengatur kualitas refrigeran yang akan memasuki seksi uji. Kualitas dapat dihitung dari flux kalor yang diberikan, temperatur refrigeran di sisi masuk dan keluar dari pre-heater, dan laju aliran massa refrigeran yang diukur menggunakan orifice.

 Q= m(h₂- h₁)

Dengan Q: kalor dari arus listrik, W

m: laju aliran massa refrigeran, kg/s

h₂ : entalpi refrigeran yang keluar dari pre-heater, J/kg

h₁ : entalpi refrigeran yang masuk ke pre-heater, J/kg (entalpi ini dihitung berdasarkan tekanan dan temperatur sebelum masuk preheater)

Seksi uji berupa sebuah pipa ganda konsentris. Pipa dalam dari bahan tembaga dengan diameter dalam 16,60 mm, diameter luar 18,85 mm, dan panjangnya 800 mm. Pipa luar dari bahan PVC dengan diameter dalam 50,8 mm.

Refrigeran yangmempunyai tekanan dan temperatur yang tinggi dialirkan di dalam pipa bagian dalam. Sedangkan di antara kedua pipa dialiri air yang bersuhu lebih rendah sehingga terjadi pertukaran kalor antara kedua fluida itu yang besarnya adalah q.

Masing-masing tiga buah termokopel dipasang pada dinding kedua ujung pipa tembaga dan masing-masing satu buah termokopel dipasang ke dalam saluran pipa tembaga itu untuk mengukur temperatur refrigeran. Dan dua termokopel dipasang pada saluran masuk dan keluar dari aliran itu.

Kesimpulan

Semakin tinggi kualitas uap refrigeran maka semakin tinggi harga koefisien perpindahan kalor kondensasinya dan semakin tinggi laju aliran massa refrigeran semakin tinggi harga perpindahan kalor kondensasinya.