Komponen utama AC mobil

11 kalor. Energi kalor diambil dari lingkungan evaporator. Untuk AC mobil, energi kalor diambil dari beban pendinginan di ruangan kabin mobil. Proses penguapan freon di evaporator berlangsung pada tekanan dan suhu tetap. Jenis evaporator yang banyak digunakan pada AC mobil adalah pipa bersirip. Gambar 2.8 Evaporator pipa bersirip Sumber : http:www.carid.comauto7ac-evaporator-core.html d. Katup Ekspansi Katup ekspansi adalah salah satu alat ekspansi. Katup ekspansi ini mempunyai dua kegunaan yaitu untuk menurunkan tekanan refrigeran dan untuk mengatur aliran refigeran ke evaporator. Katup ekspansi merupakan suatu pipa dan katup yang mempunyai diameter yang paling kecil jika dibandingkan dengan pipa ‐pipa lainnya. Penurunan tekanan refrigeran dikarenakan adanya gesekan dengan bagian dalam katup ekspansi. Proses penurunan tekanan dalam katup ekspansi diasumsikan berlangsung pada entalpi konstan atau sering disebut isoenthalpy proses yang ideal . Pada saat refrigeran masuk ke dalam katup ekspansi, refrigeran berada dalam fase cair penuh,tetapi ketika masuk evaporator fase refrigeran berupa campuran fase cair dan gas. 12 Gambar 2.9 Katup Ekspansi Sumber : http:www.asia.ruenProductInfo931301.html Komponen tambahan mesin AC mobil meliputi kipas kondensor, receiver drier, blowerfan, dan kopling magnet. a. Kipas kondensor Kipas kondensor adalah alat yang digunakan untuk membantu kondensor melepas kalor ke lingkungan sekitar. Gambar 2.10 Kipas kondensor b. Receiver drier Receiver drier merupakan tabung penyimpan refrigerant cair, berisikan fiber dan desiccant bahan pengering untuk menyaring benda-benda asing dan uap air yang terikat pada sirkulasi refrigeran. Filter receiver drier menerima cairan refrigeran bertekanan tinggi dari kondensor dan mengalirkan ke katup ekspansi katup ekspansi. Filter Reciever drier mempunyai 3 fungsi yaitu : 13 menyimpan refigeran, menyaring benda-benda asing dan uap air dan memisahkan gelembung gas dengan cairan refrigerant sebelum dimasukkan ke katup ekspansi. Receiver drier dilengkapi dengan filter, desiccant, sight glass dan fusible plug. Filter berfungsi membersihkan kotoran yang ada dalam refrigeran. Jika refrigeran kotor akan menyebabkan karat pada komponen-komponen pada sistem AC. Desiccant berfungsi untuk mencegah terjadinya pembekuan kotoran di dalam lubang katup ekspansi dan evaporator. Kotoran yang membeku tersebut menghambat aliran refrigeran, fusible plug berfungsi sebagai alat sebagai alat pengaman .Jika kondensor rusak atau beban pendinginan berlebihan, maka tekanan akan merusak komponen, dalam keadaan ini solderan khusus pada fusible plug meleleh sehingga refrigeran dapat keluar. Dengan demikian, komponen tidak rusak dan solderan khusus tersebut meleleh pada suhu 95 C sampai dengan 100 C. Gambar 2.11 Receiver Drier Sumber : http:www.autoatlanta.comporsche- partsaccessories.php?sec=Bodymodel=944201982-85subsec=AC- and-Climate-Control c. Blowerfan Blowerfan adalah alat untuk menghembuskan udara dingin dari evaporator ke ruangan cabin mobil. 14 Gambar 2.12 Blowerfan Evaporator d. Kopling Magnet Kopling magnet adalah alat yang berfungsi menghubungkan dan memutus kompresor dengan motor penggeraknya. Cara kerja kopling magnet : bila sakelar dihubungkan, magnet listrik akan menarik plat penekan sampai berhubungan dengan roda pulley dan poros kompresor terputar. Pada waktu sakelar diputuskan pegas plat pengembali akan menarik plat penekan sehingga putaran motor penggerak terputus dari poros kompresor putaran mesin hanya memutar puli saja. Gambar 2.13 Kopling Magnet Sumber : http :m- edukasi.kemdikbud.go.idonline2008sistemackomponen.html 15

1.1.2.1 Siklus kompresi uap

Dari sekian banyak sistem mesin refigerasi yang ada, jika kita lihat sistem refigerasi siklus kompresi uap yang paling banyak digunakan pada mesin AC mobil. Sistem refigerasi siklus kompresi uap ini memiliki empat komponen utamna yakni, kompresor, kondensor, katup ekspansi, evaporator. Gambar 2.14 Skema siklus kompresi uap Proses skema alir siklus kompresi uap gambar 2.14 diagram: Panas dari lingkungan akan menguapkan refrigeran. Kemudian uap refrigeran akan dikompres oleh kompresor hingga mencapai tekanan kondensor, dalam kondensor uap refrigeran dikondensasikan dengan cara membuang panas dari uap refrigeran ke lingkungannya. Kemudian refrigeran akan kembali di teruskan ke dalam evaporator. Dalam diagram P-h siklus kompresi uap ideal dapat dilihat dalam gambar 2.14 16 Gambar 2.15 Siklus kompresi uap diagram P-h Gambar 2.16 Siklus kompresi uap pada diagram T-s. Siklus kompresi uap pada Gambar 2.15, Gambar 2.16 tersusun dari beberapa tahapan sebagai berikut : proses kompresi, proses pendinginan dengan penurunan suhu, proses kondensasi, proses pendinginan lanjut, proses ekspansi proses penurunan tekanan, evaporasi, dan proses pemanasan lanjut. Proses yang terjadi pada siklus refrigerasi kompresi uap :

a. Proses kompresi 1-2

Proses kompresi terjadi pada tahap 1-2 dari Gambar 2.15 dan Gambar 2.16. Refrigeran dalam bentuk uap panas lanjut masuk ke kompresor, kerja atau usaha 17 yang diberikan pada refrigeran akan menyebabkan kenaikan pada tekanan sehingga temperatur refrigeran akan lebih tinggi dari temperatur lingkungan refrigeran mengalami fasa superheated gas panas lanjut.

b. Proses pendinginan suhu gas panas lanjut 2-2a

Proses pendingin dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi pada tahap 2-2a dari Gambar 2.15 dan Gambar 2.16. Refrigeran mengalami penurunan suhu pada tekanan tetap. Hal ini disebabkan adanya kalor yang mengalir ke lingkungan, karena suhu refigeran lebih tinggi dari suhu lingkungan.

c. Proses kondensasi 2a-2b

Proses kondensasi terjadi pada tahap 2a-2b dari Gambar 2.15 dan Gambar 2.16. Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh. Proses berlangsung pada suhu dan tekanan tetap. Pada proses ini terjadi aliran kalor dari kondensor ke lingkungan karena suhu kondensor lebih tinggi dari suhu udara lingkungan.

d. Proses pendinginan lanjut 2b-3

Proses pendinginan lanjut terjadi pada tahap 2b-3 dari Gambar 2.15 dan Gambar 2.16. Pada proses pendinginan lanjut terjadi proses penurunan suhu refrigeran dari keadaan cair jenuh ke refrigeran cair. Proses ini berlangsung pada tekanan konstan. Proses ini di perlukan agar kondisi refrigeran keluar kondensor benar- benar dalam fase cair.

e. Proses penurunan tekanan 3-4

Proses penurunan tekanan terjadi pada tahap 3-4 dari Gambar 2.1 dan Gambar 2.16. Dalam fasa cair refrigeran mengalir menuju ke katup ekspansi dan mengalami proses penurunan tekanan dan penurunan suhu. Sehingga suhu refrigeran lebih rendah dari temperatur lingkungan. Pada tahap ini fasa refrigeran berubah dari fase cair menjadi fase campuran : cair dan gas.

f. Proses evaporasi 4-4a

18 Proses evaporasi terjadi pada tahap 4-4a dari Gambar 2.15 dan Gambar 2.16. Refrigeran dalam fasa campuran cair dan gas mengalir ke evaporator dan kemudian menerima kalor dari lingkungan yang akan di dinginkan sehingga fasa dari refrigeran berubah seluruhnya menjadi gas jenuh. Proses berlangsung pada tekanan yang tetap, demikian juga berlangsung pada suhu yang tetap.

g. Proses pemanasan lanjut 4a-1

Proses pemanasan lanjut terjadi pada tahap 4a-1 dari Gambar 2.15 dan Gambar 2.16. Pada saat refrigeran meninggalkan evaporator refrigeran kemudian mengalami proses pemanasan lanjut. Dengan adanya proses pemanasan lanjut fase refrigeran berubah dari fase gas jenuh menjadi gas panas lanjut. Dengan demikian refrigeran sebelum masuk kompresor benar – benar dalam fase gas. Proses berlangsung pada tekanan konstan.

2.1.2.3 Rumus-Rumus Perhitungan Karakteristik Untuk Mesin Pendingin

Dalam analisa unjuk kerja mesin AC mobil yang meliputi : kerja kompresor, kalor yang dilepas kondensor dalam persatuan massa refrigeran, kalor yang serap evaporator dalam persatuan massa refrigerant, COP aktual , COP ideal , efisiensi dan laju aliran massa dihitung dengan mempergunakan persamaan – persamaan yang data – datanya diperoleh dari p-h diagram. Persamaan perhitungan tersebut sebagai berikut: a. Kerja kompresor Besarnya kerja kompresor dapat dihitung dengan Persamaan 2.1 2.1 Pada Persamaan 2.1 : kerja kompresor persatuan massa refrigeran : enthalpy saat masuk kompresor : enthalpy saat keluar kompresor b. Kalor yang di lepas kondensor Kalor yang dilepas kondensor dapat di hitung dengan Persamaan 2.2 19 2.2 Pada Persamaan 2.2 : kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran : enthalpy saat keluar kondensor : enthalpy saat keluar kondensor c. Kalor yang diserap evaporator Kalor yang diserap evaporator dapat di hitung dengan Persamaan 2.3 2.3 Pada Persamaan 2.3 : kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran : enthalpy saat keluar evaporator : enthalpy saat masuk evaporator d. Coefficient Of Performance COP aktual COP dipergunakan untuk menyatakan perfomance unjuk kerja dari siklus refrigerasi. Semakin tinggi COP yang dimiliki oleh suatu mesin pendingin maka akan semakin baik mesin pendingin tersebut. COP tidak mempunyai satuan karena merupakan perbandingan antara dampak refrigerasi dengan kerja kompresor dinyatakan dalam Persamaan 2.4 2.4 e. COP ideal Coefficient Of Performance. Besarnya koefisien yang menyatakan performance dalam posisi ideal pada siklus kompresi uap standar dapat di hitung dengan persamaan 2.5 COP ideal : 2.5 Pada Persamaan 2.5 COP ideal : koefisien prestasi maksimum AC mobill T e : suhu evaporator T c : suhu kondensor 20 f. Efisiensi AC mobil Besarnya efisiensi Mesin AC mobil dapat di hitung dengan menggunakan Persamaan 2.6 Efisiensi : 2.6 Pada Persamaan 2.6 COP ideal : koefisien prestasi maksimum AC mobil COP aktual : koefisien prestasi AC mobil g. Laju aliran massa Laju aliran massa refrigerant dapat di hitung dengan Persamaan 2.7 ṁ : = 2.7 Pada Persamaan 2.7 ṁ : laju aliran massa refrigeran V : voltase kompresor v I : Arus kompresor ampere : Daya kompresor Dengan bantuan p-h diagram maka dapat diketahui nilai enthalpy dari setiap prosesnya. P-h diagram yang dipakai tergantung pada refrigeran yang dipakai. Pada penelitian ini digunakan p-h diagram untuk refrigeran 134a. p-h diagram untuk R134a dapat dilihat pada Gambar 2.17.