Resume Jurnal 05

Studi Kasus Kinerja Pada Kompresor Reciprocating Kecil Dengan Campuran Hidrokarbon - Nitrogen Yang Berbeda

N. Lakshmi Narasimhan, G. Venkatarathnam Departemen Teknik Mesin, SSN College of Engineering, Kalavakkam 603110,

Tamil Nadu, IndiaPendinginan dan Air conditioning Laboratorium, Indian Institute of Technology

Madras, Chennai 600 - 036, India

Cryocoolers adalah lemari es yang menyediakan pendinginan pada suhu

kriogenik (kurang dari 123 K ) dengan kapasitas mulai dari beberapa Watt sampai

beberapa ratus Watt. Dari semua cyocoolers kulkas Joule Thomson adalah paling

sederhana, karena komponen ini bergerak dengan adanya ( getaran mekanik ) pada

ujung dingin kulkas. Kinerja kulkas Joule Thomson beroperasi dengan pendingin

campuran tergantung pada komposisi campuran serta hardware yang digunakan. Peran

Komposisi campuran pada kinerja keseluruhan sistem telah ditangani dengan baik

dalam literatur terbuka. Apa yang tidak dikenal adalah peran komposisi campuran pada

kinerja komponen individu seperti kompresor, penukar panas, dan lain - lain. Efisiensi

adiabatik dari kompresor tahap Joule Thomson kulkas tunggal diukur dengan tiga puluh

nitrogen hydrocarbon berbeda dan neonenitrogen hydrocarbon campuran. Hasil kami

menunjukkan bahwa efisiensi adiabatik dari kompresor tidak tergantung pada komposisi

campuran dalam kisaran rasio tekanan diuji.

Dalam setup ini campuran Refrigerant dikompresi dari tekanan sekitar 0.3 - 0.5

MPa ke kompresor tekanan ( bagian panas ) yang digunakan adalah minyak pelumas

jenis reciprocating (pembuat Danfoss ) dengan volume perpindahan dari 1.8 m3 h−1.

Pemisahan minyak kotor diikuti oleh dua filter tahap peleburan dan pembekuan minyak

atau minyak dibawa ke evaporator tidak diamati atau di setup bahkan setelah 1000 jam

operasi. Minyak refrigeran yang bertekanan tinggi sebaiknya didinginkan dalam

penukar panas dan diperluas ke tekanan rendah dalam kapiler ekspansi untuk

mendinginkan beban panas di evaporator. Sebagian besar panas laten dari refrigeran

tekanan rendah digunakan untuk mendinginkan dan memadatkan refrigeran tekanan

tinggi . Penukar panas yang digunakan adalah counterflow yang melingkar .

1. Persamaan Efisiensi volumetrik kompresor (nvol)

Efisiensi volumetrik kompresor reciprocating (nvol) dapat dinyatakan sebagai fungsi dari

rasio tekanan kompresor. Sebagai berikut :

nvol = A1 + B1 ¿¿ - 1) (1)

Di mana : A1 dan B1 adalah konstanta dan γ mix adalah indeks adiabatik dari campuran

refrigerant. Konstanta A1dan B1 tergantung pada komposisi campuran serta

pembangunan kompresor dan perlu ditentukan secara eksperimental untuk kompresor

yang diberikan.

Rasio tekanan 3.2 - 5.3. Dalam pernyataanγ mix adalah indeks adiabatik dari campuran,

dan diperkirakan sebagai berikut :

γ mix ¿Cp , mix

Cp, mix−R (2)

Cp, mix merupakan campuran yang akan menjadikan panas spesifik molar dari campuran

gas rendah pada tekanan hisap (0.1 - 0.5 MPa), panas spesifik dari campuran dapat

ditentukan dari panas spesifik molar masing-masing komponen sebagai berikut:

Cp, mix = ∑1

zi CP ,i (3)

Dimana : z i adalah fraksi mol dan c P,i panas spesifik molar komponen engan campuran.

Pada tekanan rendah, molar panas spesifik hampir sama dengan yang ideal gas panas

spesifik pada suhu yang diberikan.

1. Persamaan Efisiensi adiabatik dari kompresor ¿¿)

Efisiensi adiabatik dari kompresor adalah rasio antara input kerja isentropik dan aktual

ke kompresor dan dinyatakan sebagai berikut:

nad = W isen

W act =

h2 ' s−h1

h2'−h1

(4)

Dimana : w isen dan W act adalah isentropik dan aktual mekanik daya yang diberikan ke

kompresor, h2' sentalpi campuran di pintu keluar kompresor untuk kompresi isentropik

proses, h2 ' dan h1 sesuai dengan enthalpi pada keluar masuknya kompresor dalam

kondisi yang sebenarnya. Nilai entalpi ditentukan dengan menggunakan persamaan

PengeRobinson. Untuk campuran ideal, efisiensi adiabatik dari kompresor (Persamaan

(4) dapat ditulis kembali sebagai berikut:

nad = W isen

W act =

γ mix

γmix−1

mR

MW mix

T 1(Prγ mix−1

γmix

−1)W act

(5)

Dimana : m mewakili laju aliran massa dari campuran refrigeran, R gas konstan

Universal, T 1 suhu di hisap, Pr rasio tekanan kompresor,γ mix indeks adiabatik dari

campuran dan MW mixberat molekul campuran.