1 6 8
Gambar 9.5 Kondisi refrijeran pada saat beban evaporator minimum
9.4 Thermosatatic Expansion Valve
Katub ekspansi thermosattik adalah jenis katub yang paling banyak digunakan, karena efisiensinya tinggi dan mudah diadaptasikan
dengan berbagai aplikasi refrijerasi. Bila pada katub ekspansi otomatik pengaturannya berbasis pada tekanan evaporator, maka
kaub ekspansi thermostatik pengaturannya berbasis pada suhu gas panaslanjut di bagian keluaran evaporator selalu konstan untuk
memastikan refrijeran yang dihisap kompresor selalu dalam fasa gas. Karena sifatnya tersebut, katub ekspansi thermostatik sangat
tepat digunakan pada sistem refrijerasi yang mempunyai beban bervariasi. Gambar 9.6 memperlihatkan konstruksi katub ekspansi
thermostatik.
Di unduh dari : Bukupaket.com
1 6 9
Gambar 9.6 I lustrasi konstruksi katub ekspansi thermostatik Bagian utama katub ekspansi thermostatik adalah 1 katub
jarumdan dudukannya, 2 diafrahma, 3 remote bulb yang berisi refrijeran cair, dilengkapi dengan pipa kapiler yang langsung
terhubung ke diafrahma, dan 4 pegas yang dapat diatur tekanannya melalui sekrup pengatur tekanan. Seperti semua piranti
kontrol laju aliran refijeran lainnya, katub ekspansi thermostatik juga dilengkapi dengan filter dari kasa baja yang diletakkan di sisi
masukan katub.
Remote bulb dipasang pada sisi keluaran evaporator dicekam atau diklem kuat pada saluran outlet evaporator agar dapat mendeteksi
atau merespon langsung suhu refriejran yang mengalir pada sisi outlet evaporator. Walaupun dalam prakteknya ada sedikit
perbedaan antara suhu gas pada saluran suction di mana remote bulb dipasang dan suhu refrijeran saturasi yang ada di dalam
remote bulb, tetapi untuk hal ini dapat diabaikan. Sehingga dapat dianggap tekanan yang diberikan oleh refrijeran saturasi yang ada
di dalam remote bulb selalu berhubungan dengan suhu gas refrijeran yang ada di saluran outlet evaporator dimana remote bulb
dipasang.
Di unduh dari : Bukupaket.com
1 7 0
Gambar 9.7 Lokasi pemasangan remote bulb pada sisi outlet evaporator
Gambar 9.8 Detail contoh pemasangan remote bulb Kerja katub ekspansi thermostatik merupakan hasil interaksi tiga
jenis tekanan yang bekerja pad diafrahma, yaitu tekanan pegas dan tekanan evaporasi yang akan menekan diafrahma sehingga
cenderung menutup katub dan tekanan yang dihasilkan oleh refrijeran saturasi yang ada di dalam remote bulb bila refrijerannya
mengembang yang melawan tekanan pegas dan tekanan evaporasi, sehingga cenderung membuka katub. Gambar 9.9 memperlihatkan
gambar skema prinsip kerja katub ekspansi thermostatik.
Di unduh dari : Bukupaket.com
1 7 1
Gambar 9.9 I lustrasi prinsip kerja katub eksapnsi thermostatik Asumsikan refrijeran cair yang ada di evaporator menguap pada
suhu 4
o
C sehingga tekanan saturasi evaporasinya adalah 250 kPa. Asumsikan pula, tekanan yang diberikan oleh pegas adalah 60 kPa,
sehingga tekanan total yang diterima diafrahma adalah 150 + 60 = 310 kPa. Bila rugi tekanan diabaikan maka suhu dan tekanan
pada semua titik di evaporator adalah sama. Tetapi refrijeran yang berada setelah titik B hingga ke saluran outlet evaporator menguap
sehingga suhunya naik dan refrijeran saturasi berubah menjadi gas panaslanjut superheat vapor, pada tekanan saturasi 250 kPa.
Pada sisi ini suhu refrijeran naik 5K dari 4
o
C, menjadi 9
o
C. Refrijeran saturasi yang ada di dalam remote bulb akan merasakan langsung
perubahan suhu ini sehingga suhunya juga naik menjadi 9oC dan menghasilkan tekanan pada diafrahma sebesar 310 kPa yaitu
tekanan saturasi pada suhu 9
o
C. Karena kedua tekanan yang bekerja pada diafrahma mempunyai besaran yang sama, sehingga
bukaan katub jarumnya akan dipertahankan konstan. Selama suhu refrijeran gas pada sisi outlet evaporator tetap
konstan 9
o
C, atau derajad panaslanjut gas refrijeran tetap 5K, maka keseimbangan laju aliran refrijeran ke evaporator akan tetap
terjaga. Tetapi jika suhu gas panalanjut pada outlet evaporator turun lebih kecil dari 5K, maka tekanan yang dihasilkan oleh remote
bulb turun sehingga katub jarum sedikit menutup karena tekanan pegas dan tekanan evaporasinya menjadi lebih besar. Laju aliran
refrijeran agak tersendat, hingga akhirnya suhu gas panaslanjut pada sisi outlet evaporator naik kembali ke besaran 5K.
Di unduh dari : Bukupaket.com
1 7 2
Kebalikannya, jika suhu gas panalanjut pada outlet evaporator turun lebih besar dari 5K, maka tekanan yang dihasilkan oleh
remote bulb naik sehingga bukaan katub jarum menjadi lebih besar karena tekanan pegas dan tekanan evaporasinya menjadi lebih
kecil. Laju aliran refrijeran agak naik, hingga akhirnya suhu gas panaslanjut pada sisi outlet evaporator naik kembali ke besaran 5K.
Pengaturan tekanan pegas melalui baut pengatur sering disebut sebagai ’setting superheat’. Jika setting tekanan pegas dinaikkan,
akan menaikkan derajad panaslanjut, dan kebalikannya bila tekanan pegas diturunkan akan menurunkan derajad
panaslanjutnya. Biasanya besaran derajad panaslanjut setting superheat yang lazim dilakkan oleh pabrikan berkisar antara 4K
hingga 5K.
Gambar 9.10 Lokasi pemasangan remote bulb yang salah dan yang benar
Seperti telah dikemukakan di atas, karena adanya rugi tekanan pada pipa maka tekanan pada sisi masuk dan sisi keluar evaporator
tidak sama. Jika rugi tekanan yang timbul cukup besar, maka dapat berakibat pada setting superheat-nya. Untuk mengatasi hal ini
maka pada katub ekspansi thermostatik ditambah asesori yang disebut sebagai equalizer eksternal. Gambar 9.11 memperlihatkan
konstruksi katub ekspansi thermostatik yang dilengkapi dengan equalizer sedang gambar 9.12 memperlihatkan prinsip kerjanya.
Di unduh dari : Bukupaket.com
1 7 3
Gambar 9.12 Konstruksi katub ekspansi dengan equalizer eksternal
Gambar 9.12 Konstruksi katub ekspansi dengan equalizer eksternal Dari gambar 9.12 dapat dilihat bahwa tekanan pegas 51 kPa
ditambah dengan tekanan tekanan outlet evaporator 188 kPa. Tekanan total yang diberikan ke diafrahma adalah 188+ 51 = 239
kPa. Tekanan yang diberikan oleh remote bulb adalah 239 kPa. Keadaan seimbang ini akan terus dipertahankan selama derajad
panaslanjut refrijeran gas sebesar 5K.
Di unduh dari : Bukupaket.com
1 7 4
9.5 Pipa Kapiler
