Handout Ice Plant

TO EXPLORE THE UNKNOWN

Disusun olehMoh. Aris As’ari, S.Pd.

PROGRAM KEAHLIAN TEKNIK PENDINGIN DAN TATA UDARASMK NEGERI 1 CIREBON

2011

Refrigeration System-2_To Explore the Unknown

REFRIGERATION SYSTEM - 2

Visit us on : ptu.smkn1-cirebon.sch.id


CHAPTER ISISTEM REFRIGERASI ICE PLANT

Gambar 1.1 Instalasi sistem refrigerasi water chiller untuk pabrik es

Gambar 1.1 merupakan gambar instalasi pemipaan sistem refrigerasi dengan water chiller untuk pabrik es. Dari gambar terdapat 3 sistem yang perlu kita anailisi, yaitu:

1. Sistem Refrigerasi2. Sitem Cooling Tower3. Sistem Ice Plant

1. Komponen Sistem RefrigerasiA. Compressor

Gambar 1.2 Gambar Kompresor unit (courtesy : PT. Grasso Int.)

Karena refrigeran yang sering digunakan pada sistem refrigerasi untuk pabrik es adalah R-717 (ammonia) dan halocarbon maka kompresor yang digunakan bisa reciprocating, rotary dan centrifugal. Untuk menentukkan kompresor pada sistem refrigerasi untuk pabrik es, diperlukan beberapa parameter seperti berikut :a. Speed dalam rpm (rotasi per menit)


b. Evaporating temperatur Te dalam °C (evaporasi temperatur refrigerant/amoniak) c. Condensing temperatur Tc dalam °C (kondensasi temperatur refrigerant/amoniak) d. Superheat dalam K (panas lanjut kompresi yang melewati batas saturasi uap Te) e. Subcooling dalam K (pendinginan lanjut yang melewati batas saturasi cair Tc)

Evaporating temperatur untuk Pabrik Es pada umumnya ditetapkan pada suhu –8°C hingga –15°C, karena air garam biasanya bekerja pada suhu –5°C hingga –12.5°C. Temperatur air garam lebih rendah dari –15°C akan membuat Es Balok cepat retak pada waktu pencabutan es, karena perbedaan temperatur udara dan es yang sangat besar. Condensing temperatur biasanya berkisar antara 35°C hingga 45°C, tergantung dari jenis refrigerant yang digunakan (Freon/Amoniak) juga jenis condenser (air cooled, water cooled atau evaporative condenser). Superheat adalah perbedaan suhu antara saturasi uap temperatur dari kompresi (Te) yang suhunya naik akibat panas lanjut dari lingkungan sekitarnya (panas udara di ruangan mesin atau panas mesin sendiri dari pergerakan piston) hingga mencapai saturasi uap temperatur sesungguhnya. Ideal superheat 0 K pada dasarnya sulit dicapai. Umumnya superheat berkisar antara 3 hingga 5 K. Subcooling adalah penurunan temperatur saturasi cair dari kondensasi lebih lanjut dengan menggunakan heat exchanger (penukar kalor) antara amoniak dengan air, udara, atau refrigerant lain. Subcooling bisa mencapai penurunan temperatur 5 hingga 10 K. Apabila tidak digunakan heat exchanger tambahan setelah condenser untuk menurunkan temperatur saturasi cair dari kondensasi maka sub cooling adalah 0 K.

B. Condensing unitDalam aplikasinya, terdapat tiga jenis condenser berdasarkan media pendinginnya, yaitu :1) Air Cooled Condeser (ACC)

Air Cooled Condeser (ACC) adalah condenser dengan media pendingin udara. Keuntungan menggunakan Air Cooled Condeser adalah mengurangi instalasi untuk cooling tower sehingga mengurangi biaya perawatan. Instalasi cooling tower akan berhubungan dengan maintenance pada water treatment, make up water, perawatan pada tower, freeze protection dan pembesihan tabung condenser. Keuntungan lain dari Air Cooled Condeser adalah sistem yang sudah utuh, packaged system, sehingga akan mengurangi waktu untuk mendesain sistem, instalasi yang sederhana, dan faktor packaging system yang membuat semua komponen refrigerasi yang sudah terpasang dari pabrik sehingga memudahkan untuk monitoring sistemnya. Kerugian dari sistem ini adalah jika temperatur ambient diatas dari temperature kondesor serta mahalnya biaya energy listrik. Air Cooled Condeser diinstalasi dibagian luar gedung.

Gambar 1.3 Air Cooled Condenser

2) Water Cooled Condenser (WCC)Water Cooled Condenser adalah condenser dengan media pendingin air. Energi yang digunakan pada Water Cooled Condenser lebih efesien dibandingkan Air Cooled Condenser. Keuntungan menggunakan Water Cooled Condenser salah satunya tidak dipengaruhi oleh temperatur ambient . Life time dari Water-cooled chiller bisa mencapai 20-25 tahun


sedangkan untuk air-cooled chillers hanya 15-20 tahun. Water Cooled Condenser diinstalasi di bagian dalam gedung biasanya di basement. Kerugian dari Water Cooled Condenser adalah instalasi yang tidak sederhana. Secara umum sistem Water Cooled Condenser bisa dibagi menjadi 2 kategori, yaitu :

a. Waste-water system, dimana air yang sudah terpakai di condenser langsung dibuang. Biasanya sistem ini dipakai untuk lokasi sistem yang kaya dengan sumber air.

Gambar 1.4. Waste-water system

b. Recirculated water system, dimana air yang sudah terpakai untuk mendinginkan kondenser didinginkan melalui cooling tower lalu disirkulasikan kembali ke condenser.

Gambar 1.5. Recirculated water system

Terdapat tiga tipe dasar dari Water Cooled Condenser yaitu :a) Tipe double-tube / tube and tube

Tipe ini menggabungkan dua pipa, yang satu berisi refrigeran dan satunya lagi berisi air dengan arah arus saling berlawanan.


Gambar 1.6 Double tube Condenser

b) Tipe Shell and tubeTipe ini menggunakan shell (tabung) yang berfungsi menampung refrigeran dari kompresor untuk dikondesasikan sedangkan air sebagai media penghantar panas berada di dalam pipa horizontal.

Gambar 1.7 Shell and tube Condenser

c) Tipe Shell and coilTipe ini menggunakan shell (tabung) yang berfungsi menampung refrigeran dari kompresor untuk dikondesasikan sedangkan air sebagai media penghantar panas berada di dalam pipa coil.

Gambar 1.8 Shell and coil Condenser


Tube

Shell

Cold water in Refrigerant liquid out

Refrigerant vapor in

Hot water out

3) Evaporative Cooled Condenser (ECC)Evaporative Cooled Condenser adalah condenser dengan media pendingin kombinasi antara udara dan air.

Gambar 1.9 Evaporative Cooled Condenser

C. Evaporator unitEvaporator berfungsi untuk menguapkan refrigerant, dalam hal ini refrigeran akan mengambil panas dari sistem. Dalam sistem refrigerasi yang besar (umumnya tipe shell and tube), evaporator bisa dibagi menjadi dua tipe yaitu :a. Tipe Flooded EvaporatorRefrigeran dari XV akan masuk menggenangi shell yang di dalamnya berisi pipa yang berisi air. Air hangat yang masuk di dalam pipa akan diserap panasnya oleh refrigeran yang menggenangi shell. Akibat perpindahan panas ini, refrigeran yang menggenangi shell akan menguap dan uap refrigeran akan naik menuju kompresor, sedangkan air yang keluar dari shell akan menjadi dingin. Flooded evaporator biasanya dilengkapi oleh sensor level liquid refrigeran di dalam shell yang terhubung dengan mekanisme kerja electronic expansion valve sehingga akan mengatur banyaknya refrigeran yang akan masuk ke dalam shell untuk menjaga tingkat terendah refrigeran yang menggenangi shell.

Gambar 1.10 Flooded Evaporator


b. Tipe Direct Expansion (DX) Evaporator

Gambar 1.11 Dry-Expansion EvaporatorBeda dengan tipe Flooded evaporator, refrigeran yang keluar dari XV akan masuk melalui pipa dan air akan masuk memenuhi shell. Air di dalam shell akan didinginkan oleh refrigeran yang ada di dalam pipa, konsekuensinya refrigeran akan menguap dan keluar menuju kompresor.


CHAPTER IICOOLING TOWER

Dalam sub ini, kita hanya akan membahas condensing unit tipe recirculated water jenis shell and tube dimana akan berhubungan erat dengan cooling tower. Cooling tower merupakan alat yang dapat menghemat air (water conservation) atau alat yang memproses ulang air atau mampu menurunkan temperatur air (recovery devices).

Berdasarkan cara udara bersirkulasi, cooling tower bisa dibedakan menjadi dua jenis yaitu A. Natural draft Cooling towerB. Mechanical draft. Cooling tower1. Natural draft cooling towerNatural draft atau hyperbolic cooling tower memanfaatkan perbedaan temperatur antara udara sekitar dengan udara panas di dalam tower. Ketinggian cooling tower tipe ini harus di atas 200 m, dan biasanya digunakan untuk pembuangan panas yang besar karena biaya pembangunannya tower ini mahal. Terdapat dua tipe natural draft cooling tower, yaitu :a. Cross flow tower yaitu udara dialirkan melewati tetesan air dan air yang telah dingin ditampung diluar tower.

Gambar 2.2 Gambar Natural draft Cooling Tower Cross flow towerb. Counter flow tower yaitu udara dialirkan ke atas berlawanan arah dengan tetesan air dan air yang telah dingin ditampung didalam tower.

Gambar 2.3 Gambar Natural draft Cooling Tower Counter flow tower


2. Mechanical draft cooling tower

Mechanical draft cooling tower menggunakan fan/blower untuk menekan dan mengalirkan udara untuk mendinginkan air. Terdapat dua tipe dari mechanical draft cooling tower, yaitu :a. Forced draft cooling towerUdara di dorong ke dalam cooling tower dengan menggunakan fan yang diletakan pada inlet air tower.

Gambar 2.4 Forced draft cooling tower


b. Induced draft cooling towerInduced draft cooling tower bisa dibagi dua berdasarkan arah aliran udaranya yaitu counter flow dan cross flow induced draft cooling tower.

Gambar 2.5 Counter flow induced draft cooling tower

Gambar 2.6 Cross flow induced draft cooling towerPada Mechanical Draft Cooling tower, beberapa cooling tower diberi susunan tambahan supaya air dapat mengalir pada material tipis tersebut. Material tipis tersebut biasanya disebut fill. Fill terbuat dari beberapa jenis material, seperti plat metal, kayu tipis, asbestos-Plastic dan asbestos-cement. Bentuk dari fill bermacam-macam ada yang berbentuk Z-shaped, honey comb (sarang lebah), embossed (bentuk timbul), flat sheet ataupun corrugated sheet (bergelombang).

Berdasarkan pola udara mengalir di dalam tower, cooling tower bisa dibedakan menjadi 3 jenis yaitu A. Parallel Flow

Jika pergerakan udara di dalam tower searah dengan arah tetesan air.B. Cross Flow

Jika pergerakan udara di dalam tower bersilangan dengan arah tetesan air.C. Counter Flow

Jika pergerakan udara di dalam tower berlawanan dengan arah tetesan air.


Berdasarkan pola penguapan uap air di dalam tower, cooling tower bisa dibedakan menjadi 3 jenis yaitu A. Spray-Filled

Jika air yang berfungsi untuk mendinginkan condenser berbentuk sprayB. Deck-Filled

Jika air yang berfungsi untuk mendinginkan condenser berbentuk kucuran airC. Combination Spray and Deck-Filled

Jika air yang berfungsi untuk mendinginkan condenser berbentuk spray dan kucuran air

Berdasarkan bentuknya, cooling tower juga bisa dibagi menjadi dua bentuk, yaitu Rectilinear dan Round Mechanical Drift.

Gambar 2.7 Rectilinear Mechanical Drift Cooling Tower

Gambar 2.8 Round Mechanical Drift Cooling Tower


Menurut GEA Grasso Indonesia pada Journal Block ice plant, keefektifan sebuah cooling tower dipengaruhi oleh beberapa faktor di bawah ini :a. Perbedaan tekanan uap antara udara dan airb. Luas permukaan air dan lamanya prosesc. Kecepatan udara yang dialirkan melewati towerd. Arah aliran udara yang dihubungkan dengan luas permukaan air yang dipercikan

Sedangkan menurut Althouse pada bukunya, Modern Refrigeration and Air Conditioning 18 th

Edition, beberapa faktor yang mempengaruhi performance dari cooling tower adalah :1. Kondisi daerah dan desain cooling tower2. Kelembapan daerah tersebut3. Beban panas tower4. Kondisi wet bulb temperature daerah tersebut5. Kualitas air


CHAPTER IIIREFRIGERAN

a. Refrigeran Berdasarkan bahan penyusunnya, refrigeran bisa dibagi menjadi beberapa kelompok (Dossat) :

1) Kelompok Halocarbon contohnya R-11 (CCl3F) , R-12(CCl2F2), R-22(CHClF2), dll.2) Kelompok Cyclic Organic contohnya R-C316 (C4Cl2F6), R-C317 (C4ClF7), dan R-C318 (C4F8).3) Kelompok Azeotropes contohnya R-500 (R-12+R-152a), R-501 (R-22+R-12), R-502 (R-11+R-115).4) Kelompok Hydrocarbon contohnya R-50(methane), R-170 (ethane), R-290 (propane), dll.5) Kelompok Oxygen contohnya R-610 (Ethyl Ether), R-611(Methyl Formate)6) Kelompok Sulfur contohnya R-6207) Kelompok Nitrogen contohnya R-630 (Methyl amine), R-631 (Ethyl amine).8) Kelompok Inorganic contohnya R-717 (NH4), R-718 (H2O), R-729 (Udara), R-744 (CO2) dll9) Kelompok Unsaturated Organic contohnya R-1112a (CCl2==CF2), R-1113(CClF==CF2) dll

Untuk pabrik es komersil biasanya menggunakan refrigeran 717 (Ammoniac), walaupun tidaklah tidak mungkin menggunakan kelompok halocarbon.

Mengidentifikasi refrigeran dari nomor dan kode warna cylinder yang dikeluarkan ASHRAE dapat dilihat pada tabel berikut:


b. Kriteria dalam pemilihan refrigeranDalam memilih suatu jenis refrigeran pada sistem, ada beberapa hal yang harus dipertimbangkan :1. Memiliki titik didih yang rendah (normal boiling point temperature), lebih rendah dari evaporator

yang direncanakan. normal boiling point adalah titik didih (temperatur saturasi) refrigeran pada tekanan 1 atm

(14.7 psi). Beberapa contoh NBP refrigerant dengan perkiraan jumlah panas evaporasi

Beberapa contoh NBP refrigerant dengan aplikasi pada sistem


Althouse 2. Mempunyai tekanan kondensasi yang rendah.3. Mempunyai tekanan penguapan yang lebih tinggi sedikit dari tekanan atmosfer.4. Mempunyai kalor laten penguapan yang besar.5. Mudah di deteksi dalam kebocoran.6. Harganya ekonomis dan mudah didapatkan.

Merk dagang berbagai jenis refrigeran dengan produsennya


c. Kriteria Refrigeran IdealA. Faktor Thermodinamika dan Thermo-fisika1. Tekanan suction

Refrigeran yang ideal harus memiliki tekanan suction yang tinggi sehingga akan menurunkan compressor displacement.

2. Tekanan discharge Refrigeran yang ideal harus memiliki tekanan discharge yang rendah sehingga akan

memungkinkan pemilihan kompresor dan kondensor yang lebih ringan dan murah.3. Pressure ratio

Refrigeran yang ideal harus memiliki pressure ratio yang rendah sehingga akan menaikkan efesiensi volumetric dan penggunaan energy yang lebih sedikit.

4. Panas latent penguapan Refrigeran yang ideal harus memiliki panas latent penguapan yang tinggi sehingga jumlah

refrigeran yang masuk ke evaporator lebih sedikit.5. Proses isentropic kompresi

Refrigeran yang ideal harus memiliki proses isentropis yang rendah sehingga panas yang terjadi ketika proses kompresi akan rendah.

6. Panas specific Refrigeran yang ideal harus memiliki panas specific yang tinggi sehingga akan menurunkan

temperatur superheat.7. Konduktivitas thermal

Refrigeran yang ideal harus memiliki konduktivitas thermal yang tinggi pada fasa cair maupun gas sehingga akan menaikkan proses transfer panas.

8. Viscositas Refrigeran yang ideal harus memiliki viskositas yang rendah baik pada fasa cair dan gas

untuk mengurangi penurunan tekanan (pressure drop).

B. Faktor keamanan dan efek terhadap lingkungan1. Ozone Depletion Potential (ODP)

Berdasarkan Montreal Protocol, nilai ODP refrigeran seharusnya adalan nol, jadi tiap refrigeran harus tidak bersifat merusak lapisan ozon. Semakin rendah nilai ODP maka semakin baik sifat refrigeran tersebut dan sebaliknya, semakin tinggi nilai ODP suatu refrigeran maka semakin buruk efek refrigeran tersebut terhadap lingkungan. Berdasarkan hasil penelitian, Chlorine dan Bromine merupakan substan dari refrigeran yang menyebabkan penipisan lapisan ozone.

2. Global Warming Potential (GWP) Semakin rendah nilai GWP maka semakin baik sifat refrigeran tersebut karena dengan

rendahnya nilai GWP maka efek penggunaan refrigeran tersebut terhadap pemanasan global akan rendah.

3. Total Equivalent Warming Index Nilai TEWI merupakan gabungan dari efek refrigeran terhadap lingkungan baik itu efek

langsung (kerusakan di atmosfer) dan tidak langsung (penggunaan energi) yang berkontribusi terhadap pemanasan global. Suatu refrugeran dengan nilai TEWI rendah nilai akan lebih baik daripada refrigeran yang mempunyai nilai GWP yang rendah. Jadi semakin rendah nilai TEWI maka semakin baik sifat refrigeran tersebut, dan

4. Toxicity


Toxicity merupakan sifat beracun suatu refrigeran. Sebenarnya semua refrigeran beracun (kecuali udara) dan sifat toxicity refrigeran sangat relative karena sifat racun refrigeran akan timbul ketika konsentrasinya dalam udara sangat tinggi. Refrigeran seperti CFC dan HCFC tidak akan beracun ketika bercampur dengan udara sekitar, namun jika CFC dan HCFC terbakar maka akan menghasilkan gas yang sangat beracun (phosgene-COCl2).

Beberapa organisasi seperti ASHRAE (American Society of Heating & Reftigerating and Air Conditioning Engineers), HMIS (Hazardous Material Identification System), NFPA (National Fire Protection Association), NRSC (The National Refrigeration Safety Code), and NBFU (National Board of Fire Underwriters) mengelompokan refrigeran yang dapat bersifat racun dengan cara kontak langsung, mellui pernafasan ataupu lewat pencernaan.

ASHRAE mengelompokkan tingkat beracun refrigeran dengan huruf A dan B. Kelompok A merupakan refrigeran yang tidak beracun dan kelompok B merupakan refrigeran yang beracun. Tingkat beracun ini diukur pda konsentrasi refrigeran di bawah 400 ppm. Contoh kelompok A : R-11, R-12, R-22, R-134a, R-500, R-502, R-507A, R-741 dan contoh kelompok B : R-40, R-123, R-717, R-764.

5. Flammability Flammability merupakan sifat mudah terbakarnya suatu refrigeran. Refrigeran yang ideal

haruslah tidak mudah terbakar. ASHRAE mengelompokkan tingkat flammability refrigeran dalam nomor 1, 2 dan 3. Refrigeran kelompok nomor 1 adalah refrigeran dengan yang tidak mudah terbakar, seperti R-11, R-12, R-12, R-22, R-123, R-125, R-500, R-502, etc. Refrigeran kelompok nomor 2 adalah refrigeran yang tingkat flammability-nya rendah, seperti R 717. Refrigeran kelompok nomor 3 adalah refrigeran yang tingkat flammability-nya tinggi, seperti R 1140.

6. Chemical stability Refrigeran harus memiliki kestabilan unsur kimia yang baik sehingga ketika digunakan

pada sistem refrigerasi tidak mengalami perubahan unsur kimianya dalam waktunya yang lama.

7. Compatibility Maksud compatibility disini adalah kemampuan refrigeran untuk digunakan dengan

material konstruksi yang lain jadi tidak mempengaruhi unsur dari material lainnya. Contohnya penggunaan R12 dengan instalasi pemipaan menggunakan tembaga. Namun jika menggunakan Ammoniac maka tidak menggunakan instalasi pemipaan tembaga karena dapatb menyebabkan korosi jadi menggunakan instalasi pemipaan baja.

8. Mudah bercampur dengan oli Refrigeran yang ideal harus mudah bercampur dengan oli sehingga ketika didalam sistem

refrigerasi, refrigeran dan oli bisa kembali ke compressor. Sedangkan untuk refrigeran yang tidak bisa bercampur dengan oli, bisa menggunakan oil separator.

9. Kekuatan dielektrik Refrigeran yang ideal harus memiliki kekuatan dielektrik yang tinggi untuk menghindari

kerusakan di motor kompresor.10.Mudah dalam medeteksi kebocoran

d. Secondary RefrigerantSecondary refrigerant adalah fluida yang bisa membawa panas dari suatu substan yang sedang

didinginkan menuju evaporator dari sistem refrigerasi.Dalam industry terdapat dua jenis sistem refrigerasi jika dilihat dari pemakaian refrigerannya, yaitu :


a. Direct Refrigeration

Gambar 3.1 Direct Refrigeration Cycleb. Indirect Refrigeration

Gambar 3.2 Indirect Refrigeration Cycle

Secondary refrigerant akan didinginkan oleh primary refrigerant dan akan terjadi perpindahan panas di heat exchanger tanpa ada perubahasan fasa. Secondary refrigerant disebut juga secondary fluid, heat transfer fluid atau juga brines. Keuntungan sistem indirect dibandingkan sistem direct refrigeration salah satunya adalah penggunaan primary refrigerant bisa diminimalisir. Secondary refrigerant bisa digunakan pada sistem refrigersi komersil dan low temperature refrigeration dan sangat cocok untuk sistem yang menggunakan primary refrigerant yang ramah lingkungan namun bersifat racun dan mudah terbakar seperti ammonia dan hydrocarbon. Pada pronsipnya, air adalah secondary refrigerant yang baik untuk sistem Air Conditioning serta aplikasi lainnya jika hanya untuk menurunkan temperatur sampai +3 °C (37.4 °F).Secondary Refigerant yang baik, harus memiliki beberapa syarat sebagai berikut :

a. memiliki viscosity yang rendah.b. memiliki specific heat yang tinggi, sehingga proses pertukaran panas lebih cepat.c. memiliki konduntivitas thermal yang tinggi, sehingga pertukaran panas antara pipa dengan

liquid lebih cepat.d. memiliki chemical corrosion inhibitor yang baik.e. memiliki kestabilan kimia yang baik.


primary refrigerantsubstan being cooled

substan being cooled

primary refrigerant

secondary refrigerant

heat exchanger

f. tidak beracun.g. tidak mudah terbakar.h. tidak memperanguhi kualitas subtan yang didinginkan.

Jenis-jenis Secondary refrigerantTerdapat dua kategori secondary refrigerant yang tersedia di pasaran, yaitu :a. aqueous solutions

bahan dasar air, biasanya dicampur dengan garam dengan kandungan tertentu, bahan tambahan bisa berupa magnesium dan calcium chloride.

penggunaan pada low temperature refrigeration, biasanya digunakan campuran potassium acetate dan potassium formate yang memiliki tingkat resistansi korosi yang lebih tinggi.

Jenis aqueous secondary refrigerant beserta freezing temperaturnya

b. non-aqueous solutions brand name perusahaan, heat transfer kurang baik, lebih mahal dan mudah bermasalah pada

korosi, kontaminasi dan tekanan kerja.

Jenis non-aqueous secondary refrigerant beserta freezing temperaturnya


CHAPTER IVSYSTEM ICE PLANT MAPING

A. Map pabrik es


B. Lay out pabrik es All system

Part of Brinea) Agitator


Agitator dilengkapi propeller, tangkai dan propeller berfungsi untuk mensirkulasikan refrigeran sekunder.

b) Ice Can Filler dan Over head crane

Ice can filler berfungsi untuk pengisian air pada cetakan es balok secara otomatis.c) Blower roots

Blower roots berfungsi untuk meniupkan udara ketika es dibekukan supaya es menjadi jernih.

d) Cetakan es

Storage Room


Evaporator

Storage Ice Block

CHAPTER VRefrigeration System-2_To Explore the Unknown

ICE PRODUCT

Di dalam chapter 5, kita akan membahas beberapa jenis ice product. Diantaranya yaitu, :A. Flake IceB. Tube IceC. Chip IceD. Cube IceE. Slurry IceF. Block Ice

A. Flake IceDefinisi Flake Ice

Mesin Pembuat Ice Flake 20 Ton/day

Ice flake terbuat dari campuran garam dan air (maksimum 500 gram garam per ton air), namun dalam beberapa kasus bisa terbuat dari air garam saja. Ketebalan es 1 mm – 15 mm, dengan bentuk yang tidak beraturan.

Ice Flake, flat and thin shape

Komponen ice flake machine


Compressor

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Flakeice.jpg

Profile di dalam evaporator

Air dikucurkan ke lempengan evaporator melalui water filler yang berputar.

Air akan tetap mengucur dari water filler meski sebagian formasi es telah terbentuk pada evaporator. Terbentuknya formasi es kurang dari 1 menit.


Evaporator

AcumulatorWater Cooled Condenser

Liquid Receiver TankWater Pump

Motor for ice breaker

Filter drier

Water Filler

Air yang dikucurkan ke lempengan evaportor

Water reservoir

Thermal insulation

Formasi es telah terbentuk di evaporator akibat pengambilan panas air oleh refrigeran.

Sebagian formasi es telah terbentuk di evaporator

Setelah formasi es telah terbentuk di evaporator, ice breaker akan berputar dan menghancurkan formasi es tersebut. Ice Breaker akan terus berputar seiring perputaran water filler.

B. Tube IceDefinisi Tube Ice

Tube ice dengan beragam ukuran (courtesy alibaba.com)

Ukuran dari tube ice berkisar 50 x 50 mm dengan ketebalan 10 to 12 mm. Prinsip kerja nya mirip dengan shell and tube condenser. Air akan mengisi tube sedangkan ammonia (refrigeran yang dipakai) mengisi ruanga diantara tube tersebut. Es terbentuk saat air mengalir ke dalam tabung vertikal dan membeku di dinding shell. Lapisan es ini kemudian dikeluarkan dalam bentuk tabung/pipa. Tabung pipa es yang membeku di ice generator sebenarnya dalam ukuran yang panjang. Untuk melepas es dari tube, maka digunakan hot gas defrost supaya ice tube dapat terlepas. Setelah terlepas, ice tube akan dipotong sesuai ukurannya, biasanya berkisar 50 mm.


Formasi es telah terbentuk di evaporator

Ice breaker berputar menghancurkan es

Ice breaker berputar menghancurkan es

Es yang telah hancur akan turun ke bawah

Tube Ice Machine (Courtesy of Focusun)

Componen of Ice Tube Machine (courtesy by Icelings)


Refr

iger

ant fi

ll

Wat

er fi

ll

Refr

iger

ant fi

llWater

distributor

Refrigerant shell

Water tube

Refrigerant tube

C. Chip IceDefinisi Chip Ice

Chip Ice hampir sama dengan flake ice (courtesy Polar)Ketebalan chip ice hampir sama dengan flake ice yaitu berkisar 3 mm – 15 mm, dengan bentuk yang tidak beraturan. Yang membedakan adalah metode produksi dari chip ice. Chip ice diproduksi dengan jalan mengaliri suatu evaporator yang berbentuk tabung dengan air. Lama kelamaan es tersebut akan membeku dan retak akibat perbedaan temperatur dengan udara luar. Untuk melepaskan es dari evaporator, digunakan hot gas defrost, sehingga es yang retak akan jatuh ke penampungan es. Di penampungan es, terdapat ice cutter untuk memotong es yang masih jika berdimensi cukup besar.

Mesin Chip Ice, evaporator berbentuk silinder (Courtesy of Polar)



Air mengaliri evaporator Air telah membeku di evaporator

Es pada evaporator retak Es pada evaporator yang retak akan jatuh

Retakan es yang berdimensi besar akan dipotong kembali oleh ice cutter

Ice cutter

D. Cube IceDefinisi Cube Ice

Cube ice berukuran berbeda-beda bergantung dari perusahaan yang membuat cube ice machine nya. Contoh standard ukuran cube ice dari Kold-Draft Manufacture :• The Full Cube : ukuran 3.175 cm x 3.175 cm x 3.175 cm• The Half-Cube : ukuran 3.175 cm x 3.175 cm x 1.6 cm• The Cubelet : ukuran 3.175 cm x 1.6 cm x 1.6 cmCube ice terbuat dari air yang membeku pada cell berbentuk kotak yang terbuat dari plat tembaga tipis yang berfungsi sebagai evaporator. Cell di aliri oleh air dan lama-kelamaan es akan membeku di dalam cell. Setelah air di dalam cell membeku, es akan jatuh ke penampungan.

Cube Ice Plant (Courtesy of Koller)


Kold-Draft

Copper plate

Refrigerant pipe

Cell Copper in the ice maker evaporatorE. Slurry IceDefinisi Slurry Ice

(a) Slurry ice dengan propylene glycol dilihat dari microskop, (b) dan aplikasi untuk pembekuan ikan

Slurry ice merupakan proses refrigerasi yang menghasilkan dan membentuk jutaan ‘micro-crystal’ es (diameternya berkisar 0.1 s.d 1 mm) dan bercampur dengan air yang telah diberi depressant freezing point (anti-frezee solution). Beberapa contoh depressant freezing point diantaranya adalah garam (sodium chloride), ethylene glycol, propylene glycol, berbagai jenis alcohol (Isobutyl, ethanol) dan gula (sucrose, glucose). Slurry ice memiliki tingkat penyerapan panas produk yang lebih baik dibanding sistem refrigerasi brine.

Sejumlah brine akan masuk dengan dipompa menuju ice generator. Ice generator merupakan evaporator jenis shell and tube dimana refrigerant berada di pipa bagian paling luar.


(a) (b)

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Slurry_ice_under_microscope.jpg

Di dalam ice generator brine dan air akan bercampur dan akan terbentuk bongkahan es. Bongkahan es akan mengapung di atas ice generator dan bersirkulasi bersama pemotong es di dalamnya, sehingga bongkahan es tersebut akan pecah dan bercampur dengan air dibawah menjadi slurry ice.

Operasional Slurry Ice Machine (Courtesy of Sunwell)

F. Block IceDefinisi Block Ice


http://www.sunwell.com/

Ice Block (Courtesy of Koller)

Ice block dapat berbentuk block ataupun silinder, bergantung cetakannya. Ukuran ice block bervariasi bergantung dari vendor yang membuat mesin ice block. Contoh ukuran cetakan es dari PT. Grasso :1. 50 kg persegi panjang 380x190 x 1115 mm 2. 50 kg bujur sangkar 260x260 x 1115 mm 3. 25 kg persegi panjang 240x150 x 1115 mm 4. 25 kg bujur sangkar 190x190 x 1115 mm Mesin ice block dapat dibagi menjadi 3 tipe :1. Brine-refrigeration systemSistem ini menggunakan refrigerant sekunder sebagai media pendingin untuk ice block dan refrigerant primer sebagai media pendingin refrigerant sekunder. Refrigeran sekunder ditempatkan ke dalam bak air garam (sebagai refrigerant sekunder) sedangkan refrigerant primer ditempatkan di dalam sistem refrigerasi.

Brine-Refrigeration System (Courtesy of KINGMAN)

2. Direct contact ice plant refrigeration system


Cetakan es

Sistem refrigerasi primer

Brine /refrigeran sekunder

Direct contact ice plant refrigeration merupakan sistem refrigerasi yang cetakan esnya bersentuhan langsung dengan evaporator. Sistem ini hanya menggunakan refrigeran primer.

Direct contact ice plant refrigeration

3. Container Ice Plant refrigeration systemContainer Ice Plant refrigeration system menggunakan mesin pendingin yang sama dengan mesin pendingin pada Direct contact refrigeration dan merupakan sistem refrigerasi yang cetakan esnya bersentuhan langsung dengan evaporator. Sistem ini hanya menggunakan refrigeran primer. Evaporator dan cetakan es nya berada di dalam container.

Container Ice Plant refrigeration system


CHAPTER VCAPACITY LOAD CALCULATION

A. Kapasitas refrigerasiKapasitas suatu sistem refrigerasi untuk pabrik es berkisar 15 TR (49 kW) sampai 306 TR

(1077.68 kW) per 24 jam nya (sumber PT. Grasso Indonesia). Karena itu membutuhkan suatu sitem refrigerasi yang besar untuk mencapai kapasitas pendinginan di atas. Contoh menghitung kapasitas refrigerasi adalah sebagai berikut :

Untuk membekukan 1 Ton air/24 Jam dari suhu air +30°C hingga menjadi es –5°C, dengan mengabaikan perbedaan volume spesifik air dan es, dapat dicari kapasitas panas (pendingin) dengan menggunakan persamaan sebagai berikut : a. Panas sebelum dan sesudah pendinginan

Q’ = m’ × Cp × ΔT


dimana :Q’ = kapasitas pendinginan persatuan per satuan waktu (kW)m’ = massa air persatuan waktu (kg/s)Cp air = panas spesifik air (1 kcal/kg.°C)Cp es = panas spesifik es (0.5 kcal/kg.°C)ΔT = Perbedaan temperature (°C)

b. Panas pada saat pembekuan/panas latenQ’ = m’ × q dimana :Q’ = kapasitas pendinginan persatuan per satuan waktu (kW)m’ = massa air persatuan waktu (kg/s)q = panas laten es (1 kcal/kg)Dari persamaan diatas, maka kita bias mendapatkan kapasitas pendinginan sebagai berikut :

b) Sebelum pembekuan Q’ = 1000 kg/24.60.60 s x (30–0)K x 4.19 kJ/kg.K =1.455 kW c) Panas laten pada waktu pembekuan Q’ = 1000 kg/24.60.60 s x 335 kJ/kg=3.877 kW d) Setelah pembekuan Q’ = 1000 kg/24.60.60 s x [0-(-5)]K x 2.1 kJ/kg.K =0.122 kW

Maka jumlah kapasitas panas secara teori adalah 5.454 kW. Namun dalam praktek sehari–hari banyak faktor yang mempengaruhi dalam pabrik es, seperti: 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 dan pengisian air juga menambah beban

panasPada umumnya pabrik es di Indonesia menambahkan 30% dari perhitungan kapasitas

berdasarkan teori untuk mengatasi beban tambahan tersebut diatas, sehingga menjadi 5.454 kW x 1.3 = 7.09 kW (6100 kcal/jam) Perlu diingat bahwa waktu pembuatan es tidak semuanya 24 jam, tergantung dari dimensi

cetakan es . Tepatnya untuk menghitung kapasitas panas yang diperlukan disesuaikan dengan waktu pembekuan menurut cetakan es (tidak selamanya dibagi dalam 24 Jam) dan massa air yang dimasukkan dalam cetakan es (biasanya air dalam cetakan es 50 kg beratnya lebih dari 60 kg, bahkan sampai 70 kg), namun tetap harus menambahkan faktor beban panas tambahan, yang tidak harus 30%, tergantung kondisi pabrik es.

CHAPTER VIJENIS – JENIS WATER CHILLER

A. Air Cooled and Reciprocating Compressor Water Chiller


B. Air Cooled and Scroll Compressor Water Chiller

C. Air Cooled and Screw Compressor Water Chiller


Air Cooled Condenser

Evaporator/Water Chilled

Electrical Panel

Reciprocating Compressor

Air Cooled CondenserElectrical Panel

Scroll Compressor


Electrical Panel

D. Water Cooled and Screw Compressor Water Chiller

E. Water Cooled and Centrifugal Compressor Water Chiller



Electrical Panel

Scroll Compressor

Scroll Compressor


Water Cooled Condenser



Screw Compressor

Electrical PanelScrew Compressor

Electrical Panel

DAFTAR PUSTAKA




Centrifugal Compressor

MicroTech

Centrifugal Compressor

MicroTech


Althouse and Turnquist. (2004). Modern Refrigeration and Air Conditioning 18th Ed. Illinois :

Goodheart-Willcox Company Inc.

ASHRAE. (2003). Secondary Refrigeration European Experience. Journal of ASHRAE Winter

Meeting – Chicago, USA.

Carrier Air Conditioning Company. Carrier Handbook of Air Conditioning System Design. New

York : Mc. Graw Hill

PT. GEA Grasso Indonesia. Block Ice Plant . Indonesia : Jakarta

BIODATA PENULIS



Nama : MOH. ARIS AS’ARI, S.PdNIP : 19840113 201001 1 007Tempat, tanggal lahir : Cirebon, 13 Januari 1984Pendidikan terakhir : Sarjana Pendidikan Teknik Mesin – UPIAlamat : Jl. Sultan Agung RT/RW 001/001

Ds. Kebonturi - Kec. ArjawinangunKab. Cirebon

email : [email protected] mata pelajaran : Kerja Las

Ventilasi UdaraKompresor & Kelistrikan RefrigerasiPabrik Es Komersial

Documents

Handout Ice Plant