Siklus Refrigerasi Uap Multi Tingkat

Subcooling merupakan suatu pertimbangan penting dalam merancang suatu sistem refrigerasi. Ini dapat dilakukan dengan cara merancang kondensor yang lebih besar atau merancang alat penukar kalor yang menggunakan refrigeran dari evaporator sebagai zat pendingin.

Satu teknik lain yang dapat menigkatkan refrigerasiadalah meletakkan dua siklus refrigerasi secara seri (sklus dua tingkat), yang dioperasikan sebagaimana ditunjukkan dalam Gbr. 10-5a; peningkatan refrigerasi ditunjukkan dalam Gbr. 10-5b. Siklus dua tingkat ini memiliki kelebihan tambahan adalah kebutuhan daya untuk memberikan kompresi pada refrigeran dapat berkurang banyak. Perhatkan bahwarefrigeran bertemperatur tinggi yang meninggalkan kompresor tingkat tekanan rendah digunakan untuk menguapkan refrigeran di dalam tingkat tekanan tinggi. Ini memerlukan alat penukar kalor, dan tentu saja, dua katup ekspansi dan sua kompresor. Biaya ekstra yag harus dikeluarkan untuk peralatan tambahan ini harus dibenarkan melalui peningkatan kinerja. Untuk temperatur – temperatur refrigerasi yang sangat rendah mungkin perlu digunakan beberapa tingkat.

Gambr

Nilai optimal untuk tekanan menengah P_i diberikan oleh

P_i = (P_HP_L)^1/2

Di mana P_H dan P_L masing – masing adalah tekanan – tekanan absolut tinggi dan rendah, yang ditunjukkan dalam Gbr. 10-5b. Dalam pembahasan di sini kia mengasumsikan refrigeran yang sana d dalam kedua sistem; jika refrigeran yang berbea digunakan, maka diagram T-s yang tepat harus digunakan untuk setiap fluida.

Untuk menentukan hubungan antara afluks – fluks massa darikedua sistem kita hanya menerapkan hukum pertama (penyeimbangan energi) pada alat penukar kalor. Ini memberikan

ṁ_H (h₅ – h₈) = ṁ_L (h₂ – h₃)

di mana ṁ_H adalah fluks massa dari refrigeran di dalam sistem tekanan tinggi dan ṁ_L adalah fluks massa dari refrigeran di dalam sistem tekanan rendah. Ini memberikan

Sistem tekan rendah memang melakukan refrigerasi yang diinginkan. Jadi, dalam proses desain, sistem inilah yang memungkinkan kita untuk menentukan ṁ_L. Jika X ton (=3,52kilowatt) refrigerasi dibutuhkan, maka

ṁ_H (h₁ – h₄) = 3,52 X

fluks massanya adalah

Sumber: Potter, Merle C dan Somerton, Craig W. 2008. Termodinamika Teknik. Erlangga: Jakarta.