Aplikasi Efek Joule Thomson ( Uzlivatul Jamillah/ 16630039)
APLIKASI EFEK JOULE THOMSON
GEROBAK PENDINGIN
Uzlivatul Jamilah
uzlivajamilah98@gmail.com
Dalam
gerobak berpendingin ini terdiri dari dua unit atau komponen utama, yaitu unit
daya dan unit refrigrasi. Di unit daya, gerobak menggunakan accumulator sebagai
sumber energi untuk memberikan energi saat penggunaan refrigerator dengan
menggunakan inverter maka dalam penggunaannya dapat di charger dalam kondisi
tidak tersambung dengan arus PLN. Accumulator yang digunakan yaitu 12 volt
sebanyak 2 buah dengan dibantu menggunakan inverter arus AC, accumulator
tersebut mampu untuk diberikan beban daya 80 A Kemudian di unit refrigrasi,
gerobak menggunakan refrigrator untuk merekayasa termal dalam gerobak sehingga
suhu dapat disesuaikan dengan suhu rata-rata normal produk.
Perlunya
memperhatikan rancangan struktural ini agar alat dapat bekerja maupun digunakan
secara optimal. Pemilihan desain konstruksi alat dan pemilihan bahan untuk
pembuatan alat seperti besi siku dilakukan agar alat lebih kokoh dan kuat. Selain
itu menggunakan atap fiber karena dimasudkan supaya tahan karat dan mudah
dibersihkan, kemudian pada penggunaan kaca penutup ukuran 7 mm supaya tahan
getaran dan memiliki jarak tembus sinar matahari yang cukup kecil sehingga
tidak terlalu berpengaruh terhadap suhu dalam ruang pendingin.
Mekanisme
Kerja Alat Gerobak pendingin ini memperoleh sumber energi dari accumulator,
kemudian dari pembangkit daya ini menghidupkan refrigrator untuk mendinginkan
ruangan. Suhu di atur menggunakan termokopel atau sensor suhu agar suhu di
dalam gerobak konstan.
Alat
ini cukup potensial dikembangkan untuk menjadi suatu usaha baru atau inovasi
usaha bagi para penjual sayur dan buah. kebutuhan masyarakat yang meningkat dan
berbanding terbalik dengan kualitas, usaha dengan menggunakan alat ini akan
cukup optimal dalam pemasaran produk kualitas supermarket di jalanan. Dengan penggunaan alat tersebut, yaitu produk
menjadi lebih segar, terhindar dari debu, lebih higienis, dan terhindar dari
lalat.
Pengaturan
suhu yang baik merupakan cara yang efektif untuk menurunkan tingkat kehilangan
hasil dan mempertahankan kualitas buah-buahan dan sayur-sayuran. Suhu yang
rendah, tetapi tidak terlalu rendah,
dapat menyebabkan terjadinya penurunan aktivitas fisiologi sehingga buah
menjadi rusak. Suhu yang rendah juga menurunkan laju pertumbuhan mikroba dan
laju pembusukan. Pendinginan merupakan cara yang efektif untuk menjaga kualitas
buah-buahan dan sayur-sayuran. Terdapat berbagai metode pendinginan yang digunakan,
antara lain adalah kamar pendingin (room cooling), udara pendingin yang
bertekanan (forced-air cooling), air
pendingin (hydrocooling), pendingin dengan ruangan hampa (vacuum colling), dan
pengemasan dengan lapisan es (package icing). Namun selain sistem pendingin di
atas, terdapat juga pendinginan yang biasa digunakan untuk membekukan ice
cream, yaitu karbondioksida padat atau kriogenik. Kriogenik ini dapat
menghasilkan suhu hingga -40oC. Prinsip kerja proses kriogenik adalah
pemanfaatan energi pribadi gas umpan berdasarkan efek Joule Thomson. Proses
kriogenik ini berlangsung dalam suatu peralatan yang disebut cold box. Di dalam cold box ini berisi alat penukar panas dan
separator yang diisolasi dengan perlite ( S Bagijo, Junaedi, Azhari, 2010).
Penyimpanan
buah-buahan dan sayur-sayuran segar dapat memperpanjang daya gunanya dan dalam
keadaan tertentu dapat memperbaiki mutunya. Tujuan utama penyimpanan adalah
pengendalian laju transpirasi, respirasi, infeksi penyakit, dan mempertahankan
produk dalam bentuk yang paling berguna bagi konsumen (Pantastico, 1986).
Penyimpanan sayuran yang tepat sangat diperlukan agar sayuran dan buah-buahan
tetap berkualitas, baik penampilan fisik maupun kandungan gizinya. Selama
penyimpanan sayuran akan mengalami berbagai perubahan yang disebabkan oleh
faktor dari dalam sayuran itu sendiri dan kondisi penyimpanannya. Faktor suhu
dan kelembaban sangat berpengaruh pada proses penyimpanan. Penyimpanan sayuran
pada suhu 5-8 0C seperti pada lemari es dapat menghambat kegiatan respirasi dan
metabolisme sayuran, proses penuaan, kehilangan air dan pelayuan, kerusakan
oleh bakteri dan kapang, serta proses pertumbuhan yang tidak dikehendaki
seperti pertunasan pada kentang (Novary 1999). Proses penyimpanan dengan udara
terkendali merupakan pembaharuan yang paling penting dalam penyimpanan
buah-buahan dan sayur-sayuran sejak penggunaan pendinginan mekanik. Cara ini
bila dikombinasikan dengan pendinginan, dengan nyata menghambat kegiatan
respirasi, dan dapat menunda pelunakan, penguningan, perubahan-perubahan mutu,
dan prosesproses penguraian lainnya dengan mempertahankan atmosfer yang
mengandung lebih banyak CO2 dengan lebih sedikit O2 daripada dalam udara biasa.
Penyimpanan dalam suhu rendah juga dapat memperpanjang umur simpan, karena
dapat menurunkan respirasi, memperkecil transpirasi, dan menghambat
perkembangan mikroba (Darsana 2003).
Mesin refrigerasi Joule Thomson (J-T) saat ini sedang dikembangkan untuk aplikasi kriogenik menggantikan sistem refrigerasi Linde. Refrigerasi linde bekerja dengan prinsip bahwa di bawah temperature inversinya, gas mendingin pada pemuaian. Dengan demikian sangatlah penting untuk mengetahui kondisi-kondisi di mana ยต positif: hal ini digambarkan untuk tiga jenis gas (Atkins,P.W. 1996).
Gambar 2.
Tanda Koefisien Joule Thomson
Sesudah
sumbat berpori, temperature turun sampai di bawah temperature pengembunan, dan
terbentuk cairan.
Mesin
refrigerasi Joule-Thomson (J-T) adalah
salah satu jenis dari beberapa macam
mesin refrigerasi bertemperatur sangat rendah dan lainlain, mesin
refrigerasi J-T dapat mencapai suhu
lebih rendah sampai di bawah – 60oC (Sumeru, Tandi, 2009). Pada mesin
refrigerasi J-T, yang terdiri dari komponen-komponen : kompresor, aftercooler,
penukar kalor (counterflow heat exchanger), katup ekspansi dan evaporator,
COP-nya tergantung dari efektifitas dari penukar kalor dan tekanan refrigeran
di dalam sistem (Xue at. al, 2001). Salah satu komponen penting di dalam mesin
refrigerasi J-T adalah alat penukar kalor (heat exchanger), berupa koil pipa
helical, dimana terjadi transfer kalor di antara fluida berbeda temperatur yang
mengalir dari bagian aftercooler dan dari evaporator. Pada Gambar 3 terlihat
diagram sistem refrigerasi Joule- Thomson.
Mesin
refrigerator yang digunakan adalah lemari es untuk pendinginan. Pendingin atau
refrigerator yang umumnya berdiri tegak pada alat ini dibuat tidur atau
horisontal. Hal ini juga membuat ada sedikit modifikasi pada mesin pendingin
dengan mengubah posisi kompresor supaya tetap tegak lurus. Penambahan perangkat
daya untuk menjalankan lemari pendingin ini pun sudah diberikan yaitu dengan 2
perangkat accumulator 12 V dan
seperangkat inverter 1000 VA.
Pada
Gambar 4, terlihat perbedaan sistem refrigerasi Linde dan Joule Thomson, dimana
kelebihan sistem refrigerasi J-T adalah
tekanan kerjanya lebih rendah.
Penukar kalor pipa helical juga dapat ditemukan di dalam banyak aplikasi lain seperti pada : pemrosesan makanan, reaktor nuklir, pemanfaatan panas terbuang (heat recovery system), proses kimia dan lain-lain. Koil pipa helical cocok untuk berbagai proses seperti penukar kalor dan reaktor, karena ia dapat berperan dengan baik sebagai pemindah kalor yang cukup besar dalam ruang yang kecil. Karena perannya yang cukup banyak di dalam berbagai aplikasi, maka kajian tentang karakteristik efektifitas dan perpindahan kalor di dalam heat exchanger menjadi hal yang sangat penting untuk diteliti. Prestasi kerja sistem refrigerasi J-T sangat tergantung dari karakteristik perpindahan kalor di dalam heat exchanger dengan ditandai oleh kecepatan pencapaian temperatur, temperatur rendah dan lama operasi (Yong-Ju Hong, at al.,2009).
Gambar 5. Gerobak pendingin
DAFTAR
PUSTAKA
Atkins, P.W. Kimia Fisika. Jakarta: Erlangga.
Darsana, Linayanti dkk.
2003. Pengaruh Saat Panen dan Suhu Penyimpanan terhadap Umur Simpan dan
Kualitas Mentimun Jepang (Cucumis Sativus L.). Agrosains : Volume 5 No. 1.
Hong,Yong-Ju, Seong-Je Park,
and Young-Don Choi, 2009. A Numerical Study of the Performance of a Heat
Exchanger for a Miniature Joule-Thomson Refrigerator. International Cryocooler Conference, Boulder, CO. Hal 379-386
Novary, Eti Widayanti.
1999. Penanganan dan Pengolahan Sayurann
Segar. Jakarta: PT Penebar Swadaya.
Pantastico, Er.B. et
al. 1986. Fisiologi Pasca Panen
Penanganan dan Pemanfaatan Buah-buahan dan Sayur-sayuran Tropika dan Subtropika.
Yogyakarta: Gadjah Mada University Press.
S, Bagijo Budi,
Junaedi, Azhari, K.A Fahmi. 2010. Penggantian Purge Gas Recovery Unit Pabrik
Amoniak Pusri IV dengan Teknologi Membran. Seminar Rekayasa Kimia dan Proses;
4-5 Agustus 2010; Semarang. Jurusan
Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro. Hal: 13.
Sumeru, Tandi S. 2009. Analisis
Pengujian Mesin Pendingin Joule-Thomson Temperatur Rendah Menggunakan
Refrigeran Binary Mixture. Jurnal RACE,
Jurnal Refrigerasi, Tata Udara dan Energi, Politeknik Negeri
Bandung. Vol.3 No.3,Nov. Hal: 367-375.
Xue, H., K.C. Ng, J.B.
Wang, 2001. Performance evaluation of recuperative heat exchanger in a
miniature Joule-Thomson cooler. Applied
Thermal Engineering 21, 1829 – 1844.
0 komentar :
Posting Komentar