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 : Panas sebelum pembekuan (Sensible heat) Qs1 = m’ × Cp air × ΔT1 Panas ketika pembekuan (Latent heat) Qles = m’ × q 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 : Beban panas dari Agitator Transmisi panas (dingin) dari bak air garam yang tidak memadai isolasinya serta kayu penutup Peniupan udara untuk membuat es jernih menambah beban panas Pembukaan kayu penutup pada waktu mencabut es 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 : Design temperatur sekeliling Temperatur ruangan yang akan dikondisikan beserta kelembapan yang diinginkan Dimensi, tipe konstruksi, insulasi, exposure, dll dari ruangan yang akan dikondisikan Jenis dan jumlah produk Keperluan electrical service 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 = 600 ft (l) 30 ft x (h) 10 ft = 300 ft (w) 20 ft x (h) 10 ft = 200 ft Total = 1100 sq ft = 1100 x 2 = 2200 sq ft

b. Dari Table 2 Btu load/sq ft/24 hours di dapat = 134 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 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 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 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) = 500 watt x 3.42 x 24 jam = 41,040 Btu/24 jam b. Beban manusia = 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 = 295,680 Btu/24 jam B. Air Change (Infiltration Load) = 55,656.272 Btu/24 jam C. Product Load 1. Panas sensibel di atas 32F = 30,240 Btu/24 jam 2. Panas Latent produk = 220,000 Btu/24 jam 3. Panas sensibel di bawah 32F = 36,120 Btu/24 jam D. Beban peralatan lainnya 1. Electrical load (Watts) = 41,040 Btu/24 jam 2. Beban manusia = 0 Btu/24 jam E. Panas Total tanpa safety factor = 678,736 Btu/24 jam F. Safety factor 10% = 67,873.6272 Btu/24 jam G. Panas Total dengan safety factor 10% = 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