BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Sistem Pengkondisian Udara / AC Sistem Pengkondisian udara atau yang lebih dikenal dengan Sistem pendingin adalah suatu perangkat yang digunakan untuk proses pendingin, dengan cara menyerap dan memindahkan sejumlah panas. Prinsip dasar dari Sistem pendingin didasarkan atas kenyataan bahwa suatu zat cair dapat diuapkan pada suhu berapa saja yang diinginkan, dengan cara mengubah tekanan di permukaan zat cair tersebut. Sebagai contoh jika kita memanaskan air di pantai (tekanan tinggi) dan di puncak gunung (tekanan rendah), kita akan mendapatkan kenyataan bahwa air yang kita masak di pantai akan lebih lambat mendidih (100 ˚C) dibandingkan dengan yang di puncak gunung (85 ˚C). Berarti semakin rendah tekanan yang diberlakukan terhadap zat cair maka akan semakin cepat menguap. Berdasarkan sifat fisika, bahwa suatu fluida jika mengalami perubahan fasa, maka fluida itu akan menyerap atau melepaskan sejumlah kalor sebesar kalor latennya. Dalam proses penguapan suatu fluida, kalor laten penguapannya dapat diambil dari fluida itu sendiri atau dari sumber panas disekitarnya. Bila kalor laten penguapannya diambil dari fluida itu sendiri yaitu dengan cara menurunkan tekanannya, maka suhu fluida itu akan turun. Jika diambil dari medium sekitarnya, maka akan terjadi perpindahan panas dari medium sekitarnya ke fluida tersebut, sehingga suhu sekitarnya menjadi turun. Agar dalam proses pendingin suatu medium dapat berlangsung, maka diperlukan fluida yang dapat menguap pada suhu relatif rendah dan pada tekananyang relatif tinggi. Fluida yang digunakan disebut refrigerant. Berdasarkan sifat-sifat fisika zat cair di atas, uap refrigerant dapat diembunkan kembali pada temperatur berapa saja dengan menggunakan tekanan dari uap tersebut. Selain mengatur tekanan juga dibutuhkan medium lain untuk menerima kalor laten yang 5

Universitas Sumatera Utara

dikeluarkan selama kondensasi. Medium yang biasa digunakan adalah air atau udara.Untuk mengatasi hal ini, maka dibuat suatu sistem pendingin den gan menggunakan beberapa komponen yang dapat mensirkulasi refrigerant.

2.2 Komponen Sistem Pendingin Ruangan Sistem pendingin terdiri dari beberapa komponen yang masing-masing dihubungkan dengan menggunakan pipa -pipa tembaga atau selang pada akhirnya merupakan sebuah sistem yang bekerja secara serempak (simultan). Komponen-komponen sistem pendingin yang digunakan adalah sebagai berikut : a. Kompresor b. Kondensor c. Flow Control d. Evaporator e. Refrigerant

2.2.1

Kompresor Kompresor merupakan jantung dari sistem pendingin ruangan dan

refrigerasi. Sebagaimana jantung pada tubuh manusia yang memompa darah keseluruh tubuh. Kompresor menekan bahan pendingin ke-semua bagian dari sistem. Pada sistem pendingin kompresor bekerja membuat perbedaan tekanan, sehingga bahan pendingin dapat mengalir dari satu bagian ke-bagian lain dari sistem. Karena adanya perbedaan tekanan antara sisi tekanan tinggi dan sisi tekanan rendah, maka bahan pendingin cair dapat mengalir melalui alat pengatur bahan pendingin (pipa kapiler) ke evaporator. Adapun fungsi dari kompresor adalah: 1. Mensirkulasi bahan pendingin (refrigerant). 2. Mempertinggi tekanan agar bahan pendingin (refrigerant) dapat berkondensi 6


pada kondisi ruangan. 3. Mempertahankan tekanan yang konstan pada evaporator. 4. Untuk menghisap gas tekanan rendah dan suhu rendah dari evaporator dan kemudian menekan gas tesebut, sehingga menjadi gas dengan tekanan dan suhu tinggi lalu dialirkan ke kondensor. 5. Menciptakan perbedaan antara daerah sisi tekanan tinggi dan daerah sisi tekanan rendah. Pada kompresor

motor

daya kemampuan

tenaga

yang dihasilkan

dinyatakan dalam daya kuda disebut dengan horse power (hp) dalam satuan watts. Adapun efisiensi tenaga energi yang dihasilkan kompresor, sebanding dengan kapasitas pendingin dan daya kompresor atau disebut Energy Efficienscy Ratio (EER).

Gambar 2.1 Kompresor

2.2.2

Kondensor 7


Kondensor adalah suatu alat yang berfungsi untuk membuang udara panasdari AC referigerator

pada tempratur dan tekanan tinggi, sehingga

digunakanuntuk mencairkan uap / gas refrigrant dan membuang udara panas keluar. Kondensor akan merubah uap refrigeran tekanan tinggi tersebut menjadi cairan tekanan tinggi dan adanya medium pendingin pada kondensor (udara maupun air). Jadi panas dari ruangan dan panas dari kompresor akan diserap medium pendingin.

1. Kondensor

dibagi

tiga

macam

tergantung

dari

medium

yang mendinginkannya: 2. Kondensor dengan pendingin udara (air cooled) 3. Kondensor dengan pendingin air (water cooled) 4. Kondensor dengan pendingin campuran udara dan air (evaporative). Kondensor dengan pendingin udara biasanya dibuat oleh pabrik agar suhu kondensasinya berkisar antara 30 - 50 °C di atas suhu udara sekitar.

melepaskan

panas yang diserap refrigeran di evaporator dan panas yang terjadi selama panas kompresor, yang lazimnya dirumuskan sebagai berikut:

Qc = Qo + Wt .......................................... (2.1)

Qc = Panas yang dilepaskan kondensor Qo = Panas yang diserap evaporator Wt = Panas proses kompresor

8


Gambar 2.2 Kondensor 2.2.3

Flow Control / Katup Ekspansi Setelah refrigerant terkondensasi di kondensor, refrigerant cair tersebut

masuk ke-katup ekspansi yang mengontrol jumlah refrigeran yang masuk keevaporator. Ada banyak jenis katup ekspansi salah satunya adalah pipa kapiler (capillary tube). Pipa kapiler dibuat dari pipa tembaga dengan lubang dalam ya ngsangat kecil. Panjang dan lubang pipa kapiler dapat mengontrol jumlah bahan pendingin yang mengalir ke evaporator. Pipa Kapiler gunanya untuk: 1. Menurunkan tekanan bahan pendingin cair yang mengalir didalamnya 2. Mengatur jumlah bahan pendingin cair yang mengalir melaluinya 3. Membangkitkan tekanan bahan pendingin dikondensor. Sistem yang memakai pipa kapiler berbeda dengan yang memakai keran ekspansi atau keran pelampung.

Pipa kapiler tidak dapat menahan atau

menghentikan aliran bahan pendingin pada waktu kompresor sedang bekerja maupun pada saat kompresor sedang berhenti waktu kompresor dihentikan, refrigeran

yang melalui pipa kapiler

akan mulai

menguap.

Selanjutnya

berlangsung proses penguapan yang sesungguhnya di evaporator. Jika refrigeran mengandung uap air, maka uap air akan membeku dan menyumbat pipa kapiler. Agar kotoran tidak menyumbat pipa kapiler, maka pada saluran masuk pipa kapiler dipasang saringan yang disebut strainer. Ukuran diameter dan panjang 9


pipa kapiler dibuat sedemikian rupa, sehingga refrigerant cair harus menguap pada akhir evaporator. Jumlah refrigeran yang berada dalam sistem juga menentukan sejauh mana refrigeran di dalam evaporator berhenti menguap, sehingga pengisian refrigeran harus cukup agar dapat menguap sampai ujung evaporator. Bila pengisian kurang, maka akan terjadi pembekuan pada sebagian evaporator. Bila pengisian berlebih, maka ada kemungkinan refrigerant cair akan masuk ke kompresor yang akan

mengakibatkan rusaknya kompresor. Jadi sistem pipa

kapiler mensyaratkan suatu pengisian jumlah refrigeran yang tepat.

Gambar 2.3. Pipa Kapiler [3]

2.2.4

Evaporator Evaporator adalah alat penyerap panas dari udara atau benda dan

mendinginkan media sekitarnya. Penyerapan kalor ini menyebabkan refgeran mendidih dan berubah wujud dari cair menjadi uap (kalor/panas laten). Panas yang dipindahkan berupa : 1. Panas

sensibel

memasuki

(perubahan

evaporator

dari

tempertaur) katup

temperatur

ekspansi

harus

refrigerant demikian

yang sampai

temperatur jenuh penguapan (evaporator saturation temparature). Setelah 10


terjadi penguapan,temperatur uap yang meninggalkan evaporator harus jugaa dinaikkan untuk mendapatkan kondisi uap panas lanjut (super-heated vapor). 2. Panas laten (perubahan wujud) Perpindahan

panas

terjadi

penguapan

refrigerant.

Untuk

terjadin ya

perubahan wujud, diperlukan panas laten. Dalam hal ini perubahan wujud tersebut adalah dari cair menjadi uap atau menguap (evaporasi). Refrigerant akanmenyerap panas dari ruang sekelilingnya. Adanya proses perpindahan panas pada evaporator dapat menyebabkan perubahan wujud dari cair menjadi uap. Kapasitas evaporator adalah kemampuan evaporator untuk menyerap panasdalam periode waktu tertentu dan sangat ditentukan oleh perbedaan temperatur evaporator (evaporator temperature difference). Perbedaan tempertur evaporator adalah perbedaan antara temperatur jenis evaporator (evaporator saturation temperature) dengan temperatur substansi/ benda yang didinginkan. Kemampuan memindahkan panas dan konstruksi evaporator (ketebalan, panjang dan sirip) akan sangat mempengaruhi kapaistas evaporator.

Gambar 2.4 Evaporator [3]

2.2.5

Refrigrant Refrigran adalah zat pembawa kalor selama sirkulasinya dan akan

menyerap kalor pada tekanan dan suhu yang rendah pada evaporator dan kemudian 11


dimanfaatkan selanjutnya

oleh kompresor melalui

kondensor

menjadi tekanan dan suhu tinggi akan

dibuang

panasnya

dan

untuk

tekanannya

diturunkan. Banyak zat yang digunakan sebagai refrigerant antara lain Ammonia, Metyl chloride, R-12, R-22, R-134a dan lain-lain.

Gambar 2.5 Tabung Refrigerant R-22 Sifat-sifat yang dikehendaki dari suatu refrigerant :

a. Kalor laten penguapan harus tinggi. b. Tekanan

pengembunannya

rendah,

sebab

refrigeran

dengan

tekanan kondensasi tinggi memerlukan kompresor yang besar. c. Tekanan penguapannya lebih tinggi dari tekanan atmosfir, sehingga bila terjadi kebocoran udara luar tidak dapat masuk ke dalam sistem. d. Stabil, tidak bereaksi dengan material yang digunakan, tidak korosif. e. Tidak boleh beracun dan berbau. f. Tidak boleh mudah terbakar dan meledak. g. Mudah didapat dan harganya murah

12


Tabel 2.1 Penamaan Refrigerant, Kode Warna Serta Rumus Kimianya Nomor Refrigerant

Kodewarna

Namadanrumuskimia

cylinder Triclhoromonofluoromethan

R – 11 R – 12

Orange Putih

e Diclhorodifluoromethane CCl3F CCl2F2 Monochlorodifluoromethan

R – 22

Biru pucat

R – 500 R – 502 R – 503 R – 504 R – 717 407C

Kuning Ungumuda Aqua marine Tan Perak

e CHClF2 mixture Azeotropic Azeotropic mixture Azeotropic mixture Azeotropic mixture Ammonia NH3

Untuk setiap mesin pendingin refrigeran yang digunakan berbeda-beda tergantung kapasitas/penggunaannya, jenis kompresor dan lain-lainnya. Kadangkadang satu tipe refrigerant cocok untuk beberapa penggunaan. 2.3

Prinsip Kerja Pendingin Ruangan Kompresor AC yang ada pada sistem pendingin digunakan sebagai alat

untuk memampatkan fluida (refrigran), jadi refrigeran yang masuk ke dalam 13


kompresor

AC dialirkan ke kondensor

yang kemudian dimampatkan

di

kondensor. Di bagian kondensor ini refrigerant yang dimampatkan akan berubah dari fase uap menjadi fase cair, maka refrigeran mengeluarkan kalor yaitu kalor penguapan yang terkandung di dalam refrigerant. Adapun besarnya kalor yang dilepaskan oleh kondensor adalah jumlah dari energi kompresor yang diperlukan dan energi kalor yang diambil evporator dari substansi yang akan didinginkan. Pada kondensor tekanan refrigeran yang berada dalam pipa -pipa kondensor relatif jauh lebih tinggi dibandingkan dengan tekanan refrigerant yang berada pada pipa – pipa evaporator. Prinsip pendinginan udara pada AC melibatkan siklus refrigerasi, yakni udara

didinginkan

oleh refrigerant/pendingin

( freon),

lalu

freon

ditekan

menggunakan kompresor sampai tekanan tertentu dansuhunya naik, kemudian didinginkan oleh udara lingkungan sehingga mencair. Proses tersebut berjalan berulang-ulang sehingga menjadi suatu siklus yang disebut siklus pendinginan pada udara yang berfu ngsi mengambil kalor dari udara dan membebaskan kalor ini ke luar ruangan. Prinsip kerja mesin pendingin ruangan ditunjukkan pada gambar 2.6.

Gambar 2.6 Prinsip Kerja Mesin Pendingin Ruangan [4]

2.3.1

Jenis-jenis Pendingin Ruangan 14


Ada da banyak tipe mesin AC, namun secara garis besar dapat di bagi sebagai berikut:

1.

AC Window Pada AC jenis window, semua jenis komponen AC seperti filter udara,

evaporator, blower, kompresor, kondensor, refrigerant filter, ekspansion valve dan control unit terpasang pada satu base plate, kemudian base plate beserta semua komponen AC tersebut dimasukkan kedalam kotak plate sehingga menjadi satu unit yang kompak. Biasanya dipilih karena pertimbangan keterbatasan ruangan, seperti pada rumah susun. Kelebihan AC window:

1) Pemasangan pertama maupun pembongkaran kemabali apabila dipindahkan mudah dipasang. 2) Pemeliharan/perawatan mudah 3) Harga murah

Kekurangan AC window:

1) Karena semua komponen AC terpasang pada base plate yang posisinya dekat dengan ruangan yang didinginkan, maka cenderung

menimbukan

suara berisik 2) Tidak semua ruangan dapat dipasang AC window, karena AC window harus dipasang dengan cara bagian kondensor menghadap tempat terbuka supaya udara panas dapat di buang ke ruang bebas.

15


Gambar 2.7 AC Window[5]

2.

AC Split Pada AC jenis split komponen AC dibagi menjadi dua unit indoor yang

terdiri dari filter udara, evaporator dan evaporator blower, ekspansion valve dan control unit, serta unit outdoor yang terdiri dari kompresor, kondensor,kondensor blower dan refrigerant

filter. Selanjutnya

antara unit indor dengan unit

dihubungkan dengan 2 buah saluran refrigerant, satu buah untuk menghubungkan evaporator dengan kompresor dan satu buah untuk menghubungkan refrigerant filter dengan ekspansion velve serta kabel power untuk memasok arus listrik untuk kompresor dan kondensor blower. AC split cocok untuk ruangan yang membutuhkan kenyamanan, seperti ruang tidur, ruang kerja atau perpustakaan. Kelebihan AC split: 1) Bisa dipasang pada ruangan yang tidak berhubungan dengan udara luar. 2) Suara di dalam ruangan tidak berisik.

Kekurangan AC split: 1) Pemasangan

pertamamaupun

pembongkaran

apabila

akan

dipindakan

membutuhkan tenaga terlatih. 2) Harganya lebih mahal. Tipe terpisah ini dapat berupa tipe split tunggal (single split unit,cassette 16


unit luar ruang melayani satu unit dalam ruang) dan dapat berupatipe split ganda (multi split type, cassette unit luar ruang melayani beberapaunit dalam ruang). Selain itu, berdasarkan pemasangannya, tipe terpisah inimasih dapat dibagi lagi menjadi: a. Tipe langit-langit/dinding

(ceiling/wall

type) indoor unit dipasang

di

dinding bagian atas.

Gambar 2.8Wall Type [5]

b. AC Standing Tipe lantai (floor type) indoor unit diletakkan di lantai. Tipe lantai ada yang berbentuk seperti almari, ada juga yang sebenarnya sama dengan tipe langit-langit tetapi dipasang di lantai.Jenis AC ini cocok digunakan untuk kegiatan-kegiatan situasional dan mobil karena fungsinya yang mudah dipindahkan.

17


Gambar 2.9Floor Type [5]

c. Tipe kaset (cassette type) indoor unit dipasang di langit-langit, menghadap ke bawah.

Gambar 2.10 Cassette Type[5] 3. AC Sentral Pada AC jenis udara dari ruangan didinginkan pada cooling plant di luar ruangan tersebut, kemudian udara yang telah dingin dialirkan kembali kedalam ruangan tersebut. Biasanya cocok untuk dipasang di sebuah gedung bertingkat (berlaantai banyak),seperti hotel atau mall. Kelebihan AC sentral: 1) Suara di dalam ruangan tidak berisik sama sekali 2) Estetika ruangan terjaga, karena tidak ada unit indoor 18


Kekurangan AC sentral: 1) Perencanaan, instalasi, operasi dan pemeliharaan membutuhkan tenaga ahli 2) Apabila terjadi kerusakan pada waktu beroperasi maka akan terasa pada seluruh ruangan 3) Pengaturan temperatur udara hanya dapat dilakukan pada sentral cooling plant 4) Biaya investasi awal sertabiaya operasi dan pemeliharaan mahal. AC sentral melibatkan sistem jaringan distribusi udara (ducting) untuk mencatu udara sejuk ke dalam ruang dan mengambil kembali untuk diolah kembali. Lubang tempat udaara dari sistem AC yang masuk ke dalam ruangan disebut difuser (diffucer), sedangkan lubang tempat udara kembali dari dalm ruangan ke jaringa yang disebut gril (grill).

Berikut ini dalah bagian-bagian dari AC sentral : 1. Unit pendingin (chiler) Pada unit pendingin atau chileryang menganut sistim kompresi uap, komponennya terdiri dari kompresor, kondensor, alat ekspansi dan evaporator. Pada chilerbiasanya tipe kondensornya adalahwater-cooled condenser.Air untuk mendinginkan kondensor dialirkan melalui pipa yang kemudian outputnya didinginkan kembali secara evaporatif cooling pada cooling tower.

19


Gambar 2.11 Unit Pendingin (Chiller) [5] Pada komponen evaporator,jika sistemnya indirect cooling maka fluidanya yang didinginkan tidak langsung udara, melainkan air yang dialirkan melalui sistem pemipaan. Air yang mengalami pendinginan pada evaporator dialirkan menuju sistem penanganan udara (AHU) menuju koil pendingin.

2. AHU (Air Handling Unit) AHU adalah sebuah unit yang berfungsi sebagai pengatur udara yang akan dimasukkan kedalam ruangan melalui saluran udara (duct). Untuk unit penyejuk udara AC, aliran udara pada unit kumparan Fan Coil Units (FCU) atau Air Handling Unit (AHU) dapat diukur dengan menggunakam anemometer. Suhu dry bulb dan wet bulb diukur pada jalur masuk dan keluar AHU atau di FCU.

Gambar 2.12 Air Handling Unit (AHU ) [5]

2.4

Termodinamika Sistem Refrigerasi Refrigerasi

merupakan

suatu

proses

penarikan

kalor

dari

suatu

benda/ruangan ke lingkungan sehingga temperatur benda/ruangan tersebut lebih rendah dari temperatur lingkungannya. Sesuai dengan konsep kekekalan energi, panas tidak dapat dimusnahkan tetapi dapat dipindahkan. Sehingga refrigerasi selalu berhubungan dengan proses-proses aliran panas dan perpindahan panas. 20


Siklus refrigrasi memperlihatkan apa yang terjadi atas panas setelah dikeluarkan dari udara oleh refrigeran di dalam koil (evaporator). Siklus ini didasari oleh dua prinsip, yaitu:

1. Saat

refrigeran

cair

berubah

menjadi

uap,

maka refrigeran

cair

itu

mengambil atau menyerap sejumlah panas. 2. Titik didih suatu cairan dapat diubah dengan jalan mengubah tekanan yang bekerja padanya. Hal ini sama artinya bahwa temperatur suatu cairan dapat ditingkatkan dengan jalan menaikkan tekanannya, begitu juga sebaliknya.

Pada dasarnya sistem refrigerasi dibagi menjadi dua, yaitu: 1.

Sistem refrigerasi mekanik Sistem refrigerasi ini menggunakan mesin-mesin penggerak atau alat

mekanik lain dalam menjalankan siklusnya. Yang termasuk dalam sistem refrigerasi mekanik diantaranya adalah:

1) Siklus kompresi uap (SKU) 2) Refrigerasi 3) Refrigerasi ultra rendah/ kriogenik 4) Siklus sterling

2.

Sistem refrigerasi non mekanik Berbeda dengan sistem mekanik, sistem ini tidak memerlukan mesin-mesin

penggerakseperti kompresor dalam menjalankan siklusnya. Yang termasuk dalam sistem refrigerasi non mekanik diantaranya adalah: 21


1) Refrigerasi termoelektrik 2) Refrigerasi siklus absorbsi 3) Refrigerasi steam jet 4) Refrigerasi magnetik 5) Heat pipe

2.4.1 Siklus Refrigerasi Kompresi Uap Dari sekian banyak jenis-jenis sistem refrigerasi, yang paling mum digunakan adalah refrigerasi dengan kompresi uap. Komponen utama dari sebuahsiklus kompresi uap adalah kompresor, evaporator, dan katup ekspansi. Berikut adalah sistem konvensional siklus kompresi uap.

Gambar 2.13 Sistem refrigerasi kompresi uap [4]

22


Gambar 2.14 Diagram T -s dan P – h Siklus Kompresi Uap

23


Gambar 2.15 Diagram P-h sistem kompresi uap ideal sumber: refrigeration and air conditioning, EE IIT,Kharagpur,india,2008

Proses-proses yang terjadi pada siklus kompresi uap saperti pada gambar diatas adalah sebagai berikut:

a. Proses kompresi (1-2) Proses ini dilakukan oleh kompresor dan berlangsung secara isentropik. Kondisi awal refrigerant pada saat masuk kompresor adalah uap jenuh bertekanan rendah, setelah mengalami kompresi refrigerant akan menjadi uap bertekanan tinggi. Karena proses ini berlangsung secara isentropik, maka temperatur keluar kompresor pun meningkat. Besarnya kerja kompresi per satuan massa refrigerant dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:

Wc = h2– h1 .......................... (2.2)

Dimana;

Wc = besarnya kerja kompresor (kJ/kg) h1= entalpi refrigeran saat masuk kompresor (kJ/kg) 24


h2= entalpi refrigeran saat keluar kompresor (kJ/kg)

b. Proses kondensasi (2-3) Proses ini berlangsung di dalam kondensor. Refrigerant yang bertekanan tinggi dan bertemperatur tinggi yang berasal dari kompresor akan membuang kalor sehingga fasanya berubah jadi cair. Hal ini berarti bahwa di dalam kondensor terjadi pertukaran kaor antara refrigerant dengan lingkungannya (udara), sehingga panas berpindah dari refrigerant ke udara pendingin yang menyababkan uap refrigerant mengembun menjadi cair. Besar panas per satuan massa refrigerant yang dilepaskan di kondensor dinyatakan sebagai: Qc = h2 – h3 .......................... (2.3) Dimana : Qk = besarnya panas dilepas di kondensor (kJ/kg) h2 = entalpi refrigeran saat masuk kondensor (kJ/kg) h3 = entalpi refrigeran saat keluar kondensor (kJ/kg) c. Proses ekspansi (3-4) Proses ekspansi ini berlangsung secara isoentalpi. Hal ini berarti tidak terjadi perubahan entalpi tetapi terjadi drop tekanan dan penurunan temperatur. Dapat dituliskan dengan: h3 = h4 ................................... (2.4) Proses penurunan tekanan terjadi pada katub ekspansi yang berbentuk pipa kapiler atau orifice yang berfungsi untuk mengatur laju aliran refrigerant dan menurunkan tekanan.

d. Proses evaporasi (4-1) Proses ini berlangsung

secara isobar isothermal (tekanan konstan,

temperatur konstan) di dalam evaporator. Panas dari dalam ruangan akan diserap 25


olehcairan refrigeran yang bertekanan rendah sehingga refrigerant berubah fasa menjadi uap bertekanan rendah. Kondisi refrigerant saat masuk evaporator sebenarnya adalah campuran cair dan uap. Besarnya kalor yang diserap oleh evaporator adalah: Qe = h1 – h4 .......................... (2.5) Dimana: Qe = besarnya panas yang diserap di evaporator (kJ/kg) h1 = entalpi refrigeran saat keluar evaporator (kJ/kg) h4= entalpi refrigeran saat masuk evaporator (kJ/kg) Selanjutnya

refrigerant

kembali

masuk

ke dalam kompresor

dan

bersirkulasi lagi. Begitu seterusnya sampai kondisi yang diinginkan tercapai. Untuk menentukan harga entalpi pada masing-masing titik dapat dilihat dari tabel sifat refrigerant. Besaran-besaran yang penting untuk diketahui dari suatu siklus kompresi uap [6], antara lain : - Kerja kompresi yaitu perubahan entalpi pada proses 2-3 yaitu dari h2 – h3 - Dampak refrigrasi (Refrigerating Effect) atau RE yaitu kalor yang dipindahkan pada proses 1-2 atau h2-h1 yang dapat dirumuskan: RE = h2 - h1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . (2.1) - Koefisien prestasi (COP) dari siklus kompresi uap ideal adalah dampak refrigerasi dibagi dengan kerja kompressi COP = ℎ1− ℎ4ℎ2− ℎ1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .(2.2) - Laju aliran massa refrigeran (m) dapat dihitung dengan membagi kapasitas refrigerasi dengan dampak refrigerasi : m = 𝑄𝑅𝐸 = 𝑄ℎ2− ℎ1 (kg/s). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .(2.3) 26


- Daya per kilowatt refrigerasi (P) yaitu daya untuk setiap kilowatt refrigerasi merupakan kebalikan dari koefisien prestasi dan dapat dihitung sebagai berikut : P = ṁ 𝑥 ℎ3− ℎ2 𝑄 (kW/kW) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (2.4) - Daya Kompresor, dapat dihitung dengan rumus : P komp = V × A × cos θ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (2.5) Cos θ didaptkan dari nilai efisiensi isentrophis kompresor sebesar 85 % - 90 %. Dalam kenyataanya, siklus kompresi uap ideal berbeda dengan siklus kompresi uap aktual. Dalam siklus kompresi uap aktual, terdapat beberapa penyimpanganpenyimpangan dari siklus kompresi ideal [7]. Perbedaan antara siklus ideal dan aktual terletak pada penurunan tekanan di dalam kondensor dan evaporator. Pada siklus ideal dianggap tidak mengalami penurunan tekanan pada kondensor dan evaporator, tetapi pada siklua aktual terjadi penurunan tekanan karena adanya gesekan. Akibat penurunan tekanan ini kompresi pada titik 2 dan 3 memerlukan lebih banyak kerja dibandingkan dengan siklus ideal.

2.4.2

Siklus Refrigerasi Absorbsi Dalam siklus refrigerasi absorbsi, dipergunakan penyerap untuk menyerap

refrigeran yang diuapkan di evaporator sehingga menjadi suatu larutan absorbsi. Kemudian larutan absorbsi tersebut dimasukkan kedalam sebuah generator untuk memisahkan refrigeraan dari larutan absorbsi tersebut dengan cara memanasi, yang sekaligus akan menaikkan tekanannya sampai mencapai tingkat keadaan mudah diembunkan. Untuk sistem refrigerasi absorbsi di tunjukkan pada gambar 2.22.

27


Gambar 2.15 Sistem Refrigerasi Absorbsi

2.5.

Subcool

Subcool (Subcooling) adalah proses penurunan suhu refrigeran setelah melalui titik saturated liquid, untuk menjamin bahwa seluruh refrigerant yang memasuki alat ekspansi dalam keadaan 100 persen cair. Subcooling merupakan salah satu modifikasi 28


mesin pendingin yang bertujuan untuk mendapatkan nilai COP yang lebih tinggi dari pada tanpa menggunakan subcooling. Subcooling bermanfaat karena mencegah refrigeran cair berubah menjadi gas sebelum masuk ke evaporator, karena setelah keluar kondensor tidak semua refrigeran sudah cair. Subcooling juga meningkatkan efisiensi sisitem karena terjadi penurunan temperatur setelah keluar kondensor sehingga entalpi juga ikut turun. Siklus mesin pendingin dengan subcooling ditunjukkan pada Gambar 2.16.

Gambar 2.16. Siklus Mesin Pendingin Dengan Subcooling

Pada siklus p-h (tekanan-entalpi) diatas terlihat bahwa dengan proses subcooling, maka efek refrigerasi yang dihasilkan menjadi lebih besar. Siklus dengan proses subcooling menjadi (1 – 2 – 31 – 41).

29


BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Recommend Documents