BAB II TIJAUAN PUSTAKA
2.1 Sistem Refrigerasi 2.1.1
Pendahuluan
Refrigerasi merupakan suatu proses penarikan kalor dari suatu bendaruangan ke lingkungan sehingga temperatur bendaruangan tersebut lebih
rendah dari temperatur lingkungannya. Kinerja mesin refrigerasi kompresi uap ditentukan oleh beberapa parameter, diantaranya adalah kapasitas pendinginan
kapasitas pemanasan,daya kompresi, koefisien kinerja dan faktor kinerja.Sesuai dengan konsep kekekalan energi, panas tidak dapat dimusnahkan tetapi dapat
dipindahkan.Sehingga refrigerasi selalu berhubungan dengan proses-proses aliran panas dan perpindahan panas.
Pada dasarnya sistem refrigerasi dibagi menjadi dua, yaitu: 1.
Sistem refrigerasi mekanik Sistem refrigerasi ini menggunakan mesin-mesin penggerak atau dan alat
mekanik lain dalam menjalankan siklusnya. Yang termasuk dalam sistem refrigerasi mekanik di antaranya adalah:
a. Siklus Kompresi Uap SKU
b. Refrigerasi siklus udara
c. Kriogenikrefrigerasi temperatur ultra rendah
d. Siklus sterling
Universitas Sumatera Utara
2. Sistem refrigerasi non mekanik
Berbeda dengan sistem refrigerasi mekanik, sistem ini tidak memerlukan mesin-mesin penggerak seperti kompresor dalam menjalankan siklusnya. Yang
termasuk dalam sistem refrigerasi non mekanik di antaranya: a.
Refrigerasi termoelektrik b.
Refrigerasi siklus absorbsi c.
Refrigerasi steam jet d.
Refrigerasi magnetic dan Heat pipe Dewasa ini, penerapan siklus-siklus refrigerasi hampir meliputi seluruh
aspek kehidupan kita sehari-hari.Industri refrigerasi dan tata udara telah berkembang sangat pesat dan sangat variatif, demi memenuhi kebutuhan pasar
yang sangat bervariasi.
2.1.2 Siklus Kompresi Uap
Dari sekian banyak jenis-jenis sistem refigerasi, namun yang paling umum digunakan adalah refrigerasi dengan sistem kompresi uap.Komponen utama dari
sebuah siklus kompresi uap adalah kompresor, evaporator, kondensor dan katup expansi.
Kondensor Kompresor
Evaporator Katup expansi
1 2
3
4
Gambar 2.1 Skema siklus kompresi uap Himsar Ambarita, 2010
Universitas Sumatera Utara
Pada siklus kompresi uap, di evaporator refrigeran akan ‘menghisap’ panas dari lingkungan sehingga panas tersebut 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 berikut ini.
Gambar 2.2 Diagram P – h siklus kompresi uap ideal Himsar Ambarita, 2010
Proses-proses yang terjadi pada siklus kompresi uap seperti pada gambar 2.2 diatas adalah sebagai berikut:
a. Proses kompresi 1-2
Proses ini dilakukan oleh kompresor dan berlangsung secara isentropik adiabatik. Kondisi awal refrigeranpada saat masuk ke dalam kompresor adalah
Universitas Sumatera Utara
uap jenuh bertekanan rendah, setelah mengalami kompresi refrigeranakan menjadi uap bertekanan tinggi. Karena proses ini berlangsung secara isentropik, maka
temperatur ke luar kompresor pun meningkat. Besarnya kerja kompresi per satuan massa refrigeran dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:
q
w
= h
1
– h
2
1
dimana : q
w
= besarnya kerja kompresor kJkg h
1
= entalpi refrigeran saat masuk kompresor kJkg h
2
= entalpi refrigeran saat keluar kompresor kJkg b.
Proses kondensasi 2-3 Proses ini berlangsung didalam kondensor. Refrigeran yang bertekanan
tinggi dan bertemperatur tinggi yang berasal dari kompresor akan membuang kalor sehingga fasanya berubah menjadi cair. Hal ini berarti bahwa di dalam
kondensor terjadi pertukaran kalor antara refrigeran dengan lingkungannya udara, sehingga panas berpindah dari refrigeran ke udara pendingin yang
menyebabkan uap refrigeran mengembun menjadi cair. Besar panas per satuan massa refrigeran yang dilepaskan di kondensor dinyatakan sebagai:
q
c
= h
2
– h
3
2
dimana : q
c
= besarnya panas dilepas di kondensor kJkg h
1
= entalpi refrigeran saat masuk kondensor kJkg h
2
= entalpi refrigeran saat keluar kondensor kJkg c.
Proses expansi 3-4
Universitas Sumatera Utara
Proses expansi ini berlangsung secara isoentalpi. Hal ini berarti tidak terjadi perubahan entalpi tetapi terjadi drop tekanan dan penurunan temperatur, atau
dapat dituliskan dengan:
h
3
= h
4
3
Proses penurunan tekanan terjadi pada katup expansi yang berbentuk pipa kapiler atau orifice yang berfungsi untuk mengatur laju aliran refrigeran dan
menurunkan tekanan. d.
Proses evaporasi 4-1 Proses ini berlangsung secara isobar isothermal tekanan konstan, temperatur
konstan di dalam evaporator. Panas dari lingkungan akan diserap oleh cairan refrigeran yang bertekanan rendah sehingga refrigeran berubah fasa menjadi uap
bertekanan rendah. Kondisi refrigeran saat masuk evaporator sebenarnya adalah campuran cair dan uap, seperti pada titik 4 dari gambar 2.2 diatas.
Besarnya kalor yang diserap oleh evaporator adalah: Q
e
= h
1
– h
4
4 dimana : q
e
= besarnya panas yang diserap di evaporator kJkg h
1
= entalpi refrigeran saat keluar evaporator kJkg h
2
= entalpi refrigeran saat masuk evaporator kJkg Selanjutnya, refrigeran kembali masuk ke dalam kompresor dan
bersirkulasi lagi. Begitu seterusnya sampai kondisi yang diinginkan
Universitas Sumatera Utara
tercapai.Untuk menentukan harga entalpi pada masing-masing titik dapat dilihat dari tabel sifat-sifat refrigeran.
Setelah melakukan perhitungan untuk beberapa jenis refrigerant yang sering dipakai di Indonesia, didapat nilai COP Coefficient of Performance
sebagai fungsi temperatur kondensasi ditampilkan pada Tabel 2.1 Tabel 2.1 Nilai COP dari beberapa jenis refrigerant
T
o
C Refrgt
40 45
50 55
60 65
70
R12 5,58
4,75 4,21
3,65 3,22
2,84 2,48
R600 5,08
4,34 3,69
3,18 2,77
2,44 2,14
R134a 4,92
5,05 3,92
3,34 2,90
2,54 2,18
R22 5,47
4,75 4,98
3,97 3,26
2,78 2,44
2.2 Refrigerant
Kategori