Pompa kalor heat pump Siklus Kompresi Uap Standar

commit to user 16

2.2.2. Pompa kalor heat pump

Pompa kalor adalah mesin yang memindahkan panas dari satu lokasi atau sumber ke lokasi lainnya menggunakan kerja mekanis. Pompa kalor bisa disamakan dengan mesin kalor yang beroperasi dengan cara terbalik. Mesin kalor membuat energi mengalir dari lokasi yang lebih panas ke lokasi yang lebih dingin, menghasilkan fraksi dari proses tersebut sebagai kerja. Kebalikannya, pompa kalor membutuhkan kerja untuk memindahkan energi termal dari lokasi yang lebih dingin ke lokasi yang lebih panas. Gambar 2.12 Siklus dasar pompa kalor Pompa kalor memindahkan panas melalui suatu zat yang bersirkulasi yang disebut dengan refrigeran, yang melewati sebuah siklus penguapan evaporation dan pengembunan condensation. Sebuah kompresor yang memompa refrigeran berada diantara dua koil penukar kalor yaitu kondensor dan evaporator. Pada evaporator, refrigeran diuapkan pada tekanan rendah dan menyerap panas dari lingkungan. Refrigeran kemudian dikompresikan mengalir menuju kondensor, dimana refrigeran akan diembunkan pada tekanan tinggi. Pada umumnya pompa kalor bekerja berdasarkan siklus kompresi uap yang terdiri dari : evaporator, kompresor, kondensor, dan katup ekspansi. commit to user 17 Gambar 2.13 Komponen pompa kalor pada proses pemanasan Gambar 2.14 Komponen pompa kalor pada proses pendinginan

2.2.3. Siklus Kompresi Uap Standar

Pada siklus kompresi uap standar ini, refrigeran mengalami empat proses ideal, sesuai dengan gambar 2.15 di bawah ini : commit to user 18 Gambar 2.15 Siklus kompresi uap standar a Diagram alir proses, b Diagram tekanan-entalpi Training Manual, 2004 • Proses 1-2: refrigeran meninggalkan evaporator dalam wujud uap jenuh dengan temperatur dan tekanan rendah, kemudian oleh kompresor uap tersebut dinaikkan tekanannya menjadi uap dengan tekanan yang lebih tinggi tekanan kondensor. Kompresi ini diperlukan untuk menaikkan temperatur refrigeran, sehingga temperatur refrigeran di dalam kondensor lebih tinggi daripada temperatur lingkungannya. Dengan demikian perpindahan panas dapat terjadi dari refrigeran ke lingkungan. Proses kompresi ini berlangsung secara isentropik adiabatik dan reversibel. • Proses 2-3: setelah mengalami proses kompresi, refrigeran berada dalam fasa panas lanjut dengan tekanan dan temperatur tinggi. Untuk mengubah wujudnya menjadi cair, kalor harus dilepaskan ke lingkungan. Hal ini dilakukan pada penukar kalor yang disebut kondensor. Refrigeran mengalir melalui kondensor dan pada sisi lain dialirkan fluida pendingin udara atau air dengan temperatur lebih rendah daripada temperatur refrigeran. Oleh karena itu kalor akan berpindah dari refrigeran ke fluida pendingin dan sebagai akibatnya refrigeran mengalami penurunan temperatur dari kondisi uap panas lanjut menuju kondisi uap jenuh, selanjutnya mengembun menjadi wujud cair jenuh. Proses ini berlangsung secara reversibel pada tekanan konstan. • Proses 3-4: refrigeran, dalam wujud cair jenuh tingkat keadaan 3, gambar 4, mengalir melalui alat ekspansi. Refrigeran mengalami ekspansi pada entalpi commit to user 19 konstan dan berlangsung secara tak-reversibel. Selanjutnya refrigeran keluar dari katup ekspansi berwujud campuran uap-cair pada tekanan dan temperatur sama dengan tekanan serta temperatur evaporator. • Proses 4-1: refrigeran, dalam fasa campuran uap-cair, mengalir melalui sebuah penukar kalor yang disebut evaporator. Pada tekanan evaporator, titik didih refrigeran haruslah lebih rendah daripada temperatur lingkungan media kerja atau media yang didinginkan, sehingga dapat terjadi perpindahan panas dari media kerja ke dalam refrigeran. Kemudian refrigeran yang masih berwujud cair menguap di dalam evaporator dan selanjutnya refrigeran meninggalkan evaporator dalam fasa uap jenuh. Proses penguapan tersebut berlangsung secara reversibel pada tekanan konstan. Berikut ini adalah persamaan yang digunakan untuk menghitung unjuk kerja sistem pompa kalor standar : COP HP = . . 2.1 dimana: Q kond = kalor yang dilepas oleh kondensor kW W komp = daya kompresor kW = laju aliran massa refrigeran kgs h 1 = entalpi refrigeran yang keluar evaporator kJkg h 2 = entalpi refrigeran yang masuk kondensor kJkg h 3 = entalpi refrigeran yang keluar kondensor kJkg

2.2.4. Siklus Kompresi Uap Aktual