Uploaded by User32598

Audit Sistem Chiller

advertisement
AUDIT ENERGI INDUSTRI:
SISTEM CHILLER
Chiller dijumpai di industri/pabrik untuk memenuhi
kebutuhan fluida dingin.
Pada penerapannya di industri, air dingin atau jenis cairan
lainnya dari chiller dimanfaatkan di unit proses atau
peralatan laboratorium.
Chiller digunakan di banyak industri, misalnya industriindustri plastik, logam, bahan-bahan kimia, farmasi,
makanan dan minuman, kertas, tekstil, percetakan,
peralatan medis, penerbangan, serta beberapa lainnya
Analisis beban dan kinerja Chiller yang meliputi:
operasional rutin, pembebanan kerja, nilai kinerja chiller,
dan faktor-faktor yang mempengaruhi kinerja chiller perlu
untuk dilakukan. Dari hasil analisis ini dapat diketahui
status terakhir chiller sekaligus potensi penghematan
energi dan biayanya.
Chiller adalah mesin pendingin yang bekerja dengan cara
memindahkan panas dari satu media ke media lainnya
melalui proses kompresi atau absorpsi uap. Uap yang
digunakan disebut refrigeran. Sehingga berdasarkan
prosesnya, chiller terbagi menjadi dua macam, yaitu chiller
kompresi dan absorpsi.
PENDINGINAN
- Proses pembuangan panas dari suatu benda
sehingga suhunya di bawah suhu lingkungan
- Proses transfer energi dari temperatur
rendah ke temperatur tinggi
- Pendinginan alami dihasilkan dari
penggunaan es
- Pendinginan mekanik dilakukan dengan
menggunakan mesin pendingin yang
beroperasi sesuai prinsip termodinamika
PENDINGINAN
- Proses pembuangan panas dari suatu benda
sehingga suhunya di bawah suhu lingkungan
- Proses transfer energi dari temperatur
rendah ke temperatur tinggi
- Pendinginan alami dihasilkan dari
penggunaan es
- Pendinginan mekanik dilakukan dengan
menggunakan mesin pendingin yang
beroperasi sesuai prinsip termodinamika
PENDINGINAN ALAMI
- Es sebagai medium pendingin dapat digunakan
untuk pendinginan hingga suhu 5oC.
-Suhu di bawah 0oC dapat dicapai jika digunakan
bahan kimia, seperti tabel berikut:
Bahan Kimia
NaCl
CaCl2
HNO3
KOH
HNO3
% berat bahan kimia
dalam campuran
25
60
50
57
50
Suhu (oC)
-18.7
-33.1
-35.0
-39.1
-40.0
Beban Pendinginan (Cooling load)
Total energi panas yang harus dibuang agar benda
mencapai suhu yang diinginkan. Dalam praktek
komersial digunakan istilah “ton refrigerasi”.
Satu ton refrigerasi equivalent dengan panas laten
Fusi dari 1 ton (2000 pounds) es selama 24 jam.
1 ton refrigerasi = (2000 pounds x 144 Btu/pound)/24 jam
= 288 000 Btu/24 jam
= 303 852 kJ/24 jam
Hitung beban pendinginan dari 2000 kg kubis
yang disimpan pada suhu 5oC
Panas evolusi dari kubis pada 5oC = 28 – 63 W/Mg
Beban pendinginan
= (2000 kg)•(63 W/Mg)•(1 Mg/1000 kg)
= 126 W = 126 J/s
1 ton refrigerasi = 303 852 kJ/24 jam
= 303 852 kJ/(3600 * 24) s
= 3.52 kJ/s = 3.52 kW
126 W
126 /3520 = 0.036 ton refrigerasi
PENDINGINANKompresi uap
evaporator
f
e
expantion
valve
g
low pressure
high pressure
condenser
a
b
c
compressor
d
receiver
evaporator
expantion
valve
low pressure high pressure
condenser
compressor
b
c
d
receiver
d
P2
Tekanan absolut (kPa)
a
P1
f
e
H1
H2
Specific enthalpy (kJ/kg)
c
b
a
H3
Kerja Compressor:
d
Tekanan absolut (kPa)
P2
P1
f
e
c
b
qw = m(H3 – H2)
Kerja Condenser:
a
qc = m(H3 – H1)
Kerja Evaporator
qe = m(H2 – H1)
H1
H2
Specific enthalpy (kJ/kg)
H3
m = laju aliran masa refrigerant (kg/s)
H = enthlaphy refrigerant (kJ/kg refrigerant)
q = laju kerja (kW)
Coefficient of Performance (C.O.P.):
Rasio antara panas yang diserap oleh refrigerant yang mengalir
pada evaporator dan panas ekuivalen dari energi compressor
H2 – H1
C.O.P =
H3 – H2
Laju aliran refrigerant:
m=
q
Diketahui:
Suhu evaporator = -5oC
Suhu kondensor = 40oC
Beban refrigerasi = 20 ton
Efisiensi Kompresor = 85%
Hitung :
1. Laju aliran refrigerasi
2. Power kompresor yang dibutuhkan
3. C.O.P
(H2 – H1)
Tekanan Evaporator = 260 kPa
Tekanan Kondensor = 950 kPa
H1 = 238 kJ/kg
H2 = 350 kJ/kg
H3 = 375 kJ/kg
Tekanan Evaporator = 260 kPa
Tekanan Kondensor = 950 kPa
H1 = 238 kJ/kg
H2 = 350 kJ/kg
H3 = 375 kJ/kg
Diketahui:
Suhu evaporator = -5oC
Suhu kondensor = 40oC
Beban refrigerasi = 20 ton
Efisiensi Kompresor = 85%
Hitung :
1. Laju aliran refrigerasi
2. Power kompresor yang dibutuhkan
3. C.O.P
(20 ton) (303852 kJ/ton)
=
24 hrs)(3600 s/hr)(350 – 238) kJ/kg
Tekanan Evaporator = 260 kPa
Tekanan Kondensor = 950 kPa
H1 = 238 kJ/kg
H2 = 350 kJ/kg
H3 = 375 kJ/kg
Diketahui:
Suhu evaporator = -5oC
Suhu kondensor = 40oC
Beban refrigerasi = 20 ton
Efisiensi Kompresor = 85%
Hitung :
1. Laju aliran refrigerasi
2. Power kompresor yang dibutuhkan
3. C.O.P
(20 ton) (303852 kJ/ton)
m =
24 hrs)(3600 s/hr)(350 – 238) kJ/kg
= 0.628 kg/s
Kerja Compressor:
m = 0.628 kg/s
qw = m(H3 – H2)
H1 = 238 kJ/kg
H2 = 350 kJ/kg
Kerja Condenser:
H3 = 375 kJ/kg
qc = m(H3 – H1)
Kerja Evaporator
qe = m(H2 – H1)
Kerja Compressor:
Tekanan absolut (kPa)
P2
P1
40
c
d
f
e
-5
b
qw = m(H3 – H2)
Kerja Condenser:
a
qc = m(H3 – H1)
Kerja Evaporator
qe = m(H2 – H1)
H1
H2
Specific enthalpy (kJ/kg)
H3
m = laju aliran masa refrigerant (kg/s)
H = enthlaphy refrigerant (kJ/kg refrigerant)
q = laju kerja (kW)
Pertimbangan Pemilihan Refrigerant:
• Panas latent evaporasi: lebih tinggi lebih baik,
karena jumlah refrigerant yang dibutuhkan lebih sedikit
• Tekanan kondensasi: tekanan yang tinggi berarti
memerlukan konstruksi pipa yang kuat
• Suhu pembekuan: harus dibawah suhu evaporator
• Temperatur kritis
• Toxicity
• Flammability
• Corrosiveness
• Stabilitas kimiawi
• Deteksi kebocoran
• Biaya
Analisa Pendinginan Absorbsi
q-g
T-a
T-g
q-c
W
q-a
T-a
siklus tenaga
T-e
q-e
sikklus pendiginan
Gambar 6-3 Siklus absorbsi sebagai kombinasi
siklus tenaga dan siklus pendinginan
Siklus pendinginan absorbsi pada
prinsipnya merupakan kombinasi dari 2
siklus, yaitu siklus tenaga dan siklus
pendinginan.
Siklus tenaga menghasilkan kerja yang
dibutuhkan untuk melakukan proses
pengempaan (kompresi) uap yang
dihasilkan oleh evaporator. Siklus
tenaga menerima panas qg pada suhu
Ts, melepas energi W dalam bentuk
kerja ke siklus pendinginan, dan
melepas sejumlah qa energi ke
lingkungan dalam bentuk panas pada
suhu Ta. Siklus refrigerasi menerima
kerja sebesar W dan menggunakannya
untuk memompa sejumlah qe panas
pada suhu pendinginan Tr kemudian
melepaskan sejumlah qc panas pada
suhu lingkungan Ta.
COP : Rasio energi yang termanfaatkan terhadap kerja yang
dilakukan.
Dari definisi COP, untuk siklus tenaga berlaku persamaan,
sedangkan untuk siklus pendinginan:
q-g
T-a
T-g
q-c
W
q-a
T-a
siklus tenaga
T-e
q-e
sikklus pendiginan
Gambar 6-3 Siklus absorbsi sebagai kombinasi
siklus tenaga dan siklus pendinginan
Koefisien penampilan (COP) siklus absorbsi ideal atau siklus pendinginan
yang digerakkan dengan panas didefinisikan sebagai :
Dari persamaan di atas dapat diambil beberapa
kecenderungan, yaitu :
- COP meningkat jika Tg meningkat
- COP meningkat jika Te meningkat
- COP menurun jika Ta menurun
Contoh Soal 1 :
Tentukan COP ideal sistem pendinginan absorbsi yang digerakkan
dengan sumber panas bersuhu 100 oC, suhu pendinginan 5 oC dan
suhu lingkungan 30 oC.
COP
Jawab :
COP = (5+273.15)(100-30) / (100+273.15)(30-5)
= 2.09
Chiller dibedakan pula berdasarkan tipe mesin kompresi dan
refrigeran yang digunakan. Adapun jenis-jenis kompresor chiller
antara lain adalah sentrifugal, torak (reciprocating), ulir (screw),
dan scroll. Sedangkan refrigeran yang digunakan sangat beragam
seperti R-22, R-I34a, R-410A, R-407C, hidrokarbon, dan lain-lain.
Pertukaran panas pada sistem chiller water-cooled
COP sebuah chiller diperoleh dari perbandingan kapasitas chiller
dengan daya listrik yang digunakan.
Daya listrik chiller dapat diperoleh dari pengukuran data
kelistrikan.
Sedangkan kapasitas chiller diperoleh dari pengukuran selisih
temperatur air masuk dan keluar evaporator serta laju aliran air.
Nilai COP chiller :
Pada chiller tipe water-cooled, apabila pengukuran pada sisi
evaporator tidak dapat dilakukan maka COP chiller dapat didekati
melalui pengukuran pada sisi kondenser. Kapasitas pada
kondenser adalah penjumlahan kapasitas chiller dengan konsumsi
daya listriknya, yaitu:
Kapasitas chiller adalah pengurangan kapasitas kondenser
dengan konsumsi energi listriknya. Sehingga kinerja chiller
menjadi:
kinerja sistem secara keseluruhan menjadi:
AcuanKinerjaChiller
Berapa nilai kinerja chiller yang baik? Untuk menilai kinerja
suatu chiller, dilakukan perbandingan dengan suatu nilai acuan.
Adapun acuan yang dapat digunakan adalah:
a. Nilai spesifikasi kinerja chiller itu sendiri, adalah nilai
berdasarkan dokumen spesifikasi chiller atau data awal
operasional chiller (commissioning data). Nilai ini berguna dalam
menentukan penurunan kinerja chiller sesungguhnya.
b. Nilai standar kinerja chiller, adalah nilai berdasarkan standar
tertentu atau peraturan yang berlaku. Nilai ini berguna dalam
menentukan tingkat efisiensi chiller.
c. Nilai kinerja chiller baru yang ada di pasaran. Nilai ini berguna
dalam menentukan peluang penghematan yang dapat dilakukan.
Berdasarkan jurnal ASHRAE, kondisi kinerja chiller berdasarkan
waktu
Kinerja chiller berdasarkan ASHRAE
Faktor Kinerja Chiller dan Pemborosan Energi
a. Pembebanan chiller, umumnya karakteristik kinerja setiap
chiller berdasarkan pembebanan kerja terhadap
kapasitasnya.
b. Kerusakan mesin chiller, seperti kerusakan pada gulungan
motor atau terjadi keausan pada komponen yang bergerak.
Kerusakan pada komponen utama chiller akan sangat
mempengaruhi kinerja chiller.
c. Modifikasi, seperti penggantian refrigeran R-22 dengan
hidrokarbon atau penggantian komponen yang beda
dengan aslinya. Penggantian komponen yang tidak sesuai
dengan sifat kerja mesin atau lebih rendah kualitasnya
mengurangi kapasitas dan kinerja chiller.
Faktor Kinerja Chiller dan Pemborosan Energi
d. Kesalahan pengaturan temperatur air chiller, hal ini
disebabkan oleh kesalahan manusia atau kerusakan sistem
pengaturan. Nilai temperatur pengaturan umumnya adalah
nilai optimal kinerja chiller.
e. Jumlah refrigeran kurang atau berlebih, hal ini disebabkan
faktor pengisian atau kebocoran. Jumlah refrigeran
menentukan tekanan kerja atas dan bawah mesin chiller.
Sedangkan tekanan kerja chiller mempengaruhi kinerja
chiller.
f. Pengerakan (scaling) pada koil evaporator atau kondenser,
pengerakan
menyebabkan
terhambatnya
proses
perpindahan panas antara air dan refrigeran. Apabila
proses pertukaran ini terhambat maka kapasitas dan kinerja
chiller terganggu.
Faktor Kinerja Chiller dan Pemborosan Energi
g. Debit air kurang, semakin besar air yang melewati
evaporator atau kondenser maka semakin baik pula proses
pertukaran panas antara air dan refrigeran. Sehingga
apabila debit air kurang maka kemampuan pertukaran
panas pun akan berkurang.
h. Temperatur udara luar tinggi, faktor ini adalah faktor alami
yang tidak dapat dihindari. Semakin tinggi temperatur
udara luar semakin sulit untuk mendinginkan chiller.
i. Sirkulasi udara pendingin kurang baik, hal ini terjadi di
kondenser pada tipe air-cooled dan di menara pendingin
pada tipe water-cooled. Sirkulasi yang buruk menyebabkan
udara panas berkumpul di sekitar chiller atau menara
pendingin. Akibatnya udara yang mendinginkan chiller atau
yang masuk ke menara pendingin lebih tinggi dari udara
luar.
Di antara sumber-sumber penting pemborosan pada chiller, yaitu:
a. Waktu operasional yang berlebih, seperti waktu menghidupkan
chiller lebih cepat dari kebutuhan atau mematikannya melewati
masa dibutuhkan sesungguhnya.
b. Isolasi pipa yang tidak baik, hal ini menyebabkan terjadinya
terbuangnya “dingin” pada saluran pipa distribusi air dingin.
Download
Random flashcards
hardi

0 Cards oauth2_google_0810629b-edb6-401f-b28c-674c45d34d87

sport and healty

2 Cards Nova Aulia Rahman

Dokumen

2 Cards oauth2_google_646e7a51-ae0a-49c7-9ed7-2515744db732

Create flashcards