Gambar 2.2.b Kompresor hermetik
Gambar 2.3 Kompresor open type
b. Kondensor
Kondensor adalah alat yang berfungsi sebagai tempat pengembunan atau kondensasi refrigeran. Dalam kondensor berlangsung dua proses yaitu proses
penurunan suhu refrigeran dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh dan proses berikutnya dari gas panas jenuh menuju ke cair jenuh. Proses pengembunan
refrigeran dari kondisi panas jenuh menuju ke cair jenuh berlangsung pada tekanan tetap. Saat kedua proses tersebut berlangsung, kondensor membuang
kalor dalam bentuk panas ke lingkungan sekitar. Jenis kondensor yang sering dipakai dalam kapasitas kecil adalah kondensor dengan bentuk jari-jari penguat,
pipa dengan plat besi dan pipa bersirip. Tiga jenis kondensor berdasarkan media pendinginnya, kondensor berpendinginan udara air cooled condenser,
kondensor berpendinginan air water cooled condenser serta kondensor berpendinginan udara dan air evaporative condenser. Umumnya kondensor yang
dipakai dalam mesin pindingin adalah kondensor pipa dengan jari-jari penguat, sedangkan untuk mesin AC menggunakan jenis pipa bersirip.
Gambar 2.4 Kondensor dengan jari-jari penguat
Gambar 2.5 Kondensor pipa bersirip
c. Pipa kapiler
Menurut Stocker dan Jones 1989, pipa kapiler merupakan salah satu alat ekspansi. Alat ini mempunyai dua kegunaan, yaitu menurunkan tekanan refrigeran
cair dan mengatur aliran refrigeran ke evaporator. Pipa kapiler umumnya mempunyai ukuran panjang 1 hingga 6 m, dengan diameter dalam 0,5 hingga 2
mm. Ketika refrigeran mengalir di dalam pipa kapiler terjadi pernurunan tekanan refrigeran dikarenakan adanya gesekan dengan bagian dalam pipa kapiler. Proses
penurunan tekanan refrigeran dalam pipa kapiler berlangsung pada entalpi konstan atau tetap. Pada saat refrigeran masuk dalam pipa kapiler, refrigeran dalam fase
cair penuh. Saat masuk ke dalam evaporator, refrigeran dalam fase cair dan gas. Jenis alat ekspansi lainnya yang dapat digunakan untuk menurunkan tekanan,
yaitu hand valve, AXV automatic expansion valve, TXV thermostatic expansion valve. Katup ekspansi jenis AXV dan TXV biasanya digunakan pada
unit mesin pendingin berkapasitas besar dan berkapasitas sedang.
Gambar 2.6 Pipa kapiler
Gambar 2.7 Hand valve
Gambar 2.8 Automatic expansion valve
Gambar 2.9 Thermostatic expansion valve
d. Evaporator
Evaporator merupakan tempat perubahan fase dari cair menjadi gas, atau dapat disebut juga sebagai tempat penguapan. Saat perubahan fase, diperlukan
energi kalor. Energi kalor tersebut diambil dari lingkungan evaporator yaitu berupa benda-benda yang ada di dalam evaporator mesin pendingin. Hal tersebut
terjadi karena temperatur refrigeran lebih rendah dari pada temperatur sekelilingnya, sehingga panas dapat mengalir ke refrigeran. Proses penguapan
refrigeran di evaporator berlangsung dalam tekanan tetap dan suhu tetap. Berbagai jenis evaporator yang sering digunakan pada mesin pendingin adalah jenis pipa
dengan sirip, pipa-pipa dengan jari-jari penguat dan pipa dengan plat. Gambar 2.10, Gambar 2.11 dan Gambar 2.12 menyajikan jenis-jenis evaporator tersebut.
Evaporator jenis pipa bersirip ditemui di kulkas dua pintu, evaporator jenis pipa bersirip dengan jari-jari penguat ditemui di freezer, dan evaporator jenis pipa
dengan plat ditemui di kulkas satu pintu.
Gambar 2.10 Evaporator dengan sirip
Gambar 2.11 Evaporator pipa-pipa Gambar 2.12 Evaporator plat
e. Filter
Filter adalah alat yang berguna untuk menyaring kotoran yang terbawa saat proses sirkulasi refrigeran. Dengan adanya filter, refrigeran yang membawa
kotoran akan tersaring dan kemudian refrigeran yang telah melewati filter menjadi lebih bersih sehingga proses sirkulasi refrigeran dapat berlangsung dengan
maksimal. Selain itu jika tidak ada filter, kotoran akan masuk ke dalam pipa kapiler dan dapat membuat pipa kalor menjadi tersumbat dan menyebabkan
sistem menjadi tidak bekerja. Oleh sebab itu filter di tempatkan sebelum pipa kapiler.
Gambar 2.13 Jenis-jenis filter
f. Kipas
Kipas ini terdiri dari motor listrik dan baling-baling. Kipas ini berfungsi untuk menghembuskan udara ke arah kondensor. Udara yang dihembuskan oleh
kipas akan mempercepat proses perpindahan kalor dari kondensor menuju lingkungan. Gambar 2.14 menyajikan kipas yang dipergunakan di dalam
penelitian ini.
Gambar 2.14 Kipas
Komponen utama dari sistem pencurah air antara lain adalah pipa PVC, pompa air, kipas angin, kotak penampungan air dan kran pipa PVC.
a. Pipa PVC
b. Pompa air
c. Kipas angin
d. Kotak penampungan air
e. Kran pipa PVC
2.1.3 Siklus Kompresi Uap
Siklus kompresi uap merupakan sistem refrigerasi yang menggunakan refrigeran sebagai media kerjanya. Dalam siklus ini, refrigeran dikompresikan
sehingga mengalami kondensasi dan berubah menjadi bentuk cair. Kemudian diuapkan kembali pada suhu rendah dengan menurunkan tekanan pada refrigeran.
Uap yang dihasilkan dari proses kompresi, berada pada fase uap kering atau biasa disebut kompresi kering dan pada fase campuran uap-cair atau biasa disebut
kompresi basah. Kompresi basah ini biasanya dihindari, karena bisa menimbulkan kerusakan pada kompresor.
Gambar 2.15 Rangkaian komponen siklus kompresi uap
Q
out
W
in
Q
in
1 2
3
4
Gambar 2.16 Siklus kompresi uap pada diagram P-h
Gambar 2.17 Siklus kompresi uap pada diagram T-s
Proses dari siklus kompresi uap adalah sebagai berikut : a.
Proses kompresi proses 1 – 2 Proses kompresi ini dilakukan oleh kompresor terjadi pada tahap 1 – 2 dari
Gambar 2.16 dan Gambar 2.17. Kondisi awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah gas panas lanjut bertekanan rendah. Setelah mengalami
kompresi, refrigeran akan menjadi gas panas lanjut bertekanan tinggi. Proses berlangsung secara isentropik. Temperatur ke luar kompresor akan meningkat.
b. Proses penurunan suhu gas panas lanjut menjadi gas jenuh proses 2 – 2a
Proses pendinginan dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi pada tahap 2 – 2a dari Gambar 2.16 dan Gambar 2.17. Proses ini juga biasa disebut
desuper heating, refrigeran mengalami penurunan suhu pada tekanan tetap. Hal ini disebabkan adanya kalor yang mengalir ke lingkungan karena suhu refrigeran
lebih tinggi dari suhu lingkungan. c.
Proses kondensasi proses 2a – 2b Proses kondensasi terjadi pada tahap 2a – 2b dari Gambar 2.16 dan
Gambar 2.17. 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 proses 2b – 3
Proses pendinginan lanjut terjadi pada tahap 2b – 3 dari Gambar 2.16 dan Gambar 2.17. Proses pendinginan lanjut merupakan proses penurunan suhu
refrigeran dari keadaan refrigeran cair. Proses ini berlangsung pada tekanan konstan. Proses ini diperlukan agar kondisi refrigeran yang keluar dari kondensor
benar – benar berada dalam fase cair. e.
Proses penurunan tekanan proses 3 – 4 Proses penurunan tekanan terjadi pada tahap 3 – 4 dari Gambar 2.16 dan
Gambar 2.17. Dalam fasa cair mengalir menuju ke komponen pipa kapiler dan mengalami penurunan tekanan dan suhu. Sehingga suhu dari refrigeran lebih
rendah dari temperatur lingkungan. Pada tahap ini fasa berubah dari cair menjadi
fase campuran cair dan gas. f.
Proses penguapan proses 4 – 4a Proses evaporasi terjadi pada tahap 4 – 4a dari Gambar 2.16 dan Gambar
2.17. Dalam fasa campuran cair dan gas, refrigeran yang mengalir ke evaporator memiliki tekanan dan temperatur rendah sehingga ketika menerima kalor dari
lingkungan, akan mengubah seluruh fasa fluida refriegeran menjadi gas jenuh. g.
Proses pemanasan lanjut proses 4a – 1 Proses pemanasan lanjut terjadi pada tahap 4a – 1 dari Gambar 2.15 dan
Gambar 2.16. Proses ini merupakan proses dimana uap refrigeran yang meninggalkan evaporator akan mengalami pemanasan lanjut sebelum memasuki
kompresor. Pemanasan lanjut tersebut dapat disebabkan oleh jenis pengendali katup cekik yang digunakan, dimana penyerapan panas dapat terjadi pada jalur
antara evaporator dan kompresor.
2.1.4 Perhitungan-perhitungan pada Siklus Kompresi Uap
Diagram tekanan-entalpi siklus kompresi uap dapat digunakan untuk menganalisa unjuk kerja mesin kompresi uap yang meliputi kerja kompresor,
energi yang dilepas kondensor, energi yang diserap evaporator, COPaktual, COPideal, efisiensi dan laju aliran massa refrigeran.
a. Kerja kompresor W
in
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi pada diagram P-h titik 1-2 di Gambar 2.16 dapat dihitung menggunakan
Persamaan 2.3.
kg ,kJ
h h
W
in 1
2
− =
2.3
Pada persamaan ini ѡ adalah kerja kompresor persatuan massa refrigeran kJkg,
ℎ
1
adalah nilai entalpi refrigeran saat masuk kompresor kJkg dan ℎ
2
adalah nilai entalpi refrigeran saat keluar kompresor kJkg.
b. Energi kalor yang dilepaskan oleh kondensor Q
out
Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepaskan oleh kondensor merupakan perubahan entalpi pada titik 2 ke 3 lihat Gambar 2.16, perubahan
tersebut dapat dihitung dengan Persamaan 2.4.
kg kJ
h h
Q
out
,
3 2
− =
2.4 Pada persamaan ini Q
out
adalah energi kalor yang dilepaskan kondensor persatuan massa refrigeran kJkg,
ℎ
2
adalah nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor kJkg dan
ℎ
3
adalah nilai entalpi refrigeran keluar kondensor atau masuk pipa kapiler kJkg.
c. Energi kalor yang diserap oleh evaporator Q
in
Energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi pada titik 4 ke 1 lihat Gambar 2.16, perubahan
entalpi tersebut dapat dihitung dengan Persamaan 2.5.
kg kJ
h h
Q
in
,
4 1
− =
2.5 Pada persamaan ini Q
in
adalah energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran kJkg,
ℎ
1
adalah nilai entalpi refrigeran saat keluar evaporator atau sama dengan nilai entalpi pada saat masuk kompresor kJkg dan
ℎ
4
adalah nilai entalpi refrigeran saat masuk evaporator atau sama dengan nilai entalpi saat
keluar dari pipa kapiler. Karena proses pada pipa kapiler berlangsung pada entalpi yang tetap maka nilai
ℎ
4
= ℎ
3
kJkg.
