Setiyo, Muji (2017) Karakteristik Pendinginan Langsung (Direct Refrigeration) Dari Proses Evaporasi Bahan Bakar Liquefied Petroleum Gas (Lpg) Untuk Pendinginan Kabin Mobil. Doctor thesis, Universitas Brawijaya.
Abstract
Sistem Air Conditioning (AC) telah menjadi aksesoris utama pada pada kendaraan untuk meningkatkan kenyamanan berkendaraan. Namun demikian, selama sistem AC bekerja dengan sistem kompresi uap, akan mengambil tenaga dari mesin untuk menggerakkan kompresor. Hal ini meningkatkan konsumsi bahan bakar hingga 21-53%. Sementara itu, kendaraan berbahan bakar LPG menyediakan potensi pendingin langsung (direct refrigeration) dari perubahan fase LPG pada perangkat vaporizer Potensi ini belum dimanfaatkan dan hilang melalui engine coolant. Oleh karena itu, penelitian ini fokus pada karakteristik direct refrigeration (potensial dan aktual) yang dihasilkan dari penguapan LPG tersebut untuk pendinginan kabin mobil. Penelitian ini terdiri dari empat tahapan utama. Pertama, pengujian komposisi LPG dengan Gas Chromatography-Mass Spectromety (GC-MS). Kedua, simulasi energy delivery dan potensi efek pendinginan pada evaporator dengan data yang diperoleh dari GC-MS. Ketiga, validasi efek pendinginan aktual pada berbagai variasi laju aliran massa LPG dan tekanan evaporasi. Terakhir, perhitungan COP direct refrigeration (COPDR). Hasil penelitian ini menunjukan bahwa: 1) LPG yang keluar dari tangki selama proses pengosongan tangki menunjukkan bahwa komposisi molekul propane dan butane 2-methyl tidak konstan selama proses pengosongan tangki. Namun demikian, perubahan komposisi LPG tidak berpengaruh signifikan terhadap efek pendinginan yang dihasilkan, selama LPG yang mengalir dalam fuel line (sebelum diekspansikan) berbentuk cairan; 2). Semakin tinggi tekanan penguapan LPG dalam evaporator dan semakin besar laju aliran massa LPG, semakin besar efek pendinginan yang dihasilkan. Namun demikian, efek pendinginan yang dihasilkan adalah tidak linier dengan kenaikan laju aliran massa LPG karena keterbatasan area transfer kalor pada evaporator. Hasil pengujian menunjukkan efek pendinginan maksimal yang dapat dibangkitkan adalah sebesar 1,2 kW. Dengan beban pendinginan sebuah mobil penumpang berkisar antara 3-6 kW, ini berarti bahwa efek pendinginan dari sistem bahan bakar LPG memberikan kontribusi pada sistem AC hingga 40% untuk kendaraan dengan beban pendinginan 3 kW dan 20% untuk kendaraan dengan beban pendinginan 6 kW; dan 3) Pada kasus Direct refrigeration, COPDR dihitung dengan membandingkan efek refrigerasi dengan kerja kompresi untuk menghasilkan LPG cair bertekanan. Hasil perhitungan COPDR menurun ketika laju aliran massa LPG ditingkatkan dan COPDR meningkat ketika tekanan evaporasi dinaikkan. Nilai COPDR tertinggi adalah 6,27 yang diperoleh pada laju aliran massa LPG 1 g/s dan tekanan evaporasi 0,15 MPa. Sebagai kesimpulan, konsep direct refrigeration pada kendaraan dengan bahan bakar LPG sangat menjanjikan untuk dikembangkan sebagai sistem hibrida dengan sistem AC.
English Abstract
Air Conditioning System (AC) has become the main accessories on the vehicle to improve driving comfort. However, as long as the AC system works by a vapor compression system, it will take power from the engine to drive the compressor and increases fuel consumption by 21-53%. Meanwhile, LPG-fueled vehicle provides potential direct refrigeration from LPG phase changes in the vaporizer devices. This potential has not been utilized and lost through engine coolant. Therefore, this study focuses on the characteristics of direct refrigeration (potential and actual) generated from the evaporation of the LPG for cooling the car cabin. This study consists of four main stages. First, testing the composition of LPG by Gas Chromatography-Mass Spectromety (GC-MS). Second, Simulation of energy delivery and potential cooling effect with data obtained from GC-MS. Third, validate the actual cooling effect on various of LPG mass flow rate and evaporation pressure. Finally, calculation of COP direct refrigeration (COPDR). The results of this study show that: 1) The composition of propane molecule and 2- methyl butane during tank emptying process is not constant. However, changes in LPG composition have no significant effect on the resulting cooling effect, as long as LPG flows into the fuel line (before expansion valve) as a liquid; 2) The higher the evaporator vapor pressure in the evaporator and the greater the mass flow rate of LPG, the greater the cooling effect produced. However, the resulting cooling effect is non-linear with LPG mass flow rate due to the limitation of the heat transfer area of the evaporator. The test results show the maximum cooling effect that can be generated is 1.2 kW. With the cooling load of passenger cars ranging from 3-6 kW, this means that the cooling effect of the LPG fuel system contributes up to 40% to AC systems for vehicles with 3 kW of cooling load and 20% for vehicles with 6 kW of cooling load; and 3) In the case of direct refrigeration, COPDR is calculated by comparing the effects of refrigeration by compression work to produce pressurized liquid LPG. COPDR decreases when LPG mass flow rate is increased and COPDR increases when evaporation pressure is increased. The highest COPDR was 6.27 obtained at LPG mass flow rate of 1 g/s and evaporation pressure of 0.15 MPa. In conclusion, the concept of direct refrigeration on LPG-fueled vehicles is very promising to be developed as a hybrid system with AC system.
| Item Type: | Thesis (Doctor) |
|---|---|
| Identification Number: | DIS/629.277 2/SET/k/2017/061709049 |
| Uncontrolled Keywords: | AUTOMOBILES - AIR CONDITIONING, LIQUEFIED PETROLEUM GAS, EVAPORATION |
| Subjects: | 600 Technology (Applied sciences) > 629 Other branches of engineering > 629.2 Motor land vehicles, cycles > 629.27 Other equipment > 629.276 Safety accessories > 629.277 2 Heaters, ventilators, air-conditioners |
| Divisions: | S2/S3 > Doktor Teknik Mesin, Fakultas Teknik |
| Depositing User: | Nur Cholis |
| Date Deposited: | 20 Apr 2018 02:08 |
| Last Modified: | 12 Dec 2020 04:26 |
| URI: | http://repository.ub.ac.id/id/eprint/9653 |
Actions (login required)
 |
View Item |