Transcript refrigeration calculation load

BY
MOH. ARIS AS’ARI, S.Pd
NIP. 19840113 201001 1 007
REFRIGERATION AND AIR CONDITIONING TECHNICAL SKILL PROGRAM
SMK NEGERI 1 CIREBON
Visit us on : http//ptu.smkn1-cirebon.sch.id
CALCULATION LOAD FOR ICE PLANT
Yang perlu kita perhatikan dalam menghitung beban panas sistem refrigerasi
untuk ice plant adalah perubahan fasa dan temperatur.
Example :
• Jadi dalam menghitung panas yang harus dibuang untuk ice plant, maka
harus menghitung :
1. Panas sebelum pembekuan (Sensible heat)
Qs1 = m’ × Cp air × ΔT1
2. Panas ketika pembekuan (Latent heat)
Qles = m’ × q
3. Panas setelah pembekuan (Sensible heat)
Qs2 = m’ × Cp es × ΔT2
Dimana :
 m'
= massa air persatuan waktu (kg/s)
 Cp air = panas spesifik air (1 kcal/kg.°C, 4.19 kJ/Kg. °K)
 Cp es = panas spesifik es (0.5 kcal/kg.°C, 2.1 kJ/Kg . °K)
 ΔT = Perbedaan temperature (°C, K)
 q
= panas laten es (1 kcal/kg, 335 kJ/Kg)
 Q
= kapasitas pendinginan persatuan per satuan waktu (kW)
Pada umumnya pabrik es di Indonesia menambahkan 30% dari
perhitungan kapasitas berdasarkan teori untuk mengatasi beban
tambahan. Adapun beban tambahan disebabkan oleh :
1. Beban panas dari Agitator
2. Transmisi panas (dingin) dari bak air garam yang tidak
memadai isolasinya serta kayu penutup
3. Peniupan udara untuk membuat es jernih menambah beban
panas
4. Pembukaan kayu penutup pada waktu mencabut es
5. Pengisian air
CALCULATION LOAD FOR STORAGE
Dalam menghitung beban pendinginan pada ruang penyimpanan, menurut
Carrier dalam The Totaline® Refrigeration Selection Guide ada 4 faktor yang
harus dihitung diantaranya :
• Transmission Load
yaitu panas yang melewati dinding, lantai dan atap.
• Air Change Load
yaitu panas yang terjadi akibat udara yang masuk pada ruangan baik secara
infiltasi maupun ventilasi.
• Product Load
yaitu panas yang harus dibuang dan dihasilkan oleh produk yang ada di
dalam ruangan.
• Internal Load
yaitu panas yang dihasilkan oleh sumber seperti lampu, electric motor,
orang yang sedang bekerja di dalam ruangan tersebut, dll.
Sebelum kita mengadakan perhitungan, maka terlebih dahulu kita
mengadakan survey untuk mencari beberapa informasi yang
diantaranya :
1. Design temperatur sekeliling
2. Temperatur ruangan yang akan dikondisikan beserta
kelembapan yang diinginkan
3. Dimensi, tipe konstruksi, insulasi, exposure, dll dari ruangan
yang akan dikondisikan
4. Jenis dan jumlah produk
5. Keperluan electrical service
6. Beban yang lain seperti manusia, lampu, peralatan listrik, dll.
EXAMPLE Refrigeration Load under 32°F
PT. Sapi Glonggong di Cirebon akan membangun ruangan freezer
dengan ukuran 20 ft x 30 ft x 10 ft dengan dinding semuanya
terbuat dari insulasi fiber glass setebal 6 inch. Digunakan untuk
menyimpan daging sapi segar seberat 2000 lb/hari. Temperatur
udara luar 70°F, RH 60% dan total beban lampu dan motor listrik
sebesar 500 watt. Jika temperatur ruangan didesain
bertemperatur -10°F, maka carilah refrigeration load dari sistem!
Dari soal diatas maka kita tulis teerlebih dahulu beberapa informasi desain
ruangan :
Kondisi tempat
• Aplikasi
: Storage daging sapi segar
• Ukuran ruangan (ft)
: 20 ft (w) x 30 ft (l) x 10 ft (h)
• Material insulasi thermal
: Fiber glass
• Ketebalan tembok seluruhnya (inch)
: 6 inch
• Temperature dan kelembapan udara luar : 70°F, RH 60%
• Temperature storage yang diinginkan
: -10°F
• Penurunan temperatur
: 80°F
• Beban peralatan listrik total
: 500 watt
• Jumlah orang yang ada di ruangan
: 0
• Berat total produk
: 2000 lb/hari
• Informasi jenis produk
: Daging sapi segar, temp. awal 50°F
Tidak menggunakan dinding luar
A. Transmission (Wall) Load
a. Exterior wall surface
• (w) 20 ft x (l) 30 ft
• (l) 30 ft x (h) 10 ft
• (w) 20 ft x (h) 10 ft
• Total
=
=
=
=
=
600 ft
300 ft
200 ft
1100 sq ft
1100 x 2 = 2200 sq ft
b. Dari Table 2 Btu load/sq ft/24 hours di dapat = 134.4
Maka beban total transmisi panas pada dinding = 2200 x 134.4 = 295,680
Btu/24 jam
Untuk menggunakan tabel 1, cari terlebih dahulu jenis insulasi yang dipakai
setelah itu cocokkan ketebalan insulasinya untuk mencari U factor.
Setelah U factor didapatkan, cocokkan U factor tersebut dengan melihat
perbedaan temperatur pada sebelah kanan pada tabel 2. Untuk kasus di atas,
jenis insulasi fiber glass ketebalan 6 inch, perbedaan temperatur 80°F ((70-(10)°F).
B.
Air Change (Infiltration Load)
• Interior room volume
= 19 x 29 x 9 = 4559 cu ft
( tebal dinding 6 inch = 0.99 ft, kita bulatkan 1 ft)
• Air changes per 24 hours = 5.6 (dari tabel 3)
Besar panas Btu/cu ft
= 2.18 (lihat tabel 4)
= 5.6 x 2.18 x 4559 = 55,656.272 Btu/24 jam
C. Product Load
• 1. Panas sensibel produk di atas temperatur beku
a. Total product weight
= 2000 Ibs
b. Product temperature reduction to freezing = 18 °F ((50 – 32) °F)
c. Specific heat dibawah freezing
= 0.70 s.d 0.84 Btu/lb °F (dari tabel 5)ambil yang terbesar 0.84 Btu/lb °F
maka panas yang dibuang untuk membekukan produk sebesar :
2000 Ibs x 18 °F x 0.84 Btu/lb °F
= 30240 Btu/24 jam
2.
Panas laten produk
a. Total product weight
=
2000 Ibs
b. Besar panas laten
=
89 s.d 110 Btu/lb (dari tabel 5)
ambil yang terbesar 110 Btu/lb, maka panas yang dibuang untuk
membekukan produk sebesar 2000 Ibs x 110 Btu/lb = 220,000 Btu/24 jam
3. Panas sensibel produk di bawah temperatur beku
a. Total product weight
= 2000 Ibs
b. Product temperature reduction to freezing = 42 °F ((32 –(–10) °F)
c. Specific heat dibawah freezing
= 0.39 s.d 0.43 Btu/lb °F (dari tabel 5) ambil yang terbesar 0.43 Btu/lb °F
maka panas yang dibuang untuk membekukan produk sebesar :
2000 Ibs x 42 °F x 0.43 Btu/lb °F
= 36,120 Btu/24 jam
D. Beban peralatan lainnya
a. Electrical load (Watts)
b. Beban manusia
=
=
=
=
500 watt x 3.42 x 24 jam
41,040 Btu/24 jam
0 x Heat Equivalent/Person x 24 jam
0 Btu/24 jam
Jika kita tidak mengetahui total beban elektrik, maka gunakan rumus di bawah!
a. Lighting Heat Gain
n lampu  ____ watt = ______ watt , n = jumlah lampu
lama beroperasi  total watt lampu  0.86 = ______ kCal/h  3,968 = _____ Btu/h
b. Machinary Heat Gain
n hp  0,736 = ______ kilo watt , n = berapa horse power
lama beroperasi  total watt peralatan listrik  0.86 = ____ kCal/h  3,968 = ___ Btu/h
TOTAL PRODUCT LOAD
Maka beban total ruangan tersebut :
A. Transmission (Wall) Load
B. Air Change (Infiltration Load)
C. Product Load
1. Panas sensibel di atas 32F
2. Panas Latent produk
3. Panas sensibel di bawah 32F
D. Beban peralatan lainnya
1. Electrical load (Watts)
2. Beban manusia
E. Panas Total tanpa safety factor
F. Safety factor 10%
G. Panas Total dengan safety factor 10%
= 295,680 Btu/24 jam
= 55,656.272 Btu/24 jam
= 30,240 Btu/24 jam
= 220,000 Btu/24 jam
= 36,120 Btu/24 jam
=
=
=
=
=
41,040 Btu/24 jam
0 Btu/24 jam
678,736 Btu/24 jam
67,873.6272 Btu/24 jam
746,610 Btu/24 jam
REFRIGERATION LOAD SYSTEM
Sistem dengan suction temperature dibawah 30°F dan temperatur
ruangan dibawah 35°F, akan menggunakan electric defrost, hot gas
defrost atau water defrost untuk mematikan sistem. Karena itu waktu
beroperasi dari sistem berkisar 18 – 20 jam. Untuk mesin pendingin
modern, biasanya waktu beroperasi bisa mencapai 20 jam. Jadi:
Refrigeration Load sistem = 37330.49 Btu/jam
37330.49 Btu/jam