Katup Ekspansi, Evaporator, Komponen Utama Siklus Kompresi Uap

Sumber, ASHRAE Inc., 2008. ASHRAE Handbook – HVAC Systems and Equipment. SI Edition. Atlanta.

2.6.1.3. Katup Ekspansi,

Komponen utama yang lain untuk mesin refrigerasi adalah katup ekspansi. Katup ekspansi ini dipergunakan untuk menurunkan tekanan dan untuk mengekspansikan secara adiabatik cairan yang bertekan dan bertemperatur tinggi sampai mencapai tingkat tekanan dan temperatur rendah, atau mengekspansikan refrigeran cair dari tekanan kondensasi ke tekanan evaporasi, refrigeran cair diinjeksikan keluar melalui oriffice, refrigeran segera berubah menjadi kabut yang tekanan dan temperaturnya rendah. Selain itu, katup ekspansi juga sebagai alat kontrol refrigerasi yang berfungsi : 1. Mengatur jumlah refrigeran yang mengalir dari pipa cair menuju evaporator sesuai dengan laju penguapan pada evaporator. 2. Mempertahankan perbedaan tekanan antara kondensor dan evaporator agar penguapan pada evaporator berlangsung pada tekanan kerjanya.

2.6.1.4. Evaporator,

Evaporator berfungsi melakukan perpindahan kalor dari ruangan yang didinginkan ke refrigeran yang mengalir di dalamnya melalui permukaan dindingnya. Pada diagaram P – h dari siklus kompresi uap sederhana, evaporator mempunyai tugas merealisasikan garis 1–4. Setelah refrigeran turun dari kondensor melalui katup ekspansi masuk ke evaporator dan di uapkan, kemudian dikrim ke kompresor. Pada prinsipnya evaporator hampir sama dengan kondensor, yaitu sama – sama APK yang fungsinya mengubah fasa refrigeran. Bedanya, jika pada kondensor refrigeran berubah dari uap menjadi cair, maka pada evaporator berubah dari cair menjadi uap. Berdasarkan model perpindahan panasnya, evaporator dapat dibagi menjadi dua jenis yaitu :

1. Natural Convention

Universitas Sumatera Utara Pada evaporator natural convention, fluida pendingin dibiarkan mengalir sendiri karena adanya perbedaan massa jenis, umumnya evaporator ditempatkan di tempat yang lebih tinggi. Fluida yang bersentuhan dengan evaporator akan turn suhunya dan massa jenisnya akan naik, sebagai akibatnya fluida ini akan turun dan mendesak fluida dibawahnya untuk bersirkulasi. Sistem ini hanya mampu pada refrigerasi dengan kapasitas – kapasitas kecil seperti kulkas.

2. Forced convention

Evaporator ini menggunakan blower untuk memaksa terjadinya aliran udara sehingga terjadi konveksi dengan laju perpindahan panas yang lebih baik.

2.6.1.5. Refrigran

Refrigerant adalah fluida kerja utama pada suatu siklus refrigerasi yang bertugas menyerap panas pada temperatur dan tekanan rendah dan membuang panas pada temperatur dan tekanan tinggi. Umumnya refrigerant mengalami perubahan fasa dalam satu siklus.

2.6.1.6 Pengelompokan Refrigran

Refrigeran dirancang untuk ditempatkan didalam siklus tertutup atau tidak bercampur dengan udara luar. Tetapi, jika ada kebocoran karena sesuatu hal yang tidak diinginkan, maka refrigerant akan keluar dari system dan bisa saja terhirup manusia. Untuk menghindari hal-hal yang tidak diinginkan maka refrigerant harus dikategorikan aman atau tidak aman. Ada dua faktor yang digunakan untuk mengklassifikasikan refrigerant berdasarkan keamanan, yaitu bersifat racun toxicity dan bersifat mudah terbakar flammability. Berdasarkan toxicity, refrigerants dapat dibagi dua kelas, yaitu kelas A bersifat tidak beracun pada konsentrasi yang ditetapkan dan kelas B jika bersifat racun. Batas yang digunakan untuk mendefinisikan sifat racun atau tidak adalah sebagai berikut. Refrigerant dikategorikan tipe A jika pekerja tidak mengalami gejala keracunan meskipun bekerja lebih dari 8 jamhari 40 jamminggu di lingkungan yang mengandung konsentrasi refrigerant sama atau kurang dari 400 ppm part per million by mass. Sementara kategori B adalah sebaliknya. Universitas Sumatera Utara Berdasarkan flammability, refrigerant dibagi atas 3 kelas, kelas 1, kelas 2, dan kelas 3. Yang disebut kelas 1 jika tidak terbakar jika diuji pada tekanan 1 atm 101 kPa temperature 18,3°C. Kelas 2 jika menunjukkan keterbakaran yang rendah saat konsentrasinya lebih dari 0,1 kgm 3 pada 1 atm 21.1°C atau kalor pembakarannya kurang dari 19 MJkg. Kelas 3 sangat mudah terbakar. Refrigeran ini akan terbakar jika konsentrasinya kurang dari 0,1 kg kgm 3 atau kalor pembakarannya lebih dari 19 MJkg. Berdasarkan defenisi ini, sesuai standard 34-1997, refrigerants diklasifikasikan menjadi 6 kategori, yaitu: sumber :Refrigerasi dan Pengkondisian Udara, Edisi II, W.F. Stoecker . 1. A1: Sifat racun rendah dan tidak terbakar 2. A2: Sifat racun rendah dan sifat terbakar rendah 3. A3: Sifat racun rendah dan mudah terbakar 4. B1: Sifat racun lebih tinggi dan tidak terbakar 5. B2: Sifat racun lebih tinggi dan sifat terbakar rendah 6. B3: Sifat racun lebih tinggi dan mudah terbakar Tabel 2. 3. Pembagian Refrigeran berdasarkan keamanan Refrigerant number Chemical Formula Safety group Old New 10 CCl 4 2 B1 11 CCl 3 F 1 A1 12 CCl 2 F 2 1 A1 13 CClF 3 1 A1 13B1 CBrF 3 1 A1 14 CF 4 1 A1 21 CHCl 2 F 2 B1 22 CHClF 2 1 A1 Universitas Sumatera Utara 23 CHF 3 A1 30 CH 2 CL 2 2 B2 32 CH 2 F 2 A2 40 CH 3 Cl 2 B2 50 CH 4 3a A3 113 CCl 2 FCClF 2 1 A1 114 CClF 2 CClF 2 1 A1 115 CClF 2 CF 3 1 A1 116 CF 3 CF 3 A1 123 CHCl 2 CF 3 B1 124 CHClFCF 3 A1 125 CHF 2 CF 3 A1 134a CF 3 CH 2 F A1 142b CClF 2 CH 3 3b A2 143a CF 3 CH 3 A2 152a CHF 2 CH 3 3b A2 170 CH 3 CH 3 3a A3 218 CF 3 CF 2 CF 3 A1 Sumber, ASHRAE Inc., 2008. ASHRAE Handbook – HVAC Systems and Equipment. SI Edition. Atlanta. 2.6.1.7 Persyaratan Refrigeran Beberapa persyaratan dari penggunaan refrigerant adalah sebagai berikut:

a. Tekanan Evaporasi dan Tekanan Kondensasi

Tekanan evaporasi refrigerant sebaiknya lebih tinggi dari atmosfer. Hal ini menjaga agar udara luar tidak masuk ke siklus jika terjadi kebocoran minor. Tekanan kondensasi refrigerant sebaiknya tidak terlalu tinggi. Tekanan yang Universitas Sumatera Utara tinggi pada kondensor akan membuat kerja kompressor lebih tinggi dan kondensor harus dirancang untuk tahan pada tekanan tinggi, hal ini akan menambah biaya.

b. Sifat ketercampuran dengan pelumas oil miscibility

Refrigerant yang baik jika dapat bercampur dengan oli dan membantu melumasi kompressor. Oli sebaiknya kembali ke compressor dari kondensor, evaporator, dan part lainnya. Refrigerant yang tidak baik justru melemahkan sifat pelumas dan membentuk semacam lapisan kerak yang melemahkan laju perpindahan panas. Sifat seperti ini harus dihindari.

c. Tidak mudah bereaksi Inertness

Refrigerant yang bersifat inert tidak bereaksi dengan material lainnya untuk menghindari korosi, erosi, dan kerusakan lainnya.

d. Mudah dideteksi kebocorannya Leakage Detection

Kebocoran refrigerant sebaiknya mudah di deteksi, jika tidak akan mengurangi performansinya. Umumnya refrigerant tidak berwarna colorless dan tidak berbau odorless. Metode deteksi kebocoran refrigerant: a. Halide torch, jika udara mengalir di atas permukaan tembaga yang dipanasi dengan api methyl alcohol, uap dari refrigerant akan berdekomposisi dan mangubah warna api. Lidah api menjadi hijau pada kebocoran kecil, dan mengecil dan kemerahan pada kebocoran besar. b. Electronic detector, caranya dengan melepaskan arus pada inonisasi refrigerant yang telah terdekomposisi. Tetapi tidak dapat digunakan untuk jika udara mengandung zat yang mudah terbakar. c. Bubble method, campuran sabun yang mudah menggelembung dioleskan pada bagian yang diduga bocor. Jika terjadi gelembung, berarti terjadi kebocoran. Universitas Sumatera Utara d. ODP, singkatan dari Ozone Depletion Potential, potensi penipisan lapisan ozon. Faktor yang dijadikan pembanding adalah kemampuan CFC-11 R-11 merusak lapisan ozon. Jika suatu refrigerant X mempunyai 6 ODP, artinya refrigerant itu mempunyai kemampuan 6 kali R-11 dalam merusak ozon. e. GWP adalah global warming potential, ada dua jenis angka indeks yang biasa digunakan untuk menyatakan potensi peningkatan suhu bumi. Pertama HGWP halocarbon global warming potential yaitu perbandingan potensi pemanasan global suatu refrigerant dibandingkan dengan R-11. GWP yang menggunakan CO2 sebagai acuan. Sebagai contoh perhitungan 1 lb R-22 mempunyai efek pemanasan global yang sama dengan 4100 lb gas CO2 pada 20 tahun pertama dilepas ke atmosfer. Dan turun menjadi 1500 lb CO2 setelah 100 tahun.

2.7. Pengering Pompa Kalor

Prinsip kerja dari mesin pengering pakan ternak adalah Melalui skema siklus refrigrasi kompresi uap, panas yang dikeluarkan oleh kondensor beserta udara keluaran evaporator yang mempunyai RH rendah dialirkan ke saluran pengeringan dan dimanfaatkan untuk mengeringkan pakan ternak. Udara panas dari kondensor dialirkan ke saluran pengeringan. Proses pengeringan terjadi pada saat pakan ternak dimasukkan kedalam saluran pengering berbentuk balok lalu dilakukan pengujian selama 5 menit sekali dalam sekali percobaan, lalu pakan ternak diambil dan ditimbang dalam setiap kali percobaan sampai pakan ternak dalam keadaan cukup kering. 2.7.1.Kinerja Alat Pengering Kinerja alat pengering salah satunya dapat ditentukan dari efisiensi pengeringan. Efisiensi pengeringan merupakan perbandingan antara energi yang digunakan untuk menguapkan kandungan air bahan dengan energi untuk memanaskan udara pengering. Efisiensi pengeringan biasanya dinyatakan dalam persen. Semakin tinggi nilai efisiensi pengeringan maka alat pengering tersebut semakin baik.

2.7.2. Kadar Air