SISTEM REFRIGERASI STEAM JET

Disusun Oleh:Ajang Wahyu 101611067Jerry Rizky R. 101611081

Kelas: 2C

Teknik Refrigerasi dan Tata Udara

Sistem Refrigerasi Steam Jet

Siklus refrigerasi steam jet, sama dengan siklus refrigerasi konvensional atau biasa dengan evaporator ala kompresi, kondensor dan refrigeran sebagai komponen dasarnya. Bahkan selain alat kompresi mekanik, secara leluasa sistem menggunakan steam ejector atau booster.

Air digunakan sebagai refrigeran dan efek pendinginan dihasilkan dari penguapan sebagian air di evaporaor pada tekanan absolu rendah.

Kerja Sistem

Air masuk flash chamber lalu disemprotkan sehingga sebagian air menguap. Tekanan flash chamber dijaga pada tekanan tertentu sehingga mempunyai temperatur jenuh tertentu pula. Air yang dingin disirkulasikan melewati pompa lalu ke uang pendingin,dan setelah menyerap kalor air kembali lagi ke flash chamber. Untuk menambah jumlah air maka dari make up water masuk lagi ke flash chambeber unuk mengkompresikan uap air maka steam ejector menghisap uap air dari flash chamber dan menekannya ke ejector dan bersatu dengan uap air dari boiler, dan bersirkulasi kembali.

Sistem ini menggunakan prinsip merebus air di bawah 1000C. Jika tekanan pada permukaan air berkurang di bawah tekanan atmosfir, air dapat dibuat mendidih pada suhu rendah. Air mendidih pada 60C, ketika tekanan di permukaan adalah 5 cm Hg dan pada 100C, ketika tekanan 6,5 cm Hg. Tekanan yang sangat rendah atau tinggi di permukaan air dapat dipertahankan oleh throatling uap melalui jet atau nozel.

Pertimbangkan flash ruang berisi 100 kg air. Jika tiba-tiba 1 kg air dihapus oleh mendidih, karena tekanan berkurang karena throttling uap melalui nozel. Sekitar 2385 kJ panas akan dihapus dari air, yang setara dengan panas penguapan air.

Penurunan suhu air sisanya adalah,Q=m CpdT =5.7˚C

Menguapkan satu kg lebih dari air mengurangi suhu air yang tersisa oleh5.70C lebih lanjut. Jadi dengan melanjutkan proses ini,air yang tersisa dapat dibuat untuk membekukan. Air adalah refrigeran yang digunakan dalam sistem pendingin steam jet. Seperti air membeku pada 00C, maka pendinginan baik harus dihentikan atau beberapa perangkat yang diperlukan untuk pompa es.

Operasi:Uap tekanan tinggi disuplai ke nosel dari boiler dan diperluas. Di sini, uap air

berasal dari ruang flash entrained dengan kecepatan tinggi uap jet dan itu lebih dikompresi dalam kompresor termo. Energi kinetik dari campuran diubah menjadi tekanan statis dan massa dibuang ke kondensor. Kondensat biasanya dikembalikan

ke boiler. Umumnya penguapan, 1% dari air di ruang flash cukup untuk menurunkan suhu air dingin ke 60C. Para air dingin di ruang flash diedarkan oleh

pompa ke titik aplikasi. Air hangat dari beban dikembalikan ke ruang flash. Air disemprotkan melalui nozel untuk memberikan luas permukaan maksimum untuk pendinginan. Air, yang memercik di kamar dan hilangnya air dingin pada aplikasi,

harus diganti oleh air make-up ditambahkan ke sistem sirkulasi air dingin.

Keuntungan dan Kekurangn 

Keuntungan: Hal ini fleksibel dalam operasi,

kapasitas pendinginan dapat dengan mudah dan cepat berubah.

Tidak memiliki bagian yang bergerak seperti itu adalah getaran bebas.

Hal ini dapat diinstal keluar dari pintu. Berat sistem perton kapasitas

pendingin kurang. Sistem ini sangat handal dan biaya

pemeliharaan kurang. Sistem ini terutama disesuaikan

dengan pengolahan air dingin yang digunakan dalampabrik karet, distilleries, pabrik kertas, pabrik pengolahan makanan, dll

Sistem initer utama digunakan dalam instalasi AC, karenakeamanan lengkap air sebagai refrigeran dan kemampuan untuk menyesuaikan diri dengan cepat untuk memuatvariasi dan tidak ada bahaya dari kebocoran refrigeran.

Kekurangan: Penggunaan penguapan langsung

untuk menghasilkan air dingin biasanya terbatas sebagaiVolume yang luar biasa dari uap yang akan ditangani.

Dua kali banyak panas harus dipindahkan dalam kondensors team jet perton dibandingkan dengan pendingin sistem kompresi uap.

Sistem ini berguna untuk kenyamanan AC, tetapi tidak praktislayak untuk suhu air di bawah 40C

Ejector

Bagian-bagiannya:a. Diffuserb. Suction

Chamberc. Steam Nozlled. Steam cheste. Nozzle platef. Suctiong. DiscSteam Inleth. Hargei. Nozzle Throatj. Diffuser Throat

Gambar

Merupakan bagian penting pada sistem steam jet refrigerasi. Uap air pada tekanan tinggi digunakan unuk memberikan energi pada ejector, biasa disebut fluida utama

atau motive steam. Motive steam “dikembangkan” pada nozzle yang konvergen (dengan kecepatan rata-rata 1200 m/sec), menyebabkan uap air meninggalkan

flash chamber (melalui saluran suction). Lalu kedua jenis uap air tersebut bercampur pada ‘mixing suction’. Percampuran tejadi pada tekanan konstan.

Pada bagian pencampuran (Mixing Suction):

Cara Kerja dan Teori DasarKeterangan:1. Pembangkit uap2. Pengukur tekanan3. Temperatur layar

dengan mengukur titik switch

4. Evaporator5. Injektor nozel6. Kondensor7. Penyesuaian

transformator untukpemanas

8. Pemanas di evaporator

CARA KERJA DAN TEORI DASARAir yang berasal dari ruang pendingin masuk ke flash chamber lalu disemprotkan sehingga sebagian air akan menguap.Tekanan flash chamber dijaga pada harga tertentu sehingga mempunyai temperatur jenuh tertenu pula.Air yang dingin berasl dari flash chamber akan disirkulasikan melalui pompa ke ruang pendingin dan telah menyerap kalor, air akan kembali lagi k flash chamber untuk didinginkan. Untuk menambah jumlah uap air di flash chamber maka di perlukan make up water karena karena uap air terhisap oleh steam ejector. Untuk mengkompresikan uap air, maka steam ejector menghisap air dari steam ejector menghisap uap air dari flash chamber dan menekannya menuju booster untuk kemudian dikondensasikan dikondensor.Dikondensor, uap air akan berkondensasi dan kondensat yang terbentuk akan dipompakan menuju boile untuk menghasilkan steam tekanan tinggi yang kemudian dialirkan menuju primary ejector menuju nozzle.

A steam jet refrigeration system

Uap yang bertekanan tinggi masuk ke ejector, motive steam di dalam ejector kondisi akhirnya setelah melewati nozzle secara ekspansi isentropik. Karena rugi-rugi ekpansi dan sebagainya, maka titk ekpansi isentropik bergerser menjadi kondisi aktual. Kondisi resultan dari campuran high velocity steam dengan uap air yang terhisap dari flash chamber sebelum kompersi. Lalu masuk ke kondesor maka kondisi akhirnya kompresi isontropik. Setelah mengalami throlling maka air masuk ke ekpansion valve maka makeup water yang bertemperatur sedikit lebih rendah dari kondensor akan berada pada kondisi akhir di flash chamber dan make up water yang bertemperatur tinggi masuk ke pompa lalu ke Boiler dan kembali ke ejector. siklus ini terjadi berulang-ulang.

APLIKASI Aplikasi dari steam Jet

refrigeration adalah pada: 1.Pendinginan air bertemperatur tinggi2.Air conditioning kapasitas besar (hingga 1 MW)

Pemprosesan pendinginan air bertemperatur tinggi yang menggunakan sistem steam jet ini dapat dijumpai pada:

a. Industri-industri karetb. Industri-industri kimiac. Pabrik-pabrik kertasd. LNGe. Industri makanan dan minumanf. Pabrik bir

Untuk aplikasi tata udara, dipilih karena:

a. Aman, (air sebagi refigeran)

b. Bebas getaranc. Mampu cepat

beradaptaasi terhadap perubahan atau variasi beban.

Contoh-Contoh SoalSoal 1• Hitung kebutuhan steam, luas permukaan pindah panas, & suhu penguapan pada setiap ‘effect’ dari triple effect evaporator yang menguapkan 500 kg/jam 10% padatan menjadi 30% padatan. Steam tersedia padatekanan 200 kPa gauge & tekanan di dalam evaporator pada ‘effect’ terakhir 60 kPa absolute.• Asumsi koefisien pindah panas keseluruhan (overall) 2270, 2000, & 1420 J m-2 s-1 oC-1 di ‘effect’ I, II, & III. Pengaruh panas sensibel diabaikan, tidak ada kenaikan titik didih, dan pindah panas di setiap ‘effect’adalah sama.• Kesetimbangan Massa (kg/jam)Solids Liquids TotalFeed 50 450 500Product 50 117 167Evaporation 333

Kesetimbangan PanasDari tabel steam, suhu condensing steam pada 200 kPa (g) = 134°C, panas laten 2164 kJ kg -1. Suhu evaporasi di “effect” akhir pada tekanan 60 kPa (abs.) = 86°C, tidak ada kenaikan titik didih, panas laten 2294 kJ kg-1.q1 = q2 = q3U1A1ΔT1 = U2A2ΔT2 = U3A3ΔT3ΔT1 + ΔT2 + ΔT3 = (134 – 86) = 48°C.Jika A1 = A2 = A3Maka ΔT2 = U1ΔT1 / U2 dan ΔT3 = U1ΔT1 / U3ΔT1 + (U1ΔT1 / U2) + (U1ΔT1 / U3) = 48°CΔT1(1 + U1/U2 + U1/U3) = 48,ΔT1 x [1 + (2270/2000) + (2270/1420)] = 48ΔT1 = 12,9°C,ΔT2 = ΔT1 x (2270/2000) = 14,6°CΔT3 = ΔT1 x (2270/1420) = 20,6°C

• Suhu evaporasi:• Effect I: 134 – 12,9 = 121°C; panas laten (Tabel Steam)2200 kJ kg-1.• Effect II: 121 – 14,6 = 106,5°C; panas laten 2240 kJ kg-1• Effect III: 106,5 – 20,6 = 86°C, panas laten 2294 kJ kg-1• Perubahan panas sensibel diabaikan,• Jika w1, w2, w3 = jumlah yang dievaporasi di effect I, II &III, ws = jumlah steam terkondensasi per jam di Effect I,w1 x 2200 x 103 = w2 x 2240 x 103= w3 x 2294 x 103= ws x 2164 x 103w1 + w2 + w3 = 333w1 = 113 kg jam-1 w2 = 111kg jam-1 w3 = 108kg jam-1ws = 115 kg jam-1• Konsumsi SteamDibutuhkan 115 kg steam (ws) untukmenguapkan total 333 kg air :0.35kg steam/kg air menguap.• Luas Permukaan Heat exchanger.(113 x 2200 x 1000)/3600 = 2270 x A1 x 12,9A1 = 2,4 m2 = A2 = A3total area = A1 + A2 + A3 = 7,2 m2.

•Soal 2Hitung luas area pindah panas yang dibutuhkan oleh surface condenser yang bekerja seperti jetcondenser pada contoh sebelumnya.Asumsi, nilai U 2270 J m-2 s-1 oC-1, &sub-cooling cairan tidak dipertimbangkan.• Beda suhu rata-rata= (60 – 18)/2 + (60 – 35)/2= 33,5°C.• Jumlah panas yang dibutuhkan kondensat q = U A ΔT5000 x 2,46 x 106 = 2270 x A x 33,5 x 3600• A = 45 m2• Luas area pindah panas yang dibutuhkan = 45 m2

Soal 3Sebutkan keuntungan dan kekurangan sistem refrigerasi steam jet?

Soal 3Sebutkan keuntungan dan kekurangan sistem refrigerasi steam jet?Keuntungan:Hal ini fleksibel dalam operasi, kapasitas pendinginan dapat dengan mudah dan cepat berubah. Tidak memiliki bagian yang bergerak seperti itu adalah getaran bebas.Hal ini dapat diinstal keluar dari pintu.Berat sistem perton kapasitas pendingin kurang.Sistem ini sangat handal dan biaya pemeliharaan kurang.Sistem ini terutama disesuaikan dengan pengolahan air dingin yang digunakan dalampabrik karet, distilleries, pabrik kertas, pabrik pengolahan makanan, dllSistem initer utama digunakan dalam instalasi AC, karenakeamanan lengkap air sebagai refrigeran dan kemampuan untuk menyesuaikan diri dengan cepat untuk memuatvariasi dan tidak ada bahaya dari kebocoran refrigeran.

Kekurangan:•Penggunaan penguapan langsung untuk menghasilkan air dingin biasanya terbatas sebagaiVolume yang luar biasa dari uap yang akan ditangani.•Dua kali banyak panas harus dipindahkan dalam kondensors team jet perton dibandingkan dengan pendingin sistem kompresi uap.Sistem ini berguna untuk kenyamanan AC, tetapi tidak praktislayak untuk suhu air di bawah 40C.

Soal 4Hitung air yang dibutuhkan jet condenser untuk mengembunkan uap dari evaporator yang menguapkan 5000 kg/jam air pada kondisivakum 20 kPa (atau tekanan 15 cmHg) Air kondensasi (condensing water) terjadi pada 18oC & suhu maksimum untuk mengeluarkan air dari 35oC

P = Z.ρ.g = 0.15 x 13.6 x 1000 x 9,81 = 20kPaDari steam table, P = 20 kPa_ T = 60 C; panas laten = 2358 kJ˚̊,Panas yg dipindahkan dari tiap kgkondensat= panas laten + panas sensibel= 2358 x 103 + (60 – 35) x 4,186 x 103= 2,46 x 106 J/kgPanas yg diterima oleh tiap kg air pendingin= panas sensibel= (35 – 18) x 4,186 x 103= 7,1 x 104 J/kgJumlah panas dipindahkan dari kondensat per jam= 5000 x 2,46 x 106 J/jamJumlah air pendingin tiap jam= 5000 x 2,46 x 106 / 7,1 x 104= 1,7 x 105 kg/jam

Referensihttp://nptel.iitm.ac.in/courses/IIT-MADRAS/Applie

d_Thermodynamics/Module_6/9_Steam_Jet_RS.pdf

http://www.usdidactic.com/images/produktbilder/06135200/Datenblatt/06135200%202.pdf

http://www.refrigers.com/content/view/31634/181/

http://www.energy-based.nrct.go.th/Article/Ts-3%20a%20circulating%20system%20for%20a%20steam%20jet%20refrigeration%20system.pdf

http://sintak.unika.ac.id/staff/blog/uploaded/5812001244/files/satop/evaporation_2011_pdf.pdf