Perpustakaan Digital ITB

Karbon dioksida (CO2) merupakan salah satu refrigeran alami yang kembali digunakan dalam refrigerasi. Penggunaan karbon dioksida sebagai refrigeran telah dilakukan sejak awal abad 20. Namun dalam penggunaannya refrigeran ini kurang efisien dibandingkan dengan refrigeran yang mengandung CFC dan HCFC. Hal ini menyebabkan pada pertengahan abad 20, karbon dioksida tidak lagi digunakan sebagai refrigeran. Seiring dengan memburuknya keadaan lingkungan yang salah satunya diakibatkan oleh refrigeran yang mengandung CFC, karbon dioksida digunakan kembali sebagai refrigeran alami yang ramah lingkungan. Penggunaan karbon dioksida sebagai refrigeran membutuhkan tekanan operasi yang tinggi melewati titik kritis dari karbon dioksida sehingga refrigerasi dengan menggunakan karbon dioksida ini dinamakan refrigerasi transkritik. Tujuan dari penelitian ini adalah melihat COP (Coefficient of Performance) yang dihasilkan siklus refrigerasi transkritik CO2. Selain itu, karakteristik dari penggunaan alat ekspansi ejektor dalam modifikasi siklus-refrigerasi transkritik CO2 akan dikaji pada penelitian ini. Penelitian ini akan mencakup pula perancangan dan simulasi dari sistem refrigerasi transkritik CO2 dengan alat ekspansi ejektor. Penelitian ini diawali dengan studi literatur mengenai refrigerasi transkritik CO2. Langkah selanjutnya adalah melakukan kajian siklus-siklus refrigerasi transkritik CO2 untuk mendapatkan siklus paling efisien. Kajian siklus refrigerasi transkritik CO2 dengan menggunakan alat ekspansi ejektor dilakukan lebih mendalam untuk mengetahui karateristik dari siklus. Kajian siklus dilakukan secara termodinamika dengan menggunakan perangkat lunak Microsoft Excel dan sifat-sifat fluida dari REFPROP 8. Setelah kajian siklus dilakukan, tahapan selanjutnya adalah menentukan dimensi alat ekspansi ejektor. Alat ekspansi ejektor digambar dengan menggunakan Autodesk Inventor yang kemudian disimulasikan menggunakan perangkat lunak FLUENT untuk dianalisis kondisi alirannya. Tahapan selanjutnya adalah melakukan simulasi sistem refrigerasi transkritik CO2 dengan menggunakan alat ekspansi ejektor. Simulasi ini akan menggunakan data performansi dari komponen-komponen pendukung sistem untuk dilakukan simulasi. Simulasi terdiri dari tiga simulasi untuk mendapatkan titik kesetimbangan dari kondisi operasi dan juga besar COP yang dihasilkan sistem. Dari hasil penelitian ini ditunjukkan bahwa siklus refrigerasi transkritik CO2 dengan menggunakan ejektor memiliki COP paling tinggi sebesar 4,998. Dari kaji termodinamika mengenai karakteristik siklus refrigerasi transkritik CO2 dengan menggunakan alat ekspansi ejektor didapatkan pengaruh dari kondisi operasi terhadap performansi dari siklus. Tekanan pendingin gas, temperatur evaporasi, dan temperatur keluaran pendingin gas merupakan tiga sifat penting yang mempengaruhi performansi dari siklus refrigerasi transkritik CO2 dengan menggunakan alat ekspansi ejektor. Dari penentuan dimensi alat ekspansi ejektor, terdapat beberapa dimensi penting yang harus diperhatikan. Dimensi-dimensi tersebut di antaranya diameter motive nozzle dan diameter mixing section. Kedua diameter ini yang membentuk dimensi-dimensi lain dari ejektor. Dalam perancangan terdapat dua parameter penting yang harus diperhatikan yakni keadaan aliran balik dan kecepatan supersonik dari aliran. Hasil simulasi CFD (computational fluid dynamic) menunjukkan adanya pengaruh dari diameter motive nozzle terhadap kedua parameter tersebut.Hasil simulasi sistem refrigerasi COP yang dihasilkan tidak sebesar perhitungan ideal pada kaji termodinamika. COP tertinggi yang dapat dihasilkan hanya sebesar 2,7.