analisis pemeluwap untuk sistem penyaman udara khairul anam bin yusoff tl271.k42 2007

5/7/2018 Analisis Pemeluwap Untuk Sistem Penyaman Udara Khairul Anam Bin Yusoff TL271.K42 2007

1/26

ANALISIS PEMELUW AP UNTUK SISTEM PENY AMAN UDARAAUTOMOTIF

KHAIRUL ANAM BIN YUSOFF

Laporan in i diserahkan sebagai kepada Fakulti Kejuruteraan Mekanikal sebagaimemenuhi sebahagian daripada syarat penganugerahan Ijazah Sarjana Muda

Kejuruteraan Mekanikal (Automoti1)

Fakulti Kejuruteraan MekanikalUniversiti Teknikal Malaysia Melaka

Mei 2007


2/26

ABSTRAK

Projek ini menganalisis pemeluwap bagi sistem penyaman udara kenderaanpenumpang Perodua Kancil 850. Analisis dilakukan dengan menggunakan kaedahujikaji (eksperimen) terhadap sistem penyaman udara kenderaan tersebut denganmenggunakan dua bahan pending in yang berbeza iaitu R-134a dan R-12. Ujikajidilakukan untuk mendapatkan peralihan haba per unit jisim pemeluwap dan pekaliprestasi sistem penyaman udara kenderaan penumpang Perodua Kancil 850 bagikedua-dua bahan pendingin. Data-data dari hasil ujikaji dengan bahan pendingin R-134a dan R-12 dibandingkan dari segi peralihan haba per unit j isim pemeluwap danpekali prestasi sistem penyaman udara.

ABSTRACT

This project analyzed a condenser for Perodua Kancil 850 passenger vehicleair conditioning system. Analysis is done with experiment on the air conditioningsystem with two different refrigerants which are R-134a and R-12. The data gainedfrom the experiment is used to determine the heat transfer per unit mass for thecondenser and the coefficient of performance, COP of the Perodua Kancil 850 airconditioning system. Results from the experiment for both refrigerants are comparedfor the heat transfer per unit mass for the condenser and the coefficient ofperformance of the air conditioning system.


3/26

BABI

PENDAHULUAN

1.1 Pengenalan

Sistem penyaman udara automotif ialah satu sistem yang menyejuk danmenyahlembap udara yang memasuki ruang penumpang. Sistem ini menggunakanbahan pendingin untuk menyejukkan udara dan membawa haba pergi dari ruangpenumpang kenderaan. Penyaman udara kenderaan penumpang digunakan untukmenyejuk persekitaran di dalam kenderaan dengan mengawal suhu di dalamkenderaan kepada suhu yang ideal atau yang selesa. Penyaman udara boleh dikawalsecara manual atau digabungkan dengan pengawal elektronik. Secara keseluruhansistem ini boleh dianggap seperti sejenis peti sejuk atau penukar haba. Habadikeluarkan dari bahagian dalam kenderaan dan dibuang ke udara luar.

Terdapat lima komponen utama dalam sistem penyaman udara automotif iaitupemampat (compressor), pemeluwap (condenser), penyejat (evaporator), perantipengukuran iaitu injap pengembangan termostatik (thermostatic expansion valve)atau tiub liang (orifice tube) dan pengumpul atau penerima. Ia berbeza mengikutjenis penyaman udara yang digunakan. Rajah l.l dan 1.2 menunjukkan dua sistempenyaman udara automotif.

Pemampat biasanya dirujuk sebagai jantung kepada sistem penyaman udara.Pemampat ialah pam yang dipandu oleh tali sawat yang disambung kepada enjin. Iabertanggungjawab untuk memampat dan memindah gas bahan pendingin.


4/26

Rajah 1.1: Sistem penyaman udara automotifmenggunakan injap pengembangandan penerima-pengering

------f-.,.,- ..

Rajah 1.2: Sistem penyaman udara automotif menggunakan pengumpul dan tiubliang

Sistem penyaman udara dipisahkan kepada dua bahagian iaitu bahagianbertekanan tinggi dan bahagian bertekanan rendah yang dikenali sebagai keluarandan sedutan. Memandangkan pemampat secara asasnya ialah pam, maka iamemerlukan bahagian masukkan dan bahagian keluaran. Bahagian masukkan atausedutan membawa masuk gas bahan pendingin dari bahagian keluaranpenyejat.

2

L


5/26

3

Oalam sesetengah kes, ia dilakukan melalui pengumpul. Sebaik sahaja bahanpendingin telah dimasukkan ke dalam bahagian sedutan, ia dimampat dan dihantar keperneluwap, di mana ia boleh memindahkan haba yang diserap dari bahagian dalamkenderaan.

Pemeluwap ialah komponen penyaman udara yang membuang haba daribahan pendingin merubahkan ia dari wap panas ke cecair suam. Di kawasan inilahberlaku penyebaran haba. Oalam kebanyakan kes, pemeluwap akan menyerupairadiator yang keduanya mempunyai fungsi yang sarna. Pemeluwap direka untukmemancarkan haba. Kebiasaannya ia terletak di hadapan radiator tetapi dalamsesetengah kes lokasinya berbeza kerana faktor aerodinamik. Pemeluwap mestimempunyai aliran udara yang baik bila-bila masa sistem penyaman udara beroperasi.Pada kenderaan pacuan belakang, hal ini dapat dicapai dengan memanfaatkan kipaspenyejuk enjin. Pada kenderaan pacuan hadapan pula, aliran udara pemeluwapdibekalkan oleh satu atau dua kipas penyejuk elektrik. Sewaktu gas panas termampatpada bahagian atas pemeluwap disejukkan, ia menyejuk, terpeluwap dan keluar padabahagian bawah pemeluwap sebagai cecair bertekanan tinggi.

Penyejat ialah satu komponen penyaman udara yang membuang haba dariudara yang memasuki ruang pen urnpang. Penyejat bertindak sebagai komponenpenyerap haba. Penyejat mempunyai beberapa fungsi. Fungsi utamanya ialahmengeluarkan haba dari bahagian dalam kenderaan. Selain itu, tugas penyejat ialahmenyahlembap. Hal ini berlaku dengan udara bergerak menerusi sirip aluminiumdaripada gegelung penyejuk penyejat dan lembapan yang terdapat dalam udaraterpeluwap di atas permukaannya. Habuk dan debunga yang bergerak menerusinyamelekat pada permukaannya yang basah dan dialirkan keluar. Pada hari yanglembap, air menitis dari bawah kenderaan. Suhu ideal bagi penyejat ialah 0 Celsiusatau 32 Fahrenheit. Bahan pendingin memasuki bahagian bawah penyejat sebagaicecair bertekanan rendah. Udara yang suam melepasi sirip penyejat menyebabkanbahan pendingin mendidih (bahan pendingin mempunyai takat didih yang sangatrendah). Sedang bahan pendingin mula hendak mendidih, ia boleh menyerap jumlahhaba yang banyak. Haba ini kemudiannya dibawa pergi bersama bahan pendinginkeluar dari kenderaan. Beberapa komponen lain bekerja bersama penyejat sepertiperanti pelarasan suhu dan tekanan untuk mengawal suhunya. Terdapat variasi dalam


6/26

4

peranti yang digunakan, tetapi fungsi utama peranti-peranti tersebut tetap sama iaitumengekal tekanan di dalam penyejat rendah dan mengelak penyejat dari membeku.Gegelung penyejat yang beku tidak akan dapat menyerap haba yang banyak.

Peranti pelarasan tekanan ialah peranti yang mengawal tekanan bahanpendingin dan aliran di dalam penyejat untuk mengawal suhu penyejat. Terdapatvariasi pelaras tekanan yang diperkenalkan sejak 1940an. Oi bawah beberapa perantiyang biasa digunakan.

Tiub liang adalah yang paling biasa digunakan yang berfungsi mengehadkanaliran bahan pendingin dalam penyejat. Ia terletak di dalam tiub masukkan penyejatatau di dalam aliran cecair di antara keluaran pemeluwap dan masukkan penyejat.Titik ini dapat ditemui dalam sistem yang berfungsi dengan baik dengan menentukanlokasi di antara keluaran pemeluwap dan masukkan penyejat yang secara tiba-tibaberubah dari panas ke sejuk. Terdapat lesung yang kecil terletak di dalam alirantersebut yang menghalang tiub liang dari bergerak. Kebanyakan tiub liang yangdigunakan hari ini dianggarkan berukuran tiga inci panjang dan terdapat tiubtembaga yang kecil, dikelilingi dengan plastik dan ditutup dengan skrin penapis padasetiap hujung. Tiub ini biasa tersumbat dengan serpihan kecil.

Salah satu pelaras bahan pendingin ialah injap pengembangan termal. Injappengembangan termal ialah satu komponen yang mengawal kadar aliran bah anpendingin ke penyejat. Injap jenis ini dapat mengesan kedua-dua suhu dan tekanandan ianya sangat berkesan dalam melaras aliran bahan pendingin ke penyejat. Hal inidapat dilakukan dengan alat pengesan suhu yang menyebabkan injap itu membukaatau menutup dalam bertindak balas dengan perubahan suhu di dalam penyejat.

Penerima-pengering ialah satu bekas untuk menyimpan cecair bahanpendingin dari pemeluwap. Komponen ini juga mengandungi satu beg agenpengering yang menyerap lembapan dalam jumlah yang kecil dari bahan pendingin.Ia digunakan pad a bahagian tinggi sistem yang menggunakan injap pengembangantermal. Injap pengukuran jenis ini memerlukan cecair bahan pendingin. Untukmemastikan injap mendapat cecair bahan pendingin, satu penerima digunakan.Fungsi primernya ialah untuk memisahkan gas dengan cecair. Fungsi sekundernya


7/26

5

ialah untuk mengeluarkan lembapan dan menapis keluar kotoran. Penerima-pengering selalunya terdapat cermin pandangan pada bahagian atas. Cerminpandangan ini selalu digunakan untuk mengecas sistem. Di bawah keadaan operasinormal, buih-buih wap tidak harus dilihat di cermin pandangan. Penggunaan cerminpandangan untuk mengecas sistem tidak dicadangkan dalam sistem R-134a keranakeruhan dan minyak yang terpisah dari bahan pendingin boleh disalah anggapsebagai buih-buih. Kesilapan seperti ini boleh membawa kepada keadaan lampaucas. Terdapat variasi penerima-pengering dan beberapa agen pengering yangberlainan yang digunakan. Sesetengah agen pengering tidak sesuai dengan bahanpendingin R-134a. penerima-pengering yang baru menggunakan agen pengeringjenis XH-7 yang bersesuaian dengan kedua-dua bahan penyejuk R-12 dan R-134a.

Pengumpul ialah satu bekas untuk menerima cecair bahan pendingin, wapdan minyak dari penyejat. Pengumpul digunakan dalam sistem yang terdapat tiubliang untuk mengukur bahan pendingin ke dalam penyejat. Ia disambung secara teruske keluaran penyejat dan menyimpan lebihan cecair bahan pendingin. Penggunaancecair bahan pendingin di dalam pemampat boleh menyebabkan kerosakan serius.Pemampat direka untuk memampat gas dan bukannya cecair. Peranan utama ialahuntuk mengasingkan pemampat dari cecair bahan pendingin yang merosakkan danmelepaskan wap ke pemampat. Pengumpul juga mengeluarkan serpihan dari sistem.Iajuga mengandungi agen pengering yang menyerap lembapan.

Bahan pendingin ialah bendalir yang digunakan di dalam sistem penyamanudara untuk menghasilkan udara yang sejuk dengan membuang habanya. Alamsemula jadi tidak menyediakan bahan pendingin yang sempurna. Maka manusiaperlu mereka suatu sebatian yang sesuai untuk penggunaan automotif. Satu sebatianhidrokarbon berflorin yang dikenali sebagai karbon tetraklorid dipilih kerana iapaling hampir memenuhi keperluan dengan hanya sedikit perubahan kecil(Dwiggins, Boyce H., 2002).

Karbon tetraklorid mengandungi satu atom karbon (C) dan empat atom klorin(Cl). Simbol kimia untuk sebatian ini ialah CCI4 Untuk menukar karbon tetrakloridke bahan penyejuk yang sesuai, dua daripada empat atom klorin (CI) dikeluarkan dan


8/26

6

digantikan dengan dua atom florin (F). Sebatian yang barn ini dikenali sebagaidiklorodifluorometana atau Refrigerant-12 (R-12) (Dwiggins, Boyce H., 2002).

Bahan pendingin yang ideal mempunyai ciri-ciri seperti potensi menghakisozon dan pemanasan global sifar, takat didih yang rendah, tekanan kritikal dan takatsuhu yang tinggi, boleh bercampur dengan minyak dan kekal stabil secara kimia,tidak bertoksik dan tidak mudah terbakar, tidak mengakis kepada logam, getah danplastik, murah untuk diperbuat, guna dan buang.

Bahan pendingin R-12 (CFC-12) ialah terma automotif untukdiklorodofluorometana (CChF2) yang juga dikenali sebagai Freon (nama niagasyarikat E.!. duPont) iaitu sejenis klorofluorokarbon (CFC) buatan manusia sepertidalam Rajah 1.3. Sejak sekian lamanya dari pengembangan awal sistem penyamanudara automotif sehingga pertengahan 1990an, bahan pendingin Refrigerant-12 (R-12) telah digunakan sebagai satu-satunya bahan pendingin. R-12 mempunyai faktorkeselamatan terhadap manusia yang paling tinggi di kalangan bahan pendingin yanglain yang ada pada masa itu.

Rajah 1.3: Bahan pendingin R-12

Ia berkeupayaan menahan tekanan dan suhu yang tinggi tanpa terurai. Iamempunyai banyak aplikasi dalam pelbagai sistem peti sejuk dan penyaman udaradomestik dan komersial. Bahan pendingin R-12 dianggap ideal untuk kegunaanbidang automotif kerana tekanan operasinya yang rendah dibandingkan denganbahan pendingin yang lain. Ia juga stabil pada tekanan operasi yang tinggi dan


9/26

7

rendah. Bahan pendingin R-12 tidak bertindak balas dengan kebanyakan logamseperti besi (Fe), aluminium (AI) atau kuprum (Cu). Tetapi cecair bahan pendinginR-12 mungkin menyebabkan krom (Cr) dan besi anti karat bertukar wama jikakuantiti yang banyak menyentuh permukaan bahan tersebut. Bahan pendingin R-12larut dalam minyak mineral dan tidak bertindak balas dengan getah (Dwiggins,Boyce H., 2002).

Kajian-kajian saintifik yang luas telah membuktikan bahan pendingin inimempunyai kesan merosakkan lapisan ozon apabila ia bocor atau terbebas keatmosfera, dan pembuatannya telah dilarang oleh Amerika Syarikat (AS) dan 22negara lain telah bersetuju untuk menandatangani Protokol Montreal, satu mercutanda perjanjian yang telah diperkenalkan pada 1987 untuk mengehadkanpengeluaran dan penggunaan bahan kimia diketahui untuk mengurangkan lapisanozon.

Bahan pendingin Re.frigerant-134a (R-134a atau HFC-134a) atau dikenalisebagai Suva (nama niaga syarikat E.!. duPont) ialah terma automotif untuktetrafluororetana iaitu bahan pendingin buatan manusia yang tidak mengandungiklorin (CI) dan diisytiharkan tidak berbahaya kepada lapisan ozon bumi sepertidalam Rajah 1.4. Ia datang dari kumpulan bahan pendingin yang mesra alam yangdikenali sebagai HFC. Kumpulan HFC mengandungi hidrogen (H), florin (F) dankarbon (C). Formula kimianya ialah C2F2Rt. Bahan pendingin R-134a dan R-12tidak boleh dicampurkan dalam sistem penyaman udara kerana ia bolehmenyebabkan kerosakan yang serius kepada sistem penyaman udara (Dwiggins,Boyce H., 2002).

R-134A,>\.U:~~CA:5!~

Rajah 1.4: Bahan pendingin R-134a


10/26

8

Komponen pemampat yang bergerak mesti mempunyai pelinciran untukmengelakkan kerosakan semasa operasi. Pelincir yang dirumus khas untukdigunakan dengan bahan penyejuk digunakan untuk komponen pemampat yangbergerak dan di atas pengedap dan juga gasket. Sedikit pelincir dicampurkan denganbahan pendingin yang mana berkitar dalam sistem penyaman udara. Kombinasibahan pendingin dan pelincir membantu komponen dalaman yang bergerak dalamkeadaan operasi yang baik.

Pelincir yang digunakan sistem penyaman udara ialah jenis yang tidakmembentuk buih dan bebas sulfur yang dirumus khas untuk jenis sistem penyamanudara yang tertentu. Pelincir istimewa ini dikenali sebagai pelincir penyejukan dandisediakan dalam beberapa gred dan jenis. Gred dan jenis ditentukan oleh pengilangpemampat dan juga jenis bahan pendingin dalam sistem (Dwiggins, Boyce H., 2002).

Minyak mineral yang digunakan dengan bahan pendingin R-12 dalam sistempenyaman udara mempunyai wama jemih hingga kuning cairo Sesetengah pelincirsintetik yang digunakan dengan bahan pendingin R-134a dalam sistem penyamanudara berwama biru atau wama lain. Sebarang ketidaktulenan dalam pelincir bolehmenyebabkan wamanya berubah dari perang ke hitam. Minyak mineral secarapraktikalnya tidak berbau. Bau yang kuat menunjukkan minyak tersebut tidak tulen(Dwiggins, Boyce H., 2002).

Sesetengah bahan pendingin automotif altematif boleh disesuaikan denganpelincir minyak mineral konvensional atau alkil benzena. Akan tetapi, bahanpendingin R-134a iaitu satu bahan pendingin hidrofluorokarbon tidak bolehbercampur pelincir dengan minyak mineral konvensional atau alkil benzena(Dwiggins, Boyce H., 2002).


11/26

9

1.2 Objektif

I. Untuk menganalisis pemeluwap bagi sistem penyaman udara kenderaanpenumpang iaitu Perodua Kancil 850 dari segi peralihan haba per unit jisimbagi dan pekali prestasi sistem penyaman udara kenderaan penumpang diantara dua bahan pendingin R-134a dan R-12.

1.3 Skop

I. Projek ini menganalisis pemeluwap untuk sistem penyaman udara PeroduaKancil 850 dari segi peralihan haba per unitjisim pada pemeluwap dan pekaliprestasi.

2. Ujikaji dijalankan ke atas sistem penyaman udara kereta Perodua Kancil 850dengan menggunakan bahan pendingin R-134a dan R-12 untuk mendapatkantekanan-tekanan pada bahagian rendah dan tinggi.

3. Data dari ujikaji digunakan untuk mendapatkan entalpi pada setiap masukkandan keluaran komponen penyaman udara yang digunakan untuk mendapatkanperalihan haba per unit jisim bagi pemeluwap dan pekali prestasi untukkedua-dua bahan pendingin.

4. Data-data untuk sistem penyaman udara yang menggunakan bahan pendinginR-134a dibandingkan dengan sistem penyaman udara yang menggunakanbahan pendingin R-12.

1.4 Kenyataan MasalahSecara keseluruhannya matlamat projek ini untuk menganalisis pemeluwap

bagi sistem penyaman udara kenderaan penumpang dengan melakukan ujikaji ke atassistem penyaman udara Perodua Kancil 850. Ujikaji ini mengambil kira bagi kesbahan pendingin R-134a dan R-12. Kajian ke atas kedua-dua sistem penyaman udarakenderaan penumpang yang menggunakan bahan pendingin R-134a dan R-12 adalah


12/26

10

untuk rnenentukan bahan pendingin yang terbaik untuk sistern penyarnan udarakenderaan pen urnpang.

Hal ini kerana perneluwap berfungsi rnengalihkan haba dari ruangpenurnpang kenderaan dan rnenyejuk gas bahan pendingin dan rnenukarkan ia kececair. Ini bermakna haba dari enjin dan penumpang-penumpang di serap oleh gasbahan pendingin dan haba terse but dialihkan oleh perneluwap. Perneluwap jugabertanggungjawab dalarn rnenentukan pekali prestasi sistern penyarnan udarakenderaan penurnpang. Pekali prestasi sistern rnenunjukkan kecekapan dankeberkesanan sistern dan rnernpengaruhi penggunaan bahan api enjin. Oleh yangdernikian peralihan haba per unit jisirn perneluawap dan pekali prestasi sistern perludititik beratkan bukan sahaja untuk kajian rnalah untuk rnereka cipta sisternpenyarnan udara. Oleh itu hasil dari ujikaji ke atas kedua-dua sistem penyarnan udarakenderaan penurnpang yang rnenggunakan bahan pendingin R-134a dan R-12 dapatdibandingkan dari segi peralihan haba per unit jisirn perneluwap dan pekali prestasisistern.


13/26

11

BAB2

KAJIAN ILMIAH

2.1 Kajian Terdahulu

Terdapat banyak kajian berkenaan sistern penyarnan udara kenderaanpenurnpang yang dikaji oleh pengkaji-pengkaji untuk penarnbahbaikan sisternpenyarnan udara yang sedia ada. Pelbagai cara yang digunakan dalarn kajian rnerekaseperti uji kaji, sirnulasi dan permodelan.

Pada 2003, Hans Femqvist rnengkaji bahan pendingin R-134a atau HFC-134apada sistern penyarnan udara kenderaan penurnpang dari segi kecekapan bahan api,ketahanan dari kebocoran rnelalui rekaan dan kualiti kornponen-kornponen dalarnsistern penyarnan udara kenderaan penurnpang. Kecekapan sistern penyarnan udarakenderaan penurnpang yang rnenggunakan bahan pendingin R-134a bersarnaandengan keekonornian bahan api kenderaan penurnpang. Kecekapan sesuatu sisternbergantung pada pekali prestasi sistern penyarnan udara kenderaan penurnpang.Kajian ini juga rnengkaji terhadap pengurangan ernisi dari bahan pendingin R-134adan kesan kehilangan bahan pendingin terhadap pekali prestasi sistern penyarnanudara. Kesirnpulan kajian ini ialah pekali prestasi sistern penyarnan udara kenderaanpenurnpang bergantung pada keadaan operasi. Tiada pengaruh yang ketara terhadappekali prestasi oleh kehilangan bahan pendingin. Pekali prestasi sistern penyarnanudara kenderaan penurnpang ditentukan oleh teknologi yang digunakan untukkornponen penyarnan udara seperti penyejat, perneluwap dan sebagainya, rekaan tiubdan hos dan keadaan operasi.


14/26

12

Pada 1999, M. S. Bhatti melakukan kajian berkenaan penambahbaikan sistempen yam an udara kenderaan penumpang yang menggunakan bahan pendingin R-134a.Beliau telah menegaskan beberapa strategi yang paling efektif untukmenambahbaikkan sistem penyaman udara kenderaan penumpang. Antara strategiyang ditegaskan ialah meningkatkan kecekapan isentropik pemampat, meningkatkankeberkesanan pemeluwap, mengurangkan kitaran pelincir melalui sistem,mengurangkan penurunan tekanan penyejat pada bahagian udara denganmemperbaiki pengurusan kondensasi, meningkatkan aliran udara pada pemeluwap,mengurangkan beban penyaman udara dengan peningkatan jumlah udara yang dikitarsemula melalui ruang penumpang dan pengurangan emisi bahan pendingin R-134adengan langkah pemeliharaan penahanan (M. S. Bhatti, 1999).

Pada 1999, Matthew M. Guzowski, Frank F. Kraft, Henry R. McCarbery danJames C. Noveskey telah melakukan kajian terhadap pemeluwap aliran selari untuksistem penyaman udara automotif yang dibina menggunakan tiub yang dipicit keluar.Tiub ini juga dirujuk sebagai tiub Pelbagai-Pangkalan Mikro (Micro Multi-Port)yang diperbuat daripada siri 1235, 3102 dan 3003 aloi aluminium. Tiub ini diprosesmenggunakan operasi pemicitan keluar, pelurusan dan pemotongan, penyambungandan meloyangkan pemeluwap dalam relau. Meloyang secara amnya dilakukandengan proses NOCOLOK pada 600-605C (kira-kira 94% daripada suhu leburaluminium tulen) selama 2 minit. Operasi pelurusan tiub mengenakan sejumlah kecilkerja sejuk, dalam jarak kritikal, yang mana menyebabkan butiran kasar yangekstrem untuk tumbuh semasa proses meloyang iaitu 0% (sewaktu dipicit keluar)hingga 20%.

M Abd. EI-Bary, S Abd EI-Samad, K. Kilian, J. Uehlemann, telah mengkajipemeluwap dari dua bahan buatan terhadap masa penyejukan. Pemeluwap-pemeluwap yang diuji ialah pemeluwap buatan kuprum dan pemeluwap aluminium.Aluminium mempunyai konduksian termal, k yang tinggi berbanding kuprum.Ujikaji dilakukan dengan empat sampel iaitu H2, O2, N2, CH4. Masa diambil darisuhu 300K hingga 15K. Pada akhir ujikaji didapati pemeluwap aluminiummempunyai prestasi yang lebih tinggi kerana memerlukan masa yang lebih rendahuntuk menyejuk.


15/26

13

Saumin Mehta, Jim Noveskey, Olga Kostrubsky mengkaji pengaratan sendiridan kesesuaian galvanik ke atas pelbagai komponen yang digunakan dalampemeluwap automotif. Tujuannya ialah untuk memilih bahan gegelung penyejuk dansirip penyejuk yang paling sesuai untuk pemeluwap automotif. Ujian yang dilakukanialah Ujian Asid Asetik Air Laut (Sea Water Acetic Acid Test) ke atas dua gegelungpenyejuk dan dua sirip penyejuk. Pemeluwap yang dipadankan dengan sempumaakan dapat melakukan prestasi yang baik.

J. Steven Brown, Samuel F. Yana-Motta, Piotr A. Diomanski menganalisisperbezaan di antara sistem penyaman udara automotif yang menggunakan bahanpendingin R-134a dan C02. Analisis menggunakan model kitaran separa teori.Sistem R-134a mengandungi pemampat, pemeluwap, peranti pengembangan danpenyejat. Pada sistem C02 ditambah satu laluan cecair atau penukar haba laluanpenyedutan. Analisis mendapati sistem R-134a mempunyai pekali pre stasi lebihtinggi berbanding sistem CO2 dengan pekali prestasi berlainan bergantung kepadakelajuan pemampat (kapasiti sistem) dan suhu sekeliling (1. Steven Brown, 2001).

2.2 Pemeluwap Sistem Penyaman Udara Automotif

2.2.1 Pengenalan Pemeluwap

Pemeluwap merupakan sejenis penukar haba iaitu suatu peranti yangmenukar haba di antara dua bendalir yang berlainan suhu dan memastikan kedua-duabendalir tidak bercampur. Peranan pemeluwap adalah berlawanan dengan penyejatiaitu membuang haba dari bahan pendingin merubah ia dari wap panas ke cecairhangat.

Bahan yang digunakan untuk memperbuat pemeluwap automotif amatpenting kerana setiap logam atau bahan mempunyai nilai konduksian term aI, k yangberbeza. Ketebalan gegelung penyejuk penting untuk peralihan haba. Jikaketebalannya kurang maka lebih haba dialihkan. Saiz ketebalan sirip penyejuk amat


16/26

14

penting kerana ketebalan yang kurang akan meningkatkan kadar peralihan habatetapi ia akan mudah rosak.

Bahan pendingin yang mempunyai haba, dalam keadaan gas, menjadi cecairatau memeluwap di dalam pemeluwap. Untuk itu bahan pendingin mesti membuanghaba. Udara yang melalui pemeluwap membawa haba keluar dari pemeluwap dangas terpeluwap. Haba yang dibuang dari bah an pendingin ialah haba yang sama yangdiserap di dalam penyejat untuk menukar dari cecair ke gas. Hal ini supaya bahanpendingin boleh berubah ke cecair.

Bahan pendingin hampir 100% wap semasa ia memasuki pemeluwap.Sejumlah kecil wap akan menjadi cecair di dalam laluan keluaran gas panas tetapijumlah tersebut sangat kecil sehingga ia tidak memberi kesan pada sistem.

Bahan pendingin bukan selalu 100% cecair semasa ia meninggalkanpemeluwap. Namun hanya kerana sejumlah haba yang tertentu dapat diuruskan olehpemeluwap pada masa tertentu. Sejumlah kecil bahan pendingin akan meninggalkanpemeluwap dalam keadaan gas. Keadaan ini tidak memberi kesan pada operasisistem kerana terdapat penerima-pengering.

2.2.2 Jenis-Jenis Pemeluwap

Pemeluwap bagi sistem penyaman udara automotifmempunyai duajenis iaitujenis sirip rata dan jenis gegelung dan sirip. Pemeluwap penyaman udara automotifjenis sirip rata adalah seperti dalam Rajah 2.1. Ia mempunyai sirip yang berbentukgerigi (kebiasaannya mempunyai keratan rentas berbentuk segi tiga dan segi empattepat) yang terletak di antara plat-plat selari (dirujuk sebagai plat atau kepinganpembahagi) seperti Rajah 2.2 di bawah (Shah, Ramesh K., 2003).


17/26

15

c MUI tilouver senlm

Muft:por t tUbn

Inif~!Jml:lc


18/26

16

'!""""t\ . t : Ir. . t : f ' ~ " " ; " ' " !{( . . . " ~.~.~ . , . . ~'~,~: , ~;5 )~; ~.: ; : '~: , ~:~~[ v , '- 1~: . ,:~

Rajah 2.3: Pemeluwap automotif jenis gegelung dan sirip

Secara lazimnya binaan pemeluwap jenis ini terdiri daripada gegelungpenyejuk dan sirip penyejuk. Gegelung penyejuk mempunyai lubang masukkan danlubang keluaran. Lubang masukkan terletak di atas dan lubang keluaran berada dibawah. Gegelung penyejuk terletak dalam sirip penyejuk dan bengkokkannyaterkeluar dari sirip penyejuk seperti dalam Rajah 2.4 di bawah. Dengan lubangmasukkan yang terletak di atas, bahan pendingin yang terpeluwap boleh mengalir kebawah pemeluwap apabila ia dipaksa, di bawah tekanan, ke penerima-pengeringmelalui laluan cecair. Bahan pendingin di dalam pemeluwap adalah kombinasi cecairdan gas di bawah tekanan yang tinggi. Tetapi ada sesetengah pemeluwap automotifjenis ini mempunyai lubang masukkan di bawah bersama-sama dengan lubangkeluaran. Maka lubang masukan dan lubang keluaran tidak mempunyai lokasi yangtetap. Saiz gegelung penyejuk sangat penting dalam menentukan kadar peralihanhaba. Ketebalan gegelung penyejuk memainkan peranan kerana ketebalan yangkurang dapat meningkatkan kadar peraIihan haba. Bahan yang digunakan untukmemperbuat pemeluwap juga amat penting kerana setiap logam atau bahanmempunyai nilai konduksian termal, k yang berbeza. Saiz ketebalan sirip penyejukamat penting kerana ketebalan yang kurang akan meningkatkan kadar peralihanhaba.


19/26

17

Bagi sistem penyaman udara Perodua Kancil 850 menggunakan pemeluwapjenis gegelung dan sirip. Binaannya berbeza daripada jenis gegelung dan sirip yangbiasa kerana gegelung bermula dari bawah ke atas manakala pemeluwap jenisgegelung dan sirip yang biasa gegelungnya bermula dari kanan ke kiri. Kedua-dualubang masukkan dan keluaran terletak di bawah. Lubang masukkan terletak disebelah kanan manakala lubang keluaran terletak di sebelah kiri seperti dalam Rajah2.5.

InletTubing

Rajah 2.4: Binaan pemeluwap


20/26

18

Rajah 2.5: Pemeluwap Perodua Kancil 850

2.3 Hukum Termodinamik Kedua

Hukum termodinamik kedua menyatakan proses-proses yang berlaku dalam arahtertentu, bukan sahaja dalam sebarang arah. Proses fizikal dalam alam semula jadiboleh diteruskan ke arah keseimbangan secara spontan seperti air mengalir turunpada air terjun, gas-gas mengembang dari tekanan tinggi ke tekanan rendah dan habamengalir dari suhu tinggi ke suhu rendah (Cengel Yunus A., 2001).

2.3.1 Pam Haba

Suatu pam haba merupakan sistem operasi termodinamik dalam kitarantermodinamik yang mengeluarkan haba dari jasad bersuhu rendah dan menghantarhaba ke jasad bersuhu tinggi. Untuk mencapai peralihan haba ini, pam habamenerima tenaga luar dalam bentuk kerja atau haba dari persekitaran (Cengel YunusA.,2001).


21/26

19

Sebaik sahaja ia berlaku, proses yang spontan boleh dibalikkan tetapi ia tidakboleh dibalikkan dengan sendiri secara spontan. Beberapa masukkan luaran, tenagamesti digunakan untuk membalikkan proses.

2.3.2 Pekali Prestasi

Indeks prestasi penyaman udara dinyatakan dalam terma pekali prestasi, COPiaitu nisbah keputusan yang dikehendaki kepada masukkan. Pengukuran prestasi inimungkin melebihi dari satu. Pekali prestasi dikehendaki sebesar yang mungkin.

COP = Keputusan dikehendaki (2.1)Masukan yang diperlukan

Untuk pam haba yang bertindak seperti penyaman udara atau peti sejuk,fungsi utama peranti tersebut ialah mengalih haba dari sistem bersuhu rendah. Untukpeti sejuk, keputusan yang dikehendaki ialah haba yang dibekalkan pada suhu rendahiaitu peralihan haba denganjasad bersuhu rendah, QL dan masukan ialah kerja bersih,Wbersih, masukan ke dalam peranti untuk membuat kitaran beroperasi.

COPR=QL / Wbersih, masukan (2.2)

Entalpi pada suhu-suhu yang diambil boleh ditentukan. Entalpi ataukandungan haba ialah jumlah tenaga dalaman sistem termodinamik berserta tenagayang berkaitan dengan kerja yang dilakuakan oleh sistem pada atmosfera. Entalpijuga boleh ditafsirkan sebagai ukuran kandungan haba yang boleh boleh digunakansuatu bahan. Apabila suhu suatu cecair meningkat, maka entapinya juga meningkat.Apabila cecair tersebut berubah menjadi wap melalui haba pendam penyejatan,suhunya tidak meningkat tetapi entalpinya meningkat kerana tenaga di dalam bahantersebut meningkat. Nilai entalpi boleh diperoleh daripadajadual ciri bahan.


22/26

20

Nilai entalpi digunakan untuk pembinaan diagram P-h untuk sistempenyaman udara automotif. Diagram ini menunjukkan kitaran proses dalam sistempen yam an udara automotif seperti dalam Rajah 2.5 dan 2.6. Terdapat empat prosesuntuk melengkapkan kitaran diagram P-h ini iaitu proses 1-2, 2-3, 3-4 dan 4-1.Proses 1-2 ialah proses isentropik (adiabatik berbalik) iaitu kerja oleh pemampat.Proses ini juga dikenali sebagai mampatan. Proses 2-3 ialah proses pembuangan habaisotermal iaitu peralihan haba oleh pemeluwap. Proses ini juga dikenali sebagaikondensasi. Proses 3-4 ialah proses isentropik (adiabatik berbalik) iaitupengembangan. Proses 4-1 ialah proses penyerapan haba isotermal iaitu peralihanhaba oleh penyejat. Proses ini juga dikenali sebagai penyejatan. Proses-proses iniberulang-ulang sehingga ia dihentikan.

~ ~ - - - - - - - - - - , ~ - - - - ~ ~ ~ . ~ - - - - ~ ~{ l6Fr( .! f :: fe t tA.T(N6 GffG-'(J"

Rajah 2.6: Diagram P-h bagi sistem penyaman udara


23/26

21

.- .

'.~ '.'~ , 1

. ' .

.-% I :; e :, ..~~1.

" . . .C 3 . ,-,~:tp.n:llllon

device evaporator" ' ... ,"_J . ~~ ....

~ : ; < : , ~ . ~ . : c 't~dlfrf II' I-hU~

Rajah 2.7: Diagram P-h bagi sistem penyaman udara automotif menggunakan bahanpendingin R-134a ideal

Kerja pemampat per unit jisim boleh ditentukan dengan menggunakan persamaan;Wpemampat = h2 - hI (2.3)

Peralihan haba per unit jisim bagi pemeluwap boleh ditentukan denganmenggunakan persamaan;

q23 = h2 - h3 (2.4)COP =q23 / Wpernampat (2.5)


24/26

22

BAB3

METODOLOGI

3.1 Pendahuluan

Projek ini menggunakan metodologi atau kaedah kajian ujikaji ataueksperimen sistem penyaman udara kenderaan penumpang. Kenderaan penumpangyang digunakan ialah Perodua Kancil 850 cc. Ujikaji dilakukan dengan menggunkandua bahan pendingin R-134a dan R-12 pada keadaan kenderaan statik dan tiadapenumpang.

3.2 Ujikaji Penyaman Udara Perodua Kaneil

Alat Radas

I. Alat pengukur tekanan (manifold gauge set) yang mempunyai dua alatpengukur tekanan untuk bahagian rendah dan bahagian tinggi seperti dalamRajah 3.1.


25/26

23

Rajah 3.1: Alat pengukur tekanan (manifold gauge set)

2. Termometer digitaL

Prosedur

Pembetulan alat pengukur (calibration)

1. Alat pengukur tekanan dipastikan dalam unit kPa mutlak (absolute). Jika iadalam unit kPa gauge, nilai tekanan mutlak boleh diperoleh denganmenambahkan 101 pada bacaan tekanan gauge.

2. Gelang penahan (retaining ring) dan penutup plastik atau gelas bagi alatpengukur tekanan bahagian tinggi dikeluarkan.

3. Skru dibetulkan dengan pemutar skru kecil dengan memutarkannya ke arahpusingan jam lawan jam sehingga jarum penunjuk menunjukkan nomborsifar. Skru tersebut tidak boleh dipaksa supaya tidak merosakkan alatpengukur.

4. Kedua-dua langkah tersebut diulang untuk alat pengukur tekanan bahagian.5. Termometer digital dipastikan berfungsi dengan baik dan ditetapkan dalam

unit DC .


26/26

24Pengukuran Tekanan

1. Alat pengukur tekanan bahagian tinggi dipasangkan pada port servis atauinjap servis untuk bahagian tinggi yang terletak di antara peranti pengukurandan pemampat sehingga ketat.2. Alat pengukur tekanan bahagian rendah dipasangkan pada port servis atauinjap servis untuk bahagian rendah yang terletak di antara pemeluwap danpenerima atau pengering sehingga ketat.

3. Enjin kereta Perodua Kancil 850 yang menggunakan bahan pendingin R-134adihidupkan pada kelajuan enjin 1000 rpm.

4. Selepas lima minit, bacaan diambil untuk tekanan pada bahagian tinggi danrendah dan suhu sekeliling menggunakan termometer digital. (Tekananbahagian rendah bersamaan dengan tekanan masukkan pemampat, keluaraninjap pengembangan termostatik, masukan penyejat dan keluaran penyejatmanakala tekanan bahagian tinggi bersamaan dengan tekanan keluaranpemampat, masukkan pemeluwap, keluaran pemeluwap dan masukkan injappengembangan termostatik)

5. Bacaan dicatatkan dalam Jadual 4.1 di bawah.6. Langkah 4 dan 5 diulang sehingga lima set bacaan diperoleh untuk sela masa

lima minit.7. Langkah 3, 4, 5 dan 6 diulang untuk kereta Perodua Kancil 850 yang

menggunakan bahan pendingin R-12.

analisis pemeluwap untuk sistem penyaman udara khairul anam bin yusoff tl271.k42 2007

Documents