MODUL 1 REFRIGERAN

APA ITU REFRIGERAN? zat yang mengalir dalam mesin pendingin (refrigerasi) Fungsi refrigeran: untuk menyerap panas dari benda atau udara yang didinginkan membawanya kemudian membuangnya ke udara sekeliling di luar benda/ruangan yang didinginkan

REFRIGERAN KELOMPOK REFRIGERAN REFRIGERAN HALOKARBON REFRIGERAN SENYAWA ORGANIK ‘CYCLIC’ REFRIGERAN AZEOTROP REFRIGERAN ZEOTROP REFRIGERAN ORGANIK REFRIGERAN ANORGANIK REFRIGERAN SENYAWA ORGANIK TAK JENUH

REFRIGERAN HALOKARBON JENIS REFRIGERAN HALOKARBON SERI METANA (R-11, R-12, R-22) SERI ETANA (R-134a, R-152a) SERI PROPANA (R-216ca, R-218)

PENOMORAN REFRIGERAN HALOKARBON R-XXXX Jumlah atom F Jumlah atom H + 1 Jumlah atom C - 1 (tidak ditulis bila nol) Jumlah ikatan karbon tak jenuh (tidak ditulis bila nol) REFRIGERAN LAIN R-4XX: refrigeran zeotrop R-5XX: refrigeran azeotrop R-6XX: refrigeran organik R-7XX: refrigeran anorganik Untuk isomer yang berbeda, tambahkan a atau A, dst.

HALOKARBON TURUNAN METANA C H F Cl CFC-12 CFC-11 HFC-32 HCFC-22

HALOKARBON GUGUS METANA Jumlah Atom F Jumlah atom H 4 - H 3 – H 2 - H 1 – H 0 – H 0 - F CH4 R-50 -164,0 CH3Cl R-40 -23,74 CH2Cl2 R-30 40 CHCl3 R-20 61,2 CCl4 R-10 76,7 1 – F CH3F R-41 -78,0 CH2ClF R-31 -9,0 CHCl2F R-21 8,9 CCl3F R-11 23,7 2 – F CH2F2 R-32 -51,6 CHClF2 R-22 -40,8 CCl2F2 R-12 -29,8 3 – F CHF3 R-23 -82,2 CClF3 R-13 -81,5 4 – F CF4 R-14 -127,8 CH4 R-50 CH3Cl, R-40 CH3F R-41 CH3Cl CH2FCl R-31 CCl4 R-10 CFCl3 R-11 CHCl3 R-20 CH2Cl2 R-30 CHFCl2 R-21 CF4 R-14 CH2F2 R-32 CHF3 R-23 CF2Cl2 R-12 CHF2Cl R-22 CF3Cl R-13 H Cl F HALOKARBON GUGUS METANA

TURUNAN ETANA TURUNAN PROPANA F C H Cl HCFC-123 HFC-134a TURUNAN ETANA H C F FC-218 TURUNAN PROPANA

HALOKARBON GUGUS ETANA Cl C2H6 R-170 CH3Cl, C2H5F R-161 C2H5 Cl R-160 C2H4FCl R-151 CCl4 R-10 CFCl3 C2H3Cl3 R-140 C2H4Cl2 R-150 C2H3 FCl2 R-141 CF4 R-14 C2H4F2 R-152a C2H3F3 R-143a CF2Cl2 C2H3 F2Cl R-142b CF3Cl C2H2 FCl3 R-131 C2H2 F2Cl2 R-124 C2H2F3Cl R-133 C2H2F4 R-134a C2HF2Cl3 R-122 C2HF5 R-125 C2F6 R-116 C2F2Cl4 R-112 C2H2Cl4 R-130 C2HFCl4 R-121 C2Cl6 R-110 C2HCl5 R-120 C2FCl3 R-111 C2F3Cl3 R-113 C2HF3Cl2 R-123 C2F4Cl2 R-114 C2HF4Cl C2F5Cl R-115 HALOKARBON GUGUS ETANA H F

Jumlah atom F Jumlah Atom H 6 – H 5 - H 4 – H 3 - H 2 – H 1 - H 0 -H 0 – F C2H6 R-170 -88,6 C2H5Cl R-160 12,0 CH2Cl-CH2Cl2 R-150 84,0 CH3-CHl2 R-150a (?) 57,0 CH2Cl-CHCl2 R-140 113,0 CH3-CCl3 R-140a (?) 75,0 CHCl3 – CHCl2 R-130 145,0 CH2Cl-CCl3 R-130a (?) 128,0 CHCl2 – CCl3 R-120 162,0 C2Cl6 R-110 185,0 1 – F C2H5F R-161 CH3-CHClF R-151 4,0 CH2Cl – CH2F R-151a (?) -37,7 CH2Cl-CHClF R-141 65,0 CH3-CCl2F R-141a (?) 42,0 CHCl2-CH2F R-141b 32,1 CHCl2–CHClF R-131 102,0 CCl3-CH2F R-131a(?) 90,0 CH2Cl-CCl2F R-131b(?) 86,0 CHCl2-CCl2F R-121 115,7 CCl3-CHClF R-121a(?) 117,0 CCl3-CCl2F R-111 2 – F CH2F-CH2F R-152 -24,7 CH3-CHF2 R-152a -24,15 CH3Cl-CHF3 R-142 35,0 CH2F-CHClF R-142a (?) 27,0 CH3-CClF2 R-142b -9,25 CHClF-CHClF R-132 66,0 CH2F-CCl2F R-132a (?) 62 CHCl2-CHF3 R-132b (?) 60 CH2Cl-CClF2 R-132c (?) 49,0 CHClF-CCl2F R-122 85,0 CCl3-CHF2 R-122a (?) 77,0 CHCl2-CClF2 R-122b (?) 72,0 CCl2F-CCl2F R-112 92,0 CCl3-CClF2 R-112a 91,5

Jumlah atom F Jumlah Atom H 6 – H 5 - H 4 – H 3 - H 2 – H 1 - H 0 -H 3 – F CH2F-CHF2 R-143 -35,0 CH3-CF3 R-143a -47,35 CHClF-CHF2 R-133 17,0 CH2Cl-CF3 R-133a (?) 8,0 CH2F-CClF2 R-133b (?) CHF3 – CClF R-123 38,0 CHClF-CClF2 R-123a 32,0 CHCl2-CF3 R-123b 28,0 CClF3-CCl2F R-113 47,68 CCl3-CF3 R-113a 45,9 4 – F CHF2-CHF2 R-134 -20,0 CH2F-CF3 R-134a -26,15 CHClF-CF3 R-124 -12,0 CHF2-CClF2 R-124a (?) -16,0 CCl2F-CF3 R-114 CClF2-CClF2 R-114a 3,6 5 – F CHF2-CF3 R-125 -48,55 CClF2-CF3 R-115 -38,0

REFRIGERAN SENYAWA ORGANIK ‘CYCLIC’ R-C316 1,2-dichlorohexafluorocyclobutane (C4Cl2F6) R-C317 chloroheptafluorocyclobutane (C4ClF7) R-C318 octafluorocyclobutane (C4F8)

REFRIGERAN CAMPURAN ZEOTROP Campuran yang dapat dipisahkan dengan cara destilasi Contoh R-401A: R-22(53%) + R-152a(13%) + R-124(34%) R-402B: R-125(38%) + R-290(2%) + R-22(60%) R-403B: R-22(56%) + R-218(39%) + R-290(5%) dst garis isotermal 2 3 4 1 Entalpi Tekanan temperature glide di dalam kondensor temperature glide di dalam evaporator

REFRIGERAN CAMPURAN AZEOTROP Campuran yang tidak dapat dipisahkan dengan cara destilasi Contoh: R-500 R-12 (73.8%) + R-152a (26.2%) Temperatur azeotrop: 0oC R-502 R-22 (48.8%) + R-115 (51.2%) Temperatur azeotrop: 19oC T x Titik Azeotropik XA

REFRIGERAN SENYAWA ORGANIK R-600 Butana CH3CH2CH2CH3 R-600a Isobutana CH(CH3)3 R-610 ethyl ether C2H5OC2H5 R-611 methyl format HCOOCH3 R-630 methyl amine CH3NH2 R-631 ethyl amine C2H5NH2

REFRIGERAN SENYAWA ANORGANIK R-702 hidrogen R-704 helium R-717 amonia R-718 air R-744 CO2 R-764 SO2

REFRIGERAN SENYAWA ORGANIK TAK JENUH R-1130 1,2-dichloroethylene CHCl=CHCl R-1150 Ethylene CH2=CH2 R-1270 Propylene C3H6

PEMILIHAN REFRIGERAN

SIFAT TERMODINAMIKA BEBERAPA REFRIGERAN NBP, oC Temperatur Kritik, oC Tekanan Bar Titik Beku, Tekanan Operasi Refrigeran, bar V*, m3/hr/TR hfg, kJ/kg peva pada 5oC pkond pada 40oC Pada Tkond= 40oC dan Teva= -15oC R-11 23,7 197,78 43,7 -111,0 0,4967 1,748 0,772 148,5 R-12 -29,8 112,04 41,15 -136,0 3,62 9,60 10,867 108,4 R-22 -40,8 96,02 -160,0 5,836 15,331 6,668 R-113 45,9 214,1 34,15 -36,6 0,1903 0,7809 186,9 111,8 R-114 3,6 145,8 32,7 -94,0 1,069 3,454 37,6 88,6 R-134a -26,15 101,06 40,56 -96,6 3,5 10,167 139,8 R-152a -24,15 113,3 45,2 -117,0 3,149 9,092 11,572 226,5 R-290 -42,1 96,8 42,56 -187,1 5,478 13,664 7,737 252,4 R-600a -11,73 135,0 36,45 -159,6 1,88 5,361 21,24 R-718 100 374,5 221,3 0,0 0,00874 0,0738 825,6 2342,5* R-717 -33,35 31,1 73,72 -77,7 5,16 15,54 6,124 1053,4 R-744 -78,4 -56,6 - 1,33 156,7** * pada Teva = 5oC, ** pada Tkond = 25oC

TINGKAT RACUN DAN KEMUDAHAN TERBAKAR KELOMPOK TINGKAT NYALA KELOMPOK TINGKAT RACUN A B Kelas 1 A1 B1 Kelas 2 A2 B2 Kelas 3 A3 B3* KELOMPOK TINGKAT NYALA Refrigeran diklasifikasi menjadi tiga kelompok tingkat nyala yaitu: Kelas 1: refrigeran yang tidak menunjukkan perambatan api (flame propagation), jika diuji di udara pada 101 kPa (14.7 psia) dan 18oC (65oF) Kelas 2: LFL > 0,10 kg/m3 atau 3,5 % volume pada 21oC dan 101 kPa kalor pembakaran < 19 000 kJ/kg Kelas 3: LFL < 0,10 kg/m3 atau 3,5 % volume pada 21oC dan 101 kPa kalor pembakaran > 19 000 kJ/kg KELOMPOK TINGKAT RACUN Refrigeran diklasifikasikan menjadi dua kelompok tingkat racun yaitu: Kelompok A: adalah refrigeran yang mempuyai LC50  10 000 ppm Kelompok B: adalah refrigeran yang mempunyai LC50 < 10 000 ppm

LFL = Lower Flammability Limit UFL= Upper Flammability Limit 0 % 100 % LFL [Volume%] R-600a 1.95 Propane 2.1 UFL [Volume%] R-600a 9.1 Propane 9.5

TITIK NYALA

KELARUTAN AIR DALAM BEBERAPA REFRIGERAN CAIR Temperatur, oC Kelarutan, mg/kg R-11 R-12 R-22 R-134a 60,0 340 440 3150 3200 32,2 140 128 1580 1500 10,0 55 44 830 730 -1,1 34 23,3 573 490 -40 4 1,7 120 89 -73,3 0,3 0,1 19 12

JENIS MINYAK PELUMAS Oli Mineral (MOE) Oli Sintetik Napthenic Paraffinic Alkyl-benzene Polyo ester (POE) polyalkyl glycol (PAG)

KELARUTAN BEBERAPA REFRIGERAN DALAM OLI MINERAL Seluruhnya larut Sebagian larut Tidak larut Tinggi Sedang Rendah R-11 R-13B1 R-22 R-13 NH3 R-600a R-12 R-501 R-114 R-14 CO2 R-290 R-21 R-115 R-134a R-113 R-152a R-500 R-502

KISARAN VISKOSITAS MINYAK PELUMAS PADA BEBERAPA APLIKASI REFRIGERASI Refrigeran Jenis kompresor Viskositas Pelumas pada 38oC SSUa mm2/s Ammonia Screw 280 - 300 60 - 65 Reciprocating 150 - 300 32 - 65 Carbon dioksida 280 – 300b 60 -65 R-11 Sentrifugal 280 – 300 R-123 R-12 32 – 65c Rotary R-134a 280 - 400 60-86 60-65 R-22 280 -400 60 – 86 Scroll 60 – 65 280 - 800 60 - 173

KOMPATIBILITAS BEBERAPA REFRIGERAN TERHADAP MATERIAL KOMPONEN MESIN REFRIGERASI Penggunaan R-12 R-134a HC Baja Konstruksi, pipa Sangat baik Kuningan Tembaga Aluminum baik Molecular Sieve pengering Silicagel CR elastomer Buruk FPM PTFE Polyamide NBR

KEKUATAN DIELEKTRIK REFRIGERAN KEKUATAN DIELEKTRIK R-11 3 R-12 2,6 2,4 R-22 1,31 R-717, NH3 0,88 R-744, CO2 0,82

SIFAT TRANSPOR BEBERAPA REFRIGERAN PADA 0OC P, MPa Massa jenis cairan, kg/m3 Cp cairan, kJ/kgK k=Cp/Cv Viskositas cairan, Pa-s x 106 Konduktivitas termal cairan, W/mK Tegangan Permukaan, N/m R-600a 0.1564 581 2.306 1.086 199.3 0.1068 0.01303 R-12 0.3081 1396 0.934 1.126 248.7 0.07585 0.01177 R-134a 0.2928 1295 1.341 1.102 271.1 0.09201 0.01156 R-290/R-600a, 50%-50% 0.3360 551 2.399 1.495 153.9 0.01474 R-22 0.4976 1285 1.170 1.166 236.0 0.100 0.01170 R-290 0.4712 523 2.500 137.0 0.104 0.01030

JENIS-JENIS REFRIGERAN YANG UMUM DIGUNAKAN DI INDONESIA REFRIGERAN SINTETIK CFC : chlorofluorocarbon stabil Mengandung khlor Sangat merusak ozon, ODP = 1 HCFC : hydrochlorofluorocarbon Tidak stabil Tidak terlalu merusak ozon, ODP = 0,05 HFC : hydrofluorocarbon Stabil Tidak mengandung khlor Tidak merusak ozon, ODP = 0 REFRIGERAN ALAMI Hidrokarbon (HC), CO2, NH3, H2O

JENIS-JENIS REFRIGERAN CONTOH REFRIGERAN SINTETIK YANG BIASA DIGUNAKAN DI REFRIGERASI DAN AC CFC-11 CFC-12 HCFC-11 HFC-134A CFC HCFC HFC

KEMASAN REFRIGERAN CFC-12, 250 g CFC-11 CFC-12, 13,6 kg

Penggunaan pada bidang pendingin Penggunaan pada bidang lain PENGUNAAN REFRIGERAN Refrigeran Penggunaan pada bidang pendingin Penggunaan pada bidang lain R-11 Chiller Sentrifugal Pengembang busa Pelarut R-12 Lemari es rumah tangga Dispenser air Pendingin minuman botol Display cabinet di supermarket Cold storage AC mobil Chiller R-22 AC rumah tanggal dan komersial