![]() |
Contoh penggambaran dari siklus refrijerasi cascade (sumber : www.learnthermo.com) |
Dalam siklus refrijerasi cascade
ini, memiliki ciri diantaranya memiliki dua kompressor, yakni high-stage compressor dan low-stage compressor yang dihubungkan
secara seri dalam suatu sistem ; dua buah kompressor yang digerakkan oleh
penggerak yang sama ; terdapat alat penukar kalor dalam sistem ; dan merupakan
kombinasi dari dua sistem refrijerasi. Siklus refrijerasi cascade biasa dibuat
untuk kondisi refrigerasi dengan temperatur yang rendah dan sekaligus dalam
rentang temperatur yang lebar. Dimana hal ini berarti siklus harus bekerja
dengan beda tekanan yang besar.
Kompressor pertama atau dapat
disebut kompressor tingkat rendah berfungsi untuk menekan refrijeran lalu
mencampurkan refrijeran yang berasal dari intercooler.
Pada sistem ini, pada alat penukar
kalor atau dapat disebut heat-exchanger, energi
yan dibuang selama kondensasi refrijeran di siklus pertama dengan temperatur
yang lebih rendah digunakan untuk menguapkan refrijeran pada siklus kedua. Efek
refrijerasi terjadi pada evaporator dan pelepasan kalor terjadi pada kondenser. Siklus refrijerasi cascade tidak hanya terbatas pada gabungan dari dua
siklus saja. Koefisien kinerja dari refrijerasi cascade dituliskan sebagai berikut :
Contoh soal :
Sumber : Termodinamika Teknik Jilid
2, Michael J. Moran
10.27
Sebuah
sistem refrijerasi kompresi-uap dioperasikan dengan rangkaian gandeng seperti
gambar berikut :
Refrijeran
22 adalah fluida kerjanya dalam siklus temperatur tinggi dan refrijeran 134a
digunakan dalam siklus bertemperatur rendah. Untuk siklus dengan refrijeran
134a, fluida kerja memasuki kompressor sebagai uap jenuh pada -30o F
dan dikompresi secara isentropik hingga 50 lbf/in2. Cairan jenuh
meninggalkan alat penukar kalor perantara pada 50 lbf/in2.dan
memasuki katup ekspansi. Untuk siklus dengan refrijeran 22, fluida kerja
memasuki kompressor sebagai uap jenuh pada 5o F diawah temperatur
kondensasi dari refrijeran 134a dalam alat penukar kalor. R22 dikompresi secara
isentropik hingga 250 lbf/in2. Cairan jenuh masuk katup ekspansi
pada 250 lbf/in2. Kapasitas refrijerasi 20 ton.
a.
Masukan daya tiap kompresor?
Dalam
perhitungan m dari r134 dan r22 digunakan pemanfaatan dari nilai Qin yang
telah diketahui untuk mencari massa refrijeran. Hingga dilanjutkan ke
perhitungan daya. Disini dilakukan perhitungan terpisah untuk r134a dan r22
Nilai h
dan s untuk setiap kondisi (1-8) didapatkan dari tabel properties,
b.
Koefisien kinerja keseluruhan
sistem cascade
10.32
Sebuah
siklus refrijerasi kompresi uap dimodifikasi untuk memakai alat penukar kalor
berlawanan arah menjadi tanpa kompresor bawah dan expansion valve atas.
R134a meninggalkan evaporator sebagai uap jenuh pada 1.4 bar dan dipanaskan
hingga 20o sebelum masuk kompresor. Setelah masuk kompresi
isentropik sampai 12 bar, refrijeran mengalir melalui kondenser dan keluar pada
44oC,12 bar. Cairan kemudian mengalir melewati alat penukar kalor
dan memasuki katup ekspansi pada 12 bar. Jika laju refrijerasi 6 kg/min
tentukan :
a.
Kapasitas refrijeran
Nilai h
dan s untuk setiap kondisi (1-8) didapatkan dari tabel properties
b.
Masukan daya ke kompresor