refrigeration and liquefaction
DESCRIPTION
asdrtfghTRANSCRIPT
REFRIGERATION AND LIQUEFACTION
Disusun oleh :
1. Mardanila Apriani (03111003006)
2. Wulan Novi Astuti (03111003008)
3. Juang Prihantoro S (03111003040)
4. Laras Diah Pratiwi (03111003054)
5. Aprilla Yoga Erlangga (03111003060)
6. Tiara Novita Sari (03111003070)
7. Dwi Sunu Permatahati (03111003098)
Fakultas Teknik
Jurusan Teknik Kimia
Universitas Sriwijaya Indralaya
Kata Pengantar
Puji dan syukur penyusun panjatkan kehadiran Allah SWT, karena berkat rahmat dan
karunia-Nya Makalah Termodinamika II yang berjudul “Refrigation and Liquefaction” dapat
tersusun. Adapun makalah ini berisikan materi mengenai Mesin pendingin Carnot, Siklus
kompresi uap, Pemilihan pendinginan, Absorbsi pendinginan, Pompa pemanas dan Proses
likuifaksi. Makalah yang kami buat ini bertujuan untuk memenuhi tugas mata kuliah
Termodinamika II.
Para penyusun mengucapkan banyak terimakasih kepada seluruh pihak pendukung
terutama dosen pembimbing mata kuliah Termodinamika II ibu Nina Haryani, ST. MT yang
telah memberikan pelajaran kepada kami. Serta teman-teman sekalian sehingga makalah ini
dapat terselesaikan.
Dalam penyusunan makalah ini, tentu banyak kekurangan. Untuk itu penulis sangat
mengharapkan kritik dan saran yang dapat membangun dari pembaca, untuk perbaikan dalam
penyusunan makalah selanjutnya. Akhir kata, sermoga makalah ini dapat bermanfaat bagi
penulis dan pembaca.
Indralaya, September 2013
Penulis
DAFTAR ISI
Kata Pengantar.................................................................................................. i
Daftar Isi .......................................................................................................... ii
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang .............................................................................. 1
1.2. Rumusan masalah .........................................................................
1.3. Manfaat ...........................................................................................
1.4. Tujuan ........................................................................................
BAB II PEMBAHASAN
2.1. Mesin Pendingin Carnot................................................................ 6
2.2. Siklus Kompresi Uap .................................................................... 6
2.3. Pemilihan Pendinginan ................................................................. 7
2.4. Absorbsi Pendinginan ................................................................... 8
2.5. Pompa Pemanas ............................................................................ 9
2.6. Proses Likuifaksi ...........................................................................
BAB III PENUTUP
3.1. Kesimpulan ................................................................................... 14
3.2. Saran ............................................................................................. 14
Daftar Pustaka
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Termodinamika adalah satu cabang fisika teoritik yang berkaitan dengan hukum-hukum
pergerakan panas,dan perubahan dari panas menjadi bentuk-bentuk energi yang lain. Istilah
ini diturunkan dari bahasa yunani Therme (panas) dan dynamis (gaya).Cabang ilmu ini
berdasarkan pada dua prinsip dasar yang aslinya diturunkan dari eksperimen,tapi kini
dianggap sebagai aksiom.prinsip pertama adalah hukum kekekalan energi,yang mengambil
bentuk hukum kesetaraan panas dan kerja.Prinsip yang kedua menyatakan bahwa panas itu
sendiri tidak dapat mengalir dari benda yang lebih dingin ke benda yang lebih panas tanpa
adanya perubahan dikedua benda tersebut.
Salah satu materi termodinamika yang tidak kalah penting adalah Refrigation and
Liquefaction (Pendinginan dan pencairan). Proses refrigeration adalah proses penyerapan
panas pada suhu rendah terhadap lingkungan pada suhu yang lebih tinggi. Proses
liquiefication adalah perubahan fase dari gas menjadi cairan yang secara umum
menggunakan kondensor. Proses tersebut banyak diaplikasikan dalam kehidupan terutama
dalam industri seperti seperti industri es, industri makanan dan minuman, industri pelumas,
industri propana cair, indutri oksigen cair, dan lain lain.
Sebagai calon sarjana teknik kimia ada baiknya mempelajari matteri tersebut lebih
mendalam agar kelak dapat mengaplikasikannya pada dunia pekerjaan sebagai seorang
engineer.
1.2 Rumusan Masalah1. Apakah yang dimaksud dengan refrigerator carnot dan bagaimana siklusnya?2. Bagaimana prinsip kerja dari siklus kompresi uap?3. Apakah hal-hal yang diperhatikan dalam pemilihan refrigeran?4. Apa yang dimaksud dengan absorbsi pendinginan dan bagaimana siklusnya?5. Bagaimana prinsip kerja heat pump?6. Bagaimanakah proses likuifikasi?
1.3 Manfaat 1. Mengetahui tentang refrigator carnot
2. Mengetahui prinsip kerja dari siklus kompresi uap3. Mengetahui bagaimana cara pemilihan refrigan4. Memahami mengenai absorbsi pendinginan5. Memahami prinsip kerja heat pump6. Memahami proses likuifikasi
1.4 Tujuan 1.
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Mesin Pendingin Carnot
Pada dasarnya siklus refrigerasi adalah kebalikan dari siklus heat engine. Mesin
Carnot menerima energi kalor pada keadaan temperatur yang tinggi, kemudian energi diubah
menjadi suatu kerja dan sisa energy tersebut dibuang ke penampang panas pada temperatur
rendah. Sedangkan siklus refrigerasi Carnot menerima energi pada temperatur rendah dan
mengeluarkan energi pada temperatur tinggi. Oleh karena itu pada proses pendinginan
diperlukan penambahan kerja dari luar.
Gambar. 2.1.1 Carnot Refrigerator
Siklus refrigerasi carnot
Kerja dari suatu kompresor refrigerator ini didefinisikan sebagai selisih antara panas yang dilepas
refrigeran di kondensor (QH) dengan panas yang diterima refrigeran di evaporator (Qc), dapat dilihat
pada persamaan berikut :
…………………………………..(2.1.1)
Ukuran efektivitas suatu refrigerasi dinyatakan dengan “coefficient of performance / c
o p ” atau simbul , didefinisikan sebagai berikut ;
…………………(2.1.2)
Persamaan (2.1.1) bila dibagi |QC| :
sehingga persamaan (2.1.2) menjadi : ………………………..(2.1.3)
2.2 Siklus Kompresi Uap http://teknik-pendingin.blogspot.com/2008/09/sistim-refrigerasi-kompresi-uap.html
Siklus refrigerasi kompresi mengambil keuntungan dari kenyataan bahwa fluida yang
bertekanan tinggi pada suhu tertentu cenderung menjadi lebih dingin jika dibiarkan
mengembang. Jika perubahan tekanan cukup tinggi, maka gas yang ditekan akan menjadi
lebih panas daripada sumber dingin diluar (contoh udara diluar) dan gas yang mengembang
akan menjadi lebih dingin daripada suhu dingin yang dikehendaki. Dalam kasus ini, fluida
digunakan untuk mendinginkan lingkungan bersuhu rendah dan membuang panas ke
lingkungan yang bersuhu tinggi.
Siklus refrigerasi kompresi uap memiliki dua keuntungan. Pertama, sejumlah besar
energi panas diperlukan untuk merubah cairan menjadi uap, dan oleh karena itu banyak panas
yang dapat dibuang dari ruang yang disejukkan. Kedua, sifat-sifat isothermal penguapan
membolehkan pengambilan panas tanpa menaikan suhu fluida kerja ke suhu berapapun
didinginkan. Hal ini berarti bahwa laju perpindahan panas menjadi tinggi, sebab semakin
dekat suhu fluida kerja mendekati suhu sekitarnya akan semakin rendah laju perpindahan
panasnya.
Kompressi uap pada siklus refrigerasi ditunjukkan dalam Gambar 2.2.1 dibawah ini.
Siklus refrigerasi ditunjukkan dalam Gambar 1 dan 2 dan dapat dibagi menjadi tahapan-
tahapanberikut:
1 – 2. Cairan refrigeran dalam evaporator menyerap panas dari sekitarnya, biasanya udara, air
atau cairan proses lain. Selama proses ini cairan merubah bentuknya dari cair menjadi gas,
dan pada keluaran evaporator gas ini diberi pemanasan berlebih/ superheated gas.
2 – 3. Uap yang diberi panas berlebih masuk menuju kompresor dimana tekanannya
dinaikkan. Suhu juga akan meningkat, sebab bagian energi yang menuju proses kompresi
dipindahkan ke refrigeran.
3 – 4. Superheated gas bertekanan tinggi lewat dari kompresor menuju kondenser. Bagian
awal proses refrigerasi (3-3a) menurunkan panas superheated gas sebelum gas ini
dikembalikan menjadi bentuk cairan (3a-3b). Refrigerasi untuk proses ini biasanya dicapai
dengan menggunakan udara atau air. Penurunan suhu lebih lanjut terjadi pada pekerjaan pipa
dan penerima cairan (3b - 4), sehingga cairan refrigeran didinginkan ke tingkat lebih rendah
ketika cairan ini menuju alat ekspansi.
4 - 1 Cairan yang sudah didinginkan dan bertekanan tinggi melintas melalui peralatan
ekspansi, yang mana akan mengurangi tekanan dan mengendalikan aliran menuju
Diagram T – S nya digambarkan sperti berikut ;
Gambar 9.1 Siklus Refrigasi Kompresi Uap
Dalam gambar siklus kompresi uap, likuid dievaporasi pada tekanan tetap, karena ada panas
yang diserap pada temperatur rendah dan konstan. Uap yang terbentuk lalu dikompressi
hingga tekanannya lebih tinggi, kemudian didinginkan dan dikondensasikan pada kondenser
dengan melepas panas pada temperatur yang lebih tinggi. Selanjutnya likuid dari kondenser
dikembalikan ke tekanan semula dengan proses ekspansi, untuk disirkulasikan.
Pada diagram T - S ditunjukkan 4 langkah proses yaitu;
Langkah ; proses evaporasi likuid pada tekanan konstan, terjadi penyerapan
panas QC pada temperatur rendah konstan. (proses isotermal)
Langkah ; proses aktual kompressi , garis 2 3’ menunjukkan kompressi
isentropis yang irrevesibel.
Langkah ; proses kondensasi , melepas panas ke surrounding QH yang
temperaturnya yang lebih tinggi
Langkah : proses ekspansi melalui Throttling process entalpi konstan .
Bila basis diambil = 1 unit massa fluida nya , maka jumlah panas diserap di eveporator dan
panas dibuang pada condenser dapat dihitung dengan persamaan :
dan
persamaan diatas mengikuti persamaan (2.32), dan bila perubahan energi potensial dan
kinetik nya diabaikan, maka kerja kompressi adalah ;
dan dengan persamaan (9.2) coefficient of performance C O P , adalah ;
T
S
1
2
3 3”
4
lnP
H
1 2
34
Const S
Gambar 2.2.2. T- S Diagram siklus refrigerasi kompresi uap
Gambar.2.2.3 P- H Diagram siklus refrigerasi kompresi uap
……………….(2.2.1)
Untuk mendesain evaporator, kompressor, kondensor, dan alat pelengkap lainnya, harus
diketahui laju alir sirkulasi refrigeran . Harga ini ditentukan dari laju penyerapan panas di
evaporator dengan persamaan berikut ;
…………………(2.2.2)
2.3 Pemilihan Pendinginan
Efisiensi mesin Carnot bergantung pada kerja dari medium mesin. Serupa dengan hal
itu, Coefficient of Performance dari refrigerator carnot bergantung pada refrigerannya.
Refrigeran yang diinginkan adalah yang memiliki sifat kimia, fisik, dan termodinamik yang
dapat memberikan aplikasi yang efisien dan servis dalam praktek desain peralatan refrigerasi.
Karakteristik refrigeran seperti toksisitas/bersifat racun (toxicity), kemudahan terbakar
(flameability), harga, sifat korosi, ataupun tekanan uapnya sangat penting dalam pemilihan
refrigeran. Supaya udara tidak dapat masuk ke dalam sistem refrigerasi, tekanan uap
refrigeran pada suhu evaporator harus lebih besar dari tekanan atmosfer. Di sisi lain, tekanan
uap pada suhu kondensor tidak boleh terlalu tinggi, karena peralatan mulanya dioperasikan
pada tekanan tinggi. Dua persyaratan ini membatasi pilihan cairan sebagai refrigerant relatif
sedikit.
Beberapa senyawa kimia yang dapat dipakai sebagai refrigeran antara lain, yaitu:
amonia, karbon dioksida, metal klorida, sulfur dioksida, propana, dan hidrokarbon lainnya.
Sejak tahun 1930-an, hidrokarbon halogenasi dipakai sebagai refrigeran, seperti
chlorofluorocarbon, CCl3F (trichlorofluoromethane atau CFC-11) dan CCl2F2
(dichlorodifluoromethane atau CFC-12). Molekul-molekul senyawa kimia tersebut tetap
stabil di atamosfer dalam beratus tahun, menyebabkan menipisnya lapisan ozon.
Oleh karena berdampak negatif bagi alam, senyawa-senyawa hidrokarbon halogenasi
tidak diproduksi lagi dan tidak boleh dipakai lagi dan digantikan dengan senyawa yang tidak
mengandung klor (Cl) yang menyebabkan menipisnya lapisan ozon. Contoh senyawa ini
adalah CHCl2CF3 (dichlorotrifluoroethane atau HCFC-123), CF3CH2F (tetrafluoroethane
atau HFC-134a), dan CHF2CF3 (pentafluoroethane atau HFC-125). Diagram tekanan /
entalpi untuk (HFC-134a) diberikan dalam lampiran, dan tabel 9.1.
Batas tekanan operasi untuk evaporator dan kondensor dari sistem refrigerasi
(pendingin) juga membatasi perbedaan temperature TH - TC di mana siklus kompresi uap
sederhana dapat beroperasi. Dengan TH ditetapkan oleh suhu lingkungan, batas yang lebih
rendah ditempatkan pada tingkat suhu pendingin. Hal ini bisa diatasi dengan operasi dua atau
lebih siklus pendinginan menggunakan refrigeran yang berbeda dalam sistem cascade,
menggunakan dua atau lebih jenis refrigeran yang berbeda seperti diagram dibawah ini.
Gambar 2.3.1 Sistim refrigerasi cascade 2 tingkat
Di sistem cascade ini, dua siklus beroperasi sehingga panas yang diserap dalam
pertukaran oleh refrigeran dari siklus 2 dengan suhu yang lebih tinggi berfungsi untuk
mengkondensasi refrigeran dalam siklus 1 dengan suhu yang lebih rendah. dua refrigeran
begitu dipilih berdasarkan pada tingkat suhu yang diperlukan setiap siklus untuk beroperasi
pada tekanan yang sesuai. Sebagai contoh, kita anggap kondisi operasi adalah pada
temperatur :
, , T’H= -10º F ,
Jika tetrafluoroethane (HFC-134a) adalah refrigerant pada siklus 2, kemudian tekanan
uap masuk dan keluar dari kompresor sebesar 21 psia dan 112 psia, rasio tekanannya adalah
sebesar 5,3. Jika siklus pertama dengan refrigerannya adalah propylene, tekanannya adalah
sebesar 16 psia dan 58 psia, rasio tekanannya adalah 3,6. Rasio ini masih memenuhi.
Jika dipakai siklus tunggal untuk kondisi operasi diantara -500F dan 860F, dengan
HFC -134 sebagai refrigerantnya, maka tekanan uap masuk ke kondensor adalah sekitar 5,6
psia, maka tekanan dibawah tekanan atmosfir. Sedangkan tekanan keluaran siklus 2 adalah
112 psia, dengan demikian jika dihitung rasio tekanannya 112/5,6 = 20, harga ini terlalu
tinggi untuk kompressor satu tingkat pada siklus refrigerasi tunggal.
2.4 Absorbsi Pendinginan
Refrigenerasi siklus absorbsi berbeda dengan refrigenerasi siklus kompresi uap. Pada siklus
kompresi uap alat yang digunakan hanya evaporator , condenser , throllting valve, dan kompresor.
Sedangkan siklus absorbsi ada penambahan alat yang digunakan yaitu absorber , pompa , dan
generator.
Adapun prinsip kerja dari refrigerasi siklus absorbsi
Bahan pendingin atau refrigerant masuk ke evaporator, lalu akan terbentuk vapor refrigerant. vapor
tersebut akan masuk kedalam absorber dimana menggunakan solvent non volatile pada temperature
rendah. Sistem absorbsi menyerap uap tekanan rendah dari evaporator ke dalam zat cair penguap
(absorbing liquid) yang cocok pada absorber. Pada komponen ini terjadi perubahan fasa dari uap
menjadi cair, karena proses ini sama dengan kondensasi, maka selama proses berlangsung terjadi
pelepasan kalor. Tahap berikutnya adalah menaikan tekanan zat cair tersebut dengan pompa dan
membebaskan uap dari zat cair penyerap dengan pemberian kalor oleh regenerator. Panas yang
masuk kedalam regenerator akan ditransfer untuk mengompress likiud sehingga mencapai
temperaturnya dan menguap dari solventnya. Vapor dari regenerator akan ke condenser sedangkan
solven dengan temperatur rendah akan kembali ke absorber. Uap akan dikondensasi dan akan masuk
kedalam throttle valve. Throttle valve berkerja seperti ekspander. Setelah itu akan masuk kedalam
evaporator kembali
Adapun skema siklus refrigerasi abosrpsi secar umum
Gambar 2.4
Gambar diatas merupakan gambaran secara umum dari siklus ini. Sedangkan gambar pada buku
termodinamika telah ditambah dengan heat exchanger. Heat exchanger sebenarnya pada siklus ini
merupakan alat pendukung.
Heat exchanger pada skema diatas akan menukar panas dari solven dari regenerator ke likiud
yang keluar dari absorber. Heat exchanger berfungsi mengonservasi energi dan menyesuaikan
temperatur arus alir agar sesuai dengan masing-masing arah alirannya. Sumber panas untuk
regenerator biasanya digunakan steam tekanan rendah. Pada umumnya, sistim refrigerasi absorbsi
beroperasi dengan refrigeran air dan larutan lithium bromide sebagai absorbent.
Adapun perbedaan yang anatara system refrigerasi absorpsi dan system kompresi uap
NO. SISTEM REFRIGERASI ABSOPRSI System refrigerasi kompresi uap
1. Operasi siklus tenang Operasi siklus berisik
2. System dioperasikan oleh panas System dioperasikan oleh kerja
3. Didesain menggunakan tekanan dan
temperatur rendah pada evaporator
Jika penurunan tekanan pada evaporator dapat
terjadi penurunan kapasitas
2.5 Pompa Pemanas
Pompa kalor pada dasarnya adalah sebuah refrigerator yang digunakan untuk memompa
energi termal dari tandon dingin (udara dingin) ke tandon panas (udara panas). Tandon panas
merupakan sistem ideal dengan kapasitor panas yang demikian besar sehingga dapat
menyerap atau memberikan panas tanpa perubahan temperatur yang berarti.
Pompa kalor, alat pemanas, adalah alat yang berfungsi sebagai pemanas di perumahan
atau bangunan selama musim dingin dan dapat pula berfungsi sebagai pendingin saat musim
panas. Di musim panas, alat bekerja dengan menyerap panas lingkungan dan ditolak kedalam
ruangan. Alat oendingin menguap di gulungan yang ditempatkan dibawah atau diluar udara,
kemudian uap dikondensasi, panas dtransfer ke udara atau air, yang mana akan digunakan
sebagai panas pada ruangan. Jika unit memliki koefisien , [QC ] / W = 4 , panas yang tersedia
untuk memanaskan ruangan [QH] sama dengan lima kalli jumlah energy yang masuk ke
compressor. Secara perhitungan ekonomi keuntungan pompa kalor adalah bergantung dari
biaya listrik jika dibandingkan biaya penggunaan bahan bakar seperti minyak dan gas alam.
Pompa kalor dapat pula menjadi alat pendingin saat musim panas.
Berdasarkan pada hukum kedua termodinamika, panas tidak bisa secara spontan
mengalir dari sumber bertemperatur rendah ke lokasi bertemperatur tinggi; suatu kerja
dibutuhkan untuk melakukan ini. Tidak mungkin bagi sebuah mesin panas yang bekerja
secara siklis untuk tidak menghasilkan efek lain selain menyerap panas dari suatu tandon
dan melakukan sejumlah usaha-usaha yang ekivalen”. Pernyataan tersebut merupakan hasil
eksperimen tentang rumusan Kelvin – Planck atau rumusan mesin kalor untuk hukum kedua
termodinamika.
Penyertaan kata ”siklis” dalam rumusan ini merupakan hal yang penting karena
mengubah panas seluruhnya menjadi usaha dalam proses yang non siklus, merupakan hal
yang mungkin. Gas ideal yang mengalami ekspansi isotermis dapat melakukan hal ini.
Namun, setelah ekspansi itu, gas tidak berada dalam keadaan awalnya. Untuk
mengembalikan gas ke keadaan awalnya, usaha harus dilakukan pada gas , dan sejumlah
panas yang akan dibuang.
Pompa kalor berbeda dalam hal bagaimana mereka mengaplikasikan kerja tersebut untuk
memindahkan panas, namun pada dasarnya pompa kalor adalah mesin kalor yang bekerja
secara terbalik. Mesin kalor membuat energi mengalir dari lokasi yang lebih panas ke lokasi
yang lebih dingin, menghasilkan fraksi dari proses tersebut sebagai kerja. Kebalikannya,
pompa kalor membutuhkan kerja untuk memindahkan energi termal dari lokasi yang lebih
dingin ke lokasi yang lebih panas.
Sejak pompa kalor menggunakan sejumlah kerja untuk memindahkan panas, sejumlah
energi yang dibuang ke lokasi yang lebih panas mengandung kalor yang lebih tinggi dari
pada sejumlah kalor yang diambil dari sumber dingin. Satu tipe pompa kalor bekerja dengan
mengeksploitasi sifat fisik penguapan dan pengembunan fluida yang disebut refrigran. Fluida
yang bekerja, pada keadaan gasnya, diberi tekanan dan disirkulasikan menuju sistem dengan
kompresor. Pada satu sisi dari kompresor, di mana gas dalam keadaan panas dan bertekanan
tinggi, didinginkan di penukar panas yang disebut kondenser, hingga fluida itu mengembun
pada tekanan tinggi. Refrigeran yang telah mengembun melewati alat penurun tekanan yang
dapat dilakukan dengan memperluas volume saluran (memperlebar saluran atau
memperbanyak cabang), atau juga bisa dengan penghambat berupa turbin. Lalu, refrigeran
yang berbentuk cair masuk ke sistem yang ingin didinginkan. Dalam proses pendinginan itu,
refrigeran mengambil panas sehingga refrigeran kembali menguap dan sistem menjadi
dingin.
Dalam sistem seperti ini, sangat penting bagi refrigeran untuk mencapai suhu tinggi
ketika diberi tekanan, karena panas sulit bertukar dari fluida dingin ke lokasi yang lebih
panas secara spontan. Dalam hal ini, refrigeran harus bersuhu lebih tinggi dari temperatur
penukar panas. Dengan kata lain, fluida harus bertekanan rendah jika ingin mengambil kalor
dari suatu sistem dan menguap, dan fluida harus bertekanan tinggi jika ingin membuang kalor
dan mengembun. Hal ini sesuai dengan persamaan gas ideal yang menyatakan bahwa
temperatur berbanding lurus dengan tekanan. Jika hal ini tercapai, efisiensi tertinggi akan
tercapai.
2.6 Proses Likuifaksi
Gas yang dicairkan, secara umum digunakan untuk berbagai keperluan, contohnya
propan cair di dalam tabung, dipakai sebagai bahan bakar untuk keperluan domestik,
oksigen cair diperlukan untuk roket, gas alam yang dicairkan untuk transportasi di lautan,
nitrogen cair dipakai untuk refrigerasi pada suhu rendah. Sealain itu, campuran gas, (seperti
udara) dicairkan untuk memisahkan komponen menjadi masing-masing fraksinya.
Likuifaksi dihasilkan jika gas didinginkan sampai temperature pada daerah 2 phase region.
Hal ini dapat dicapai dengan beberapa cara ;
1. Dengan heat exchange pada tekanan tetap
2. Dengan proses ekpansi (dimana bias diperoleh kerja W)
3. Dengan proses Throttling.
Ketiga cara ini di gambarkan dalam diagram T- S ,seperti pada grafik dibawah ini.
Gambar 2.6.1 diagram TS proses pendinginan
Pada proses tekanan tetap ( 1 ), mendekati region 2 phase, dan likuifaksi sangat dekat
dengan temperature tertentu yang harus diturunkan. Proses throttling ( 3) tidak menghasilkan
likuid, kecuali jika initial state pada tekanan cukup tinggi , dan temperature cukup rendah
selama proses entalpi konstan , untuk memotong region 2 phase. Hal ini tidak akan terjadi
bila initial statenya dititik A. Jika initial state di titik , dimana temperaturny asama , tetapi
tekanannya lebih tinggi dari titik A, kemudian dengan proses ekspansi entalpi konstan
(isentalpiekspansi) proses( ) dihasilkan pembentukan likiud.
Perubahan keadaan dari A ke , sangat mudah dilakukan dengan mengkompres gas
hingga ketekanan final di B, diikuti dengan pendinginan pada tekanan konstan hingga titik
. Likuifaksi dengan ekspansi isentropis sepanjang proses ( 2 ) dapat dilakukan pada
tekanan rendah (padat emperatur tertentu) disbanding dengan menthrottlingnya.
Misalnya ,lanjutan proses ( 2 ) dari keadaa nawal A , akhirnya dihasilkan likuid.
Proses throttling (3) adalah cara yang umum dipakai pada pabrik komersil skala kecil
untuk pencairan gas. Temperatur gas selama ekspansi akan terusturun. Hal ini tentu saja
sesuai dengan yang terjadi pada kebanyakan gas pada kondisi tekanan dan temperatur yang
umum.
Cara yang paling ekonomis untuk mendinginkan gas untuk dicairkan adalah dengan
counter current heat exchange dengan sejumlah porsi gas yang tidak tercairkan dalam proses
throttling proses. Ada 2 proses likuifaksi yang dikenal yaitu proses Linde dan proses
Claude . Diagram alir proses seperti tergambar berikut .
Gambar 2.6.2 Proses pendinginan linde
Pada proses Linde, setelah gas dikompress lalu di precooled hingga temperature ambientnya,
dan diteruskan dengan refrigerasi. Gas yang temperaturnya rendah dialirkanke Throttle
Valve, sehingga sebagian besarfraksi gas akan mencair.
Gambar 2.6.3 Proses pendinginan claude
Pada proses Claude, agar lebih efisien, throttle valve diganti dengan expander.
Neraca energy pada proses Claude;
Bila ekspander beroperasi secara adiabatis,
Selanjutnya, dari neraca massanya : , persamaan energy diatas dibagi dengan
m4 menjadi sbb ;
jika didefinisikan : dan , maka persamaan diatas diselesaikan
untuk z , hasilnya sbb ;
………………...…(2.6.1)
dimana z adalah fraksi aliran masuk sistim heat exchanger yang dapat dilikuifaksi dan x
adalah fraksi yang dibelokkan diantara heat exchanger dengan yang melintas lewat expander.
Harga x adalah variable desain mesti dispesifikasi sebelum persamaan (2.6.1) diselesaikan
untuk z.
Pada proses Linde ( z = 0 ) , persamaan diatas menjadi :
……………………...(2.6.2)
Karena itu Proses Linde merupakan juga proses Claude yang terbatas, apabila tidak ada
aliran gas tekanan tinggi yang dikirim ke ekspander.
Persamaan (2.6.1) dan (2.6.2) diperkirakan tidak ada panas yang mengalirdari surrounding
kedalam sistim. Hal ini tidak mungkin sepenuhnya benar, karena mungkin saja terjadi
kebocoran gas pada temperatur yang sangat rendah, walaupun peralatannya diisolasi
sempurna.