3. GAS BAHAN PENDINGIN ~ PENDIDIKAN PENYAMAN UDARA/ PPU ASAS

3. GAS BAHAN PENDINGIN

TUJUAN:

          Kertas penerangan ini menerangkan kepada pelatih-pelatih tentang bahan  pendingin, sifat-sifat serta langkah-langkah keselamatan mengendalikan bahan  pendingin.

PENERANGAN:

          Haba disingkirkan dari sistem penyejukan oleh bahan pendingin. Setiap  cecair yang mempunyai takat didih hampir dengan ttakat beku air boleh dijadikan  bahan pendingin. Walau badaimanapun, bahan pendingin yang baik tidak semestinya  mempunyai suhu takat didih yang rendah.

           Bahan dingin yang baik mestilah mempunyai ciri-ciri sperti iaitu tidak  beracun, tidak mudah meletup dan tidak kakis kepada komponen. Selain itu, kualitikualiti  lain seperti kesan-kesan bahan pendingin pada haba dan suhu, isipadu dan  ketumpatan, tekanan, sifat-sifat kimia dan fizikal bahan pendingin mestilah  diambilkira juga.

3.1. Sifat-Sifat Bahan Pendingin Yang Baik 

          Fungsi bahan pendingin ialah untuk menyerap haba. Cecair bahan  pendingin yang berada di penyejat akan bertukar menjadi gas dan menyingkirkan  haba ini di peluwap. Di pemeluwap,gas bahan pendingin bertukar menjadi cecair.  Bahan pendingin yang baik mestilah mempunyai sifat-sifat seperti berikut:

a) Kesan pada haba dan suhu;

1. Haba pendam pewapan bahan pendingin mestilah tinggi. Ini membolehkan kuantiti bahan pendingin yang sedikit menyerap haba dengan banyak.
2. Takat beku bahan pendingin mestilah rendah daripada suhu yang terdapat dimana-mana bahagian dalam sistem itu. Jika ini tidak diambil kira, bahan pendingin mungkin membeku di penyejat dan menyebabkan sistem tidak dapat bekerja dengan sempurna.

b) Ketumpatan isipadu bahan pendingin;

1. Ketumpatan bahan pendingin hendahlah tinggi. Saluran cecair yang kecil boleh digunakan.
2. Isipadu wap bahan pendingin mestilah sekecil mungkin. Inimembolehkan penggunaan saluran sedutan dan singkiran yang kecil. Hal ini dapat menjimatkan perbelanjaan ke atas komponenkomponen.

c) Kesan tekanan kepada bahan pendingin;

1. Perbezaan tekanan bahan pendingin pada bahagian tinggi dan rendah seboleh-bolehnya hendaklah rendah.
2. Apabila tekanan pemeluwap rendah, alat-alat yang ringin dapat di gunakan dan kebocoran dapat dielakan. 

d) Sifat-sifat kimia bahan pendingin;

1. Mestilah tahan pada suhu dan tekanan operasi yang terdapat pada sistem tanpa berubah sifatnya.
2. Tidak mudah terbakar dan meletup, sama ada dalam bentuk gas atau cecair semasa bercampur dengan minyak. 
3. Tidak berkarat dan tidak bertindakbalas terhadap alat-alat sistem. 
4. Tidak beracun dan memberi kesan sampingan kepada hidup-hidupan separti manusia, tumbuhan dan binatang.

e) Sifat-sifat bahan pendingin;

1. Tidak mudah terbakar.
2.  Boleh larut dengan minyak supaya pelinciranberkesan.
3.  Tidak berbahaya apbila yindak balas dengan minyak walaupun dengan kehadiran kelembapan.
4.  Mempunyai rintangan tinggi pada elektrik. Ini untuk mengelakkan pengaliran arus elektrik pada sistem.

f) Mengenal bahan pendingin dengan nombor

•  Bahan pendingin dapat dikenali melalui nombor. Biasanya, nombor ini  bermula dengan R, bermaksud bahan pendingin. Bahan dingin yang biasa  digunakan dalam sistem penyejukan dan penyaman udara R-11, R12, R-22, R-  500, R-502, R-503, R504, R-717.

g) Kumpulan bahan pendingin;

          Bahan pendingin terbahagi kepada tiga kumpulan: 

•  Kumpulan pertama – yang paling selamat digunakan
•  Kumpulan kedua - beracun dan sesetengahnya mudah terbakar. 
• Kumpulan ketiga - mudah terbakar.

3.2. Bahan Pendingin Kelas Pertama

a) R-11 Trikloromono Florometana CCI3F
b) R-12 Diklorodiflorometana CCI2F2
c) R-22 Monoflorodiflorometena CHCIF2
d) R-500 73.8% R-12 dan 26.2% R-152a CCI2F2/ CH3CHF2
e) R-502 48.8% dan 51.2% R-115 CHIF2/ CCIF2CF3
f) R-503 41.1% R-23 dan 59.9% R-13 CHF3/ CCIF3
g) R-504 48.2% R-32 dan 51.8% R-115 CH2 F2/ CF3 CCIF2
h) R-774 Karbon Dioksida CO2

          Bahan dingin yang biasa dan banyak digunakan dalam sistem penyejukan  dan penyamanan udara ialah R-12, R-22, R-11 dan R-502. Oleh itu, kertas penerangan  ini hanya memberikan penerangan tentang sifat-sifat bahan pendingin yang biasa  digunakan sahaja.

a)  R-12 Diklorodiflorometana CCI2F2

           R-12 ialah bahan pendingin yang paling biasa digunakan. Sifat-sifat ialah tidak  berbau, tidak berwarna dan mempunyai takat didih yang rendah iaitu –29.7°C pada tekanan atmosfera. Ini juga tidak berracun, tidak mengakis, tidak mengganggu keselesaan (irritating) dan tidak mudah terbakar. Bahan dingin ini stabil pada suhu yang tinggi sehingga 550°C. Suhu ini sangat sesuai untuk suhu operasi semua bahan mekanisme penyejukan dan pelinciran.

          Walaupun R-12 mempunyai haba pendam yang agak endah tetapi ia sesuai juga  digunakan pada sistem penyejukan yang kecil, biasanya R-12 digunakan pada  pemampat salingan putar dan empar.

          Tekanan R-12 pada suhu -15°C ialah 0.830 kg/cm3 dan pada suhu 30°C ialah 6.56  kg/cm3. Haba pendam suhu -15°C ialah 159 J/g.

Kebocoran R-12 boleh dikesan dengan menggunakan beberapa alat seperti lampu halida, pengesan elektronik dan buih sabun.

          Kandungan kelembapan R-12 sangat kritikal berbanding dengan R-22 dan R-502.  Larut dalam minyak hingga ke suhu -68°C bagi membolehkan melalui penyejat.  Bahan dingin R-12 akan terasing daripada minyak pada suhu -68°C ke bawah.  Oleh kerana suhu pendingin R-12 lebih berat, minyak akan terapung di atasnya.

          Sekarang terdapat bahan pendingin yang baru. Genetron 12/31 yang boleh  digunakan sebagai pengganti R-12 dan R-31. Nama kimia R-31 ialah  monoklorometana florometana. Kandungan kimianya ialah CCI2 F2 78% dan  CH2CIF 22%. Haba pendam pewapan dan tekanan bahagian tingginya agak tinggi  sedikit daripada R-12. Suhu kritikalnya ialah 1180 C

b) R-22 Monoklorodiflorometana CHCIF2 

          R-22 biasa digunakan pada sistem penyejukan yang memerlukan suhu penyejat      yang rendah. Satu contoh ialah unit penyejukan pantas (fast freezing), diman suhu boleh mencapai –290 C ke –400C. Unit ini boleh digunakan juga pada sistem penyamanan uadar dan peti sejuk rumah. Pemampat-pemampat yang biasa digunakan bersama R-22 ialah pemampat salingan dan empar. Untuk mendapatkan suhu rendah (-400C) apabila menggunakan R-22, sistem tersebut mestilah beroperasi diatas paras tekanan atmosfera dan tidak di bawah tekanan tesebut.

Takat didih R-22 ialah -410C pada tekanan atmosfera. Haba pendamnya ialah  216J/ pada -150C. Tekanan bahagian tinggi pada 300C ialah 11.1kg/cm2. Tekanan  penyejat R-22 ialah 1.96 kg/cm2 pada -150C.

Oleh kerana R-22 bercampur dengan air, bahan pengering dalam kuantiti yang  banyak diperlukan untuk mengeringkannya. R-22 juga larut dalam minyak  hingga suhu yang rendah iaitu -90C. Walau bagaimanapun, R-22 masih kekal  berkeadaan bendalir untuk mengalir ke saluran sedutan hingga suhu -400C. Hal  ini demikian kerana minyak lebih ringan daripada bahan pendinginpada suhu ini  (-400C) dan ini menyebabkannya terapung.  Kebocoran R-22 dapat dikesan dengan menggunakan alat-alat seperti pengesan  kebocoran elektronik, buh sabun dan lampu halida.

c) R-11 Trikloromonoflorometana CCI3F

          R-11 biasanya digunakan sebagai bahan pencuci untuk mencuci bahagian dalam pemampat kecil semasa membaik pulih sistem. R-11 digunakan pada sistem yang pemampatnya telah terbakar atau sistem yang telah terbakar atau sistem yang dimasuki kelembapan. Membuang kelembapan dengan memasukkan R-11 boleh  memendekkan masa pengvaksi. R-11 adalah satu bahan pencuci yang paling baik untuk proses diatas. Bahan pendingin ini juga boleh digunakan pada sistem besar empar.

          R-11 mempunyai tekana rendah 609.6 mmHg pada suhu -150C dan tekanan tinggI 1.28 kg/cm2 mutlak pada suhu 30 0C. Haba pendamnya ialah 196 J/g pada suhu -  150C. Suhu takat didih pada tekanan atmosfera ialah 23.70C.

 Kebocoran R-11 dapat dikesan dengan menggunakan lampu halida, pengesan kebocoran elektronik dan buih sabun.

d) Campuran azeotropik

    Bahan pendingin Azeotropik ialah campuran cecair bahan pendingin didih maksimum dan

    minimum. Walau bagaimanapun campuran ini dianggap sebagai satu jenis 

    bahan pendingin.

Campuran Azeotropik biasa digunakan bersama pemampat salingan.

e) R-502 (R-22+ R-115) CHCIF2CF3

    R-11 mempunyai tekana rendah 609.6 mmHg pada suhu -150C dan tekanan tinggI 1.28    

    kg/cm2 mutlak pada suhu 30 0C. Haba pendamnya ialah 196 J/g pada suhu -  150C. Suhu  

    takat didih pada tekanan atmosfera ialah 23.70C.

Kegunaan R-502 pada sistem sederhana dan suhu rendah seperti:
1. peyimpan aiskrim.
2. Tempat papar makanan sejuk beku.
3. Tempat simpanan sejuk beku.
4. Loji pemprosessan makanan sejuk beku
5. Digunakan dengan pemampat salingan.

Sifat-sifat R-502 :
1. Titik didihnya ialah –460C pada tekanan atmosfera.

Tekanan tinggi ialah 12.31 kg/cm2 pada suhu 300 C. Tekanan penyejatnya
ialah 2.53 kg/cm2 pada suhu –150C. Haba pendamnya pada suhu –
29.120C ialah 168.9 J/g.

Kebaikkan menggunakan R-502:
1. Tekanan dan suhu pemeluwapnya rendah dan ini memanjangkan hayat
    injap pemampat dan bahagian-bahagian yang lain.
2. Kelikatan minyaknya yang tinggi membolehkan pelinciran lebih mudah
   pada suhu pemeluwap yang rendah. Kebocoran dapat dikesan dengan
   menggunakan pengesan elektronik, buih sabun dan lampu halida.

3.3. Bahan Pendingin Kumpulan Kedua

          Bahan pendingin kumpulan ini bersifat toksik, agak mudah tebakar dan mengganggu
keselesaan manusia jika tersedut. Diantara bahan pendingin kumpulan ini termasuklah:

a) R-40 metil klorida CH3CI
b) R-160 etil klorida C2H5CI
c) R-611 metil formata C2H4O2
d) R-717 ammonia NH3
e) R-764 sulfur dioksida SO2
f) R-1130 dikloroetilena C2H2CI2

3.4. Bahan Pendingin Kumpulam Ketiga
          Bahan pendingin ini mudah terbakar apabila bercampur dengan udara dan tidak
digunakan lagi. Bahan pendingin kumpulan ini adalah seperti berikut:

a) R-290 propana C3H3
b) R-600 butana C4H10
c) R-170 etana C2H6

Kod Warna Bagi Selinder Bahan Pendingin

No Bahan Pendingin                 Kod Warna Selinder
          R11                                          Jingga
          R12                                         Putih
          R134a                                     Biru Muda
          R22                                         Hujau
          R404                                       Oren

Gambarajah sebanar / click untuk membesarkan gambar

          Jadual dibawah menunjukkan kegunaan bahan pendingin. Sejenis bahan pendingin  dapat digunakan untuk beberapa kegunaan. Sebahagian daripadajenis bahan pendingin hanya disyorkan untuk beberapa jenis pemampat.

 

          Biasanya sesuatu sistem bahan pendingin ditentukan oleh pembuatnya. Perkaraperkara

yang perlu diambil kira sebelum memilh bahan pendingin ialah:

a) Takat didih bahan dingin. Ini adalah untuk menentukan keupayaan sistem
    pendingin tersebut.
b) Isipadu wap bahan pendingin yang dianjakkan untuk memperoleh penyejukan
    yang diperlukan.
c) Haba pendamnya.
d) Suhu pengendalianyang diperlukan.
e) Saiz alat kelengkapan. 

Jadual dibawah menunjukkan kegunaan bahan pendingin mengikut kesesuaian

pemampat;

Bahan Pendingin                Jenis Pemampat

       R-11                                Empar

       R-12                       Salingan,empar,putar

       R-22                           Salingan.empar

       R-134a                           Salingan

          Walaupun kebanyakan bahan pendingin yang digunakan masa sekarang boleh  dikatakan tidak merbahaya, namun begitu langkah-langkah keselamatan perlu  diambilkira semasa menggunakan. Langkah-langkah keselamatan yang perlu diikuti  adalh seperti berikut:

a. Apabila berlaku kebocoran, tentukan bilik cukup pengalihudaraan sebelum

    membaikinya. Periksa tekanan dengan memasang tolok.
b. Periksa jenis bahan pendingin sebelum mengecas untuk mengelakkan bahan
    pendingin bercampuran. Jika bahan pendingin adalah dari jenis florokarbon,
    jauhkan dari api. Ini adalah untuk mengelakkan daripada menjadi gas beracun
    apabila bertemu dengan api.
c. Gunakan pelindung mata dan sarung tangan semasa mengecas. Ini untuk
    mengelakkan mata, kulit dan tangan terkena bahan pendingin dan juga
    mengelakkan kecederaan.

d. Mengecas mestilah dilakukan dibahagian tekanan rendah dalam bentuk wap bahan

    dingin sahaja. Mengecas dengan cecair boleh merosakkan pemampat dan unit
    boleh meletup.
e. Cecair bahan pendingin boleh membekukan kulit dan mengakibatkan “frost bite”.
    Jika ini berlaku, basuh bahagian yang terkena bahan pendingin denga segera.
f. Kemalangan dengan bahan pendingin hendaklah dirawat dengan doktor.
g. Jangan mengisi bahan pendingin kedalam selinder servis sehingga penuh. Jika ini
    dilakukan tekanan hidrostatik dalam selinder akan menyebabkan selinder meletup.

h. Simpan selinder bahan pendingin ditempat yang sejuk dan kering. Jangan

    menggunakan selinder bahan pendingin sebagai roda (mengolekkannya).

i. Minyak yang terdapat dalam pemampat akan menjadi asid apabila pemampat

    terbakar. Jangan disentuh minyak ini dengan tangan.
j. Kebanyakan bahan pendingin adalah lebih berat dari udara. Bahan ini pula boleh
    bercampur dengan udara di dalam bilik jika berlaku sebarang kebocoran. Hal ini
    boleh menyebabkan seseorang itu sesak nafas sekiranya tersedut udara yang
    bercampur dengan bahan pendingin. Pastikan banyak pengalihudaran.

3.5. Selinder Bahan Pendingin

Terdapat tiga jenis selinder bahan pendingin:

          a. selinder penyimpan
          b. selinder servis.
          c. Selinder buangan (guna-buang)

Selinder bahan pendingin dibuat daripada keluli aluminium. Selinder yang besar

mempunyai palam lebur untuk keselamatan apabila berlaku lebihan tekanan atau
terlampau panas.

a. Selinder penyimpan:

    Biasanya,45kg ke 68kg bahan pendingin terkandung dalam selinder penyimpan.
    Selinder ini lebih murah daripada selinder buangan.

    Kebanyakan selinder penyimpan sekarang mempunyai dua injap. Satu untuk wap
    dan satu lagi untuk cecair. Kita boleh memindahkan bahan pendingin dari selinder
    penyimpan ke selinder servis dengan membuka injap yang mengeluarkan cecair.
    Ini memudahkan kerja mengecas. Kerja memindahkan bahan pendingin ini hendaklah 
    berhati-hati.
    Perhatikan agar bahan pendingin diisi ke dalam selinder tidak terlalu penuh.
    Gunakan lat penimbang.

b. Selinder servis
    Selinder servis biasanya mengandungi sebanyak 2 kg ke 11kg bahan pendingin.
    Ini memudahkan seseorng juruteknik membuat servis. Injap selinder ini dipasang
    dengan kembang 6mm (male flare). Kandungan bahan pendingin diisi daripada
    selinder penyimpan.

c. Selinder buangan

    Kebanyakan bahan pendingin yang biasa digunakan terdapat dalam kuantiti yang
    kecil iaitu dari beberapa gram ke 14kg seperti selinder buangan.

A – Selinder penyimpan                         Gambarajah selinder

B – Selinder servis
C – Selinder buangan

3.6. BAHAN PENDINGIN KEDUA

          Bahan pendingin kedua ialah cecair dari sistem penyejukan yang menyerap haba  setelah disejukan oleh penyejat. Bahan pendingin kedua ini akan mengalami  perubahan suhu apabila ia menyerap haba dan haba ini akan diserap di penyejat.

Bahan pendingin kedua yang biasa digunakan ialah air, brin kalsium klorida,brin natrium klorida,etilena dan propilena glisol, metanol ( metil alkohol) dan gliserin.

1. Air sebagai bahan pendingin

    Air digunakan sebagai bahan pendingin kedua dan biasanya digunakan dalam sistem   

    penyamanan udara yang besar dan industri memproses bahan yang memerlukan keadaan 

    suhu yang sentiasa melebihi suhu beku. Air juga digunakan      pada sistem penyejukan jet  

    stim.

    Pada paras tekanan etmosfera, air mendidih pada 1000C. Satu kilogarm menyerap

    haba sebanyak 2260 kJ semasa menukarkan cecair ke wap pada 1000C. Biasanya

    kadar suhu semasa menggunakan air sebagai bahan pendingin ialah 70C ke atas.

    Air menyerap haba dengan banyaknya semasa menukarkan cecair ke wap. Apabila
    air bertukar menjai wap pada 7800 mikron, ia akan menghasilkan suhu 70C.

    Oleh kerana air tidak boleh digunakan jika suhunya dibawah 00C, larutan brin

    digunakan.

2. Brin sebagai bahan pendingin

    Brin biasanya digunakan bersama-sama dengan sistem penyejukan gas ammonia
    atau sistem penyerapan yang besar. Briin bahan pendingin kedua terdiri daripada
    kalsium klorida (CaCI2) atau natrium klorida (NaCI) yang bercampur dengan air.
    Suhu yang rendah daripada 00C digunakan untuk membekukan aus atau
    penyejukan.

3.7. Sifat-sifat brin yang baik

a. Harganya murah dan mudah didapati.

b. Berkeadaan stabil dan tidak berubah warna atau mutunya.
c. Tidak mudah terbakar.
d. Tidak berbau busuk, tidak berasa pahit tidak toksik.
e. Tidak terkakis.
f. Titik beku mestilah kecil, supaya saluran paip tidak mudah rosak atau
    membahayakan sistem.
g. Kadar kelekatannya pada paip-paip saluran mestilah rendah supaya pam yang
    kecil dapat digunakan.
h. Haba bandingan mestilah tinggi kerana ini membolehkan penyerapan haba yang
    banyak dengan kualiti brin yang sedikit. Paip-paip yang kecil boleh digunakan.

          Kadar kakis bagi brin: Kadar kakis bagi brin bergantung kepada kepekatannya. Jika kepekatan brin bertambah, kadar kakis adalah kurang dan apabila kepekatannya  dikurangkan, kadar kakisnya adalah tinggi. Satu cara untuk mengekalkan mutu brin  ialah dengan menutup seluruh saluran supaya udara dari luar tidak dapat masuk ke  dalam sistem. Kadar kakis dapat juga dikurangkan dengan mencampurkan ubat khas  dengan brin tersebut. Ubat khas yang dicampurkan mestilah mengikut kadar brin  yang digunakan. Misalnya 100 liter brin kadar campurannya ialah dikloromik  100gram dan kaustik soda 40 gram.