TEKNOLOGI PENYEJUKAN DAN PENYAMANAN UDARA (MPPU 1014)

Assalamualaikum semua

Apa khabar semua 

Bidang Penyejukkan dan Penyamanan Udara ( PPU )  telah cikgu layari sejak tahun 1998.

Permulaan bidang ini bagi cikgu sangat-sangat indah. kenangan demi kenangan yang dicipta dan cikgu bertambah sayang SO mengambil keputusan untuk menulis blog ini khas untuk subjek PPU dan sesiapa sahaja yang ingin mengetahui tentang PPU.

Apa yang cikgu akan tuliskan disini adalah berlandaskan pengetahuan cikgu dan Pengalaman cikgu dalam bidang PPU , dengan harapan blog ini akan menjadi blog rujukan kepada semua yang berkenaan.

Tajuk ( MPPU 1014 )

 INTRODUCTION TO REFRIGERATION  

KURSUS	TEKNOLOGI PENYEJUKAN DAN PENYAMANAN UDARA
Module	01 -  INTRODUCTION TO REFRIGERATION
Competency	01 - UNDERSTAND ORIENTATION AND INTRODUCTION TERMINOLOGY
Learning Standard	1.1          Development of refrigeration 1.2          Discuss  basic refrigeration terms 1.3          Methods of heat transfer 1.4          Basic refrigeration cycle
Performance Criteria	1.1.1     Explain the history of refrigeration 1.1.2     Explain correctly the uses of refrigeration at early and modern application 1.1.3     Explain correctly how a mechanical refrigerator operates 1.2.1   Describe the terms heat, heat flow, cold and cold preserve food 1.3.1   Discuss and understand correctly the methods of heat transfer 1.4.1   Name four major components in refrigeration cycle 1.4.2   Draw correctly the refrigeration cycle circuit 1.4.3    Use the pressure temperature chart to explain the refrigeration cycle 1.4.4   Define  temperature, states and pressure and where they are found in refrigeration system 1.4.5   Discuss and understand the states of the refrigerant throughout the system
TAJUK	MEMAHAMI ORIANTASI DAN PENGENALAN KEPADA TERMINOLOGY

Memahami oriantasi dan pengenalan kepada terminologi

Pengenalan kepada sistem penyejukan

Penyejukkan didefnisikan sebagai proses pemindahan haba dari satu tempat yang tidak diperlukan kesatu tempat yang memerlukan.

Haba yang tidak diperlukan pada suatu tempat, ruang ataupun bahan perlulah dipindahkan untuk menjadikan sesuatu tempat, ruang ataupun bahan menjadi sejuk atau nyaman. Proses ini dipanggil hukum penyejukan  (refrigerated cordinarily) dimana haba akan dipindahkan dari tempat yang panas ke tempat yang sejuk.

Penyejukan (refrigeration) ditakrifkan sebagai satu proses menjadikan sesuatu itu sejuk. Manakala sejuk pula boleh ditakrifkan sebagai suatu keadaan tanpa haba. Oleh sebab itu, penyejukan (refrigeration) ialah proses pemindahan atau pembuangan haba dari satu bahan samada pepejal , cecair, mahupun gas.

Sejarah penyejukan (History of refrigeration)

Sistem penyejukan dan penyaman udara adalah satu sistem yang sangat penting kepada manusia pada masa kini. Terdapat berbagai-bagai jenis dan model direka untuk memenuhi permintaan pengguna. Seawal  kehidupan manusia, manusia mengenali bahawa bahan sejuk adalah suatu medium yang sesuai digunakan untuk memindahkan haba. Oleh itu salji dan ais adalah diperlukan untuk tujuan pemindahan haba tersebut. Salji digunakan untuk menyimpan daging dan sebagainya supaya tahan lebih lama

 Ikan yang disimpan dalam ketulan ais

Orang China mempelajari bagaimana ketulan ais ini boleh menyegarkan minuman . Mereka memotong beberapa ketulan ais di dalam tasik semasa musim sejuk dan disimpan untuk dijual pada musim panas. Mengikut sejarah juga ,orang China adalah manusia yang pertama memperkenalkan minuman yang dicampurkan dengan ais dan ia menjadikan minuman lebih sejuk dan lebih sedap untuk diminum.

Orang-orang Greek dan Roman mempergunakan hamba abdi untuk membawa salji dari pergunungan dan disimpan di tempat yang dikhaskan berbentuk seperti kununtuk tujuan menyejukan makanan. Bagitu juga dikalangan penduduk Egypt yang mendapati bahawa air yang disimpan di dalam tempayan yang diperbuat daripada tanah lebih sejuk daripada air yang disimpan di tempat lain. Tempayan yang berisi air tadi disimpan di atas bumbung di sebelah matahari jatuh .

 

Ketulan ais dijual untuk mengawet makanan

Apabila malam, suhu bertukar menjadi sejuk . Ini menyebabkan suasana sekeliling bertukar menjadi lembab. Kelembapan akan mempengaruhi suhu air dalam tempayan. Dalam masa yang sama proses pemeluwapan (evaporation) berlaku dan menyebabkan air berubah sifat menjadi sejuk.

Pembangunan sistem penyejukan

Sejarah pembangunan sistem penyejukan bermula disekitar tahun 1626.  Francis Bacon adalah manusia pertama yang memikirkan bahawa sistem penyejukan adalah sangat penting untuk menyimpan makanan. Beliau telah membuat satu penyelidikan dengan menyimpan daging ayam di dalam satu tempat khas yang diisi dengan salji. Beliau telah mendapati bahawa daging ayam yang disimpan di dalam tempat yang diisi dengan salji dapat mengawal pembiakan bakteria.

Selepas penemuan yang pertama oleh Francis Bacon pada tahun 1626 dengan menggunakan salji, pada tahun 1834 terciptalah reka bentuk mesin penyejukan yang pertama. Reka bentuk sistem penyejukan yang pertama ini telah ditemui selepas 208 tahun berlalu. Tujuh belas tahun  kemudian, dalam tahun 1851 Dr. John Gorerie of Apalachicola dari Florida telah dianugerahkan sebagai pereka perubahan dan pembuatan ais.  Unit buatan beliau digunakan di United States Marine Hospital di Apalachicola, untuk tujuan perubatan.

Pada tahun, 1910 Sear Reback And Company telah berjaya mencipta peti sejuk domestik (domestik refrigerator) yang pertama. Peti sejuk domestik ini mampu menghasilkan 25 pound (11-34 kg) ais , tetapi mesin ini hanya boleh digunakan dalam masa yang singkat sahaja.  J.L Larsen telah mengeluarkan peti sejuk yang dijalankan secara manual pertama pada tahun 1913. Namun begitu penggunaannya tidak begitu meluas. Pada tahun 1918 sebuah syarikat yang terkenal Kalvinator Company telah berjaya menghasilkan peti sejuk yang pertama yang beroperasi secara automatik . Ini membuka lembaran baru dalam menghasilkan produk peti sejuk.

Pada tahun, 1910 Sear Reback And Company telah berjaya mencipta peti sejuk domestik (domestik refrigerator) yang pertama. Peti sejuk domestik ini mampu menghasilkan 25 pound (11-34 kg) ais , tetapi mesin ini hanya boleh digunakan dalam masa yang singkat sahaja.  J.L Larsen telah mengeluarkan peti sejuk yang dijalankan secara manual pertama pada tahun 1913. Namun begitu penggunaannya tidak begitu meluas. Pada tahun 1918 sebuah syarikat yang terkenal Kalvinator Company telah berjaya menghasilkan peti sejuk yang pertama yang beroperasi secara automatik . Ini membuka lembaran baru dalam menghasilkan produk peti sejuk.

Dalam jangka masa yang agak lama iaitu lebih kurang 300 tahun, maka wujudlah sebuah unit penyejukan yang mana sampai ke hari ini ia digunakan dengan secara meluas. Suatu ketika dulu sistem penyejukan hanya digunakan oleh golongan atasan sahaja. Tapi masa kini, ia merupakan keperluan asas tidak kira golongan sederhana atau golongan atasan.

Teknologi penyejukan semakin  berkembang maju dan lebih canggih. Pada masa kini unit-unit penyejukan lebih mesra alam dengan penggunaan bahan pendingin bebas CFC dan kurang menggunakan tenaga berbanding dengan unit-unit yang terdahulu tetapi mempunyai kecekapan penyejukan yang lebih tinggi.

Kemungkinan pada masa-masa hadapan peti-peti sejuk akan bebas terus dari penggunaan sebarang bahan kimia dan dapat menggunakan magnet untuk penyejukan.

Prinsip kendalian sistem penyejukan

Sistem penyejukan dikendalikan oleh empat komponen asas; iaitu;

i. Pemampat (compressor)

ii. Pemeluwpa (condenser)

iii.Peranti pemeteran (metering device)

iv. Penyejat (evaporator)

Pemampat berfungsi untuk menyenggara tekanan tinggi dan rendah sistem penyejukan. Ia berfungsi seperti jantung kepada sistem.  Pemampat akan menyedut gas bahan pendingin tekanan dan suhu rendah dari penyejat untuk dimampatkan menjadi gas bahan pendingin tekanan dan suhu  tinggi . Gas bahan pendingin tekanan dan suhu  tinggi ini terus dianjakkan ke pemeluwap.

Pemeluwap pula berfungsi untuk menyingkirkan haba yang diserap oleh bahan pendingin ke udara luar secara perolakan udara biasa atau secara perolakan udara paksa. Apabila haba dari gas bahan pendingin bertekanan dan suhu tinggi disingkirkan dipemeluwap, bentuk gas bahan pendingin akan bertukar kepada cecair bertekanan dan suhu tinggi.

Cecair bahan pendingin tekanan dan suhu tinggi ini akan dialirkan ke penyejat melalui peranti pemeteran. Peranti pemeteran ialah komponen yang mengawal kadar aliran cecair bahan pendingin dari bahagian tekanan tinggi ke bahagian tekanan rendah sistem. Peranti pemeteran juga berfungsi untuk menurunkan tekanan cecair bahan pendingin supaya ianya menjadi cecair bahan pendingin bersuhu rendah sebelum masuk ke penyejat.

Di Penyejat, cecair bahan pendingin bersuhu rendah di dalam penyejat akan menyerap beban haba penyejukan . Proses ini menyebabkan cecair bahan pendingin tekanan dan suhu rendah itu akan bertukar menjadi gas bahan pendingin tekanan rendah suhu rendah. Gas bahan pendingin tersebut akan disedut semula oleh pemampat untuk mengulangi kitaran penyejukan

HABA

Prinsip kitaran penyejukan ialah satu proses pemindahan haba. Haba ialah sejenis tenaga yang tidak dapat dibentuk atau dimusnahkan. Haba dapat diperolehi dengan menukarkan satu tenaga kepada satu tenaga yang lain. Haba boleh dibahagikan kepada beberapa kelas, iaitu haba eletrik, haba mekanik, haba nukleus, haba suria dan haba kimia.

Contoh:

a.        Tenaga elektrik ditukarkan kepada tenaga mekanikal atau tenaga sawat bagi menggerakkan pemampat    (compressor).

b.        Tenaga suria boleh menjalankan sistem penyaman udara suria.

       Tenaga mekanikal boleh menjalankan sistem penyaman udara kenderaan.           

Haba berpindah dari satu tempat ke satu tempat atau dari satu bahan ke satu bahan lain melalui berbagai-bagai cara.  Proses pemindahan haba berlaku dari suhu yang tinggi ke suhu yang rendah dan berhenti apabila suhu kedua-duanya seimbang.

Perpindahan haba

Haba dapat dipindahkan dengan tiga kaedah, iaitu;

i.           Kaedah  pengaliran

ii.         Kaedah perolakan

iii.        Kaedah pancaran atau sinaran

Kaedah  pengaliran

Proses ini berlaku apabila haba berpindah dari satu benda atau bahan yang sama atau dua benda yang bersentuhan

Contohnya ;

Plat keluli lembut yang dipanaskan dengan menggunakan api kimpalan gas.  Pada peringkat awalnya hanya tempat yang terkena api sahaja yang akan panas. Tetapi lama kelamaan keseluruh plat tersebut akan menjadi panas.

Kaedah perolakan

Proses perpindahan haba secara perolakan berlaku apabila cecair atau gas dipanaskan atau disejukan.

Dalam proses perolakan molikul-molikul bahan yang dipanaskan akan mengembang dan lebih ringan daripada molikul sejuk.  Dalam keadaan tersebut molikul yang ringan  akan naik ke atas dan apabila menjadi berat, molikul itu akan bergerak kebawah.

Contohnya:

Proses memanaskan air. Air di bahagian bawah bekas akan menerima haba dahulu dan begerak ke atas dan 

air yang lebih rendah suhunya di bahagian atas bekas  akan bergerak ke bawah secara olakan.

Kaedah pancaran atau sinaran

Sinaran adalah proses pemindahan haba secara terus tanpa melalui perantaraan dari bahan bersuhu tinggi kepada bahan bersuhu rendah melalui ruang udara yang kosong.

Contohnya : 

Sinaran cahaya matahari yang memancarkan ke bumi.  Bahan-bahan yang terdedah kepada cahaya matahari akan menjadi panas.  Adakalanya bahan yang terkena cahaya matahari ini akan terbakar

Unit-unit Haba.

a)      Unit imperial, yang menggunakan sukatan unit haba British – BTU.

b)      Unit metrik, yang menggunakan sukatan dalam unit kalori dan joule.

Unit Haba BTU (British Thermal Unit)

Unit ini lebih dikenali dengan ‘BTU’. 

1 BTU bermaksud jumlah kandungan haba yang diperlukan bagi menaikkan suhu 1 lb air pada 1°F.

Berat dikira dalam sebutan paun dan suhu disukat dalam darjah Fahrenheit. 

Kitaran asas penyejukan 

Kitar penyejukan asas ialah suatu kitaran yang menunjukkan bagaimana bahan pendingin mengalir ke seluruh sistem yang mengandungi empat komponen utama iaitu pemampat, pemeluwap, peranti pemeteran dan penyejat.

Pemampat akan menyedut wap bahan pendingin dari saluran sedutan dan memampatkanya menjadi tekanan tinggi dan suhu tinggi, lalu disingkirkan ke pemeluwap melalui saluran nyahcas.

Pemeluwap berfungsi untuk menyingkirkan haba yang terhasil daripada proses mampatan dan proses sejatan dari penyejat.  Semasa haba disingkirkan, proses pemeluwapan berlaku dimana wap bahan pendingin bertukar bentuk menjadi cecair bahan pendingin.Tekanan dan suhu cecair bahan pendingin masih tinggi dan mengalir ke peranti pemeteran.

Peranti permeteran berfungsi untuk merendahkan tekanan dan suhu cecair bahan pendingin yang dialirkan ke penyejat.

Penyejat berfungsi untuk menyerap haba dari ruang yang didinginkan. Semasa penyerapan haba berlaku,  proses sejatan cecair iaitu cecair bahan pendingin bertukar menjadi wap yang bersuhu rendah dan bertekanan rendah. Seterusnya, bahan pendingin mengalir ke pemampat dan kitaran bermula lagi.

SOALAN TUTORIAL

1.       Nyatakan definasi haba.

Haba ialah sejenis tenaga yang tidak dapat dibentuk atau musnahkan.

2.       Nyatakan kaedah perpindahan haba.

3 kaedah

i.           Kaedah  pengaliran

ii.         Kaedah perolakan
iii.    Kaedah pancaran atau sinaran
  

RUJUKAN:

1.       Hamdan b. Ali, Shawaludin b. Md Aris, Mat Misiah b. Ayob. 1989. “Teknologi Penyejukan dan Penyamanan Udara”.   Edusystem Sdn. Bhd. (EDU). 117