II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Sistem Pendingin Kompresi Uap
Sistem pendingin kompresi uap merupakan sistem pendinginan yang sering digunakan. Pada sistem pendingin kompresi uap, dibutuhkan fluida kerja
yang akan diubah fasenya dari gas ke cair dan kemudian dari cair ke gas secara berulang-ulang sehingga didapatkan efek pendinginan. Siklus kompresi uap dapat
dianalisa menggunakan siklus Carnot. Siklus pendinginan Carnot merupakan kebalikan dari siklus mesin panas Carnot, karena siklus pendinginan Carnot
mengambil panas pada suhu rendah dan mengeluarkannya pada suhu tinggi. Dibutuhkan kerja dalam pendinginan Carnot. Proses utama yang terjadi dalam
siklus pendinginan Carnot adalah kompresi adiabatik, pelepasan panas secara isotermal, ekpansi adiabatik serta pengambilan panas secara isotermal Stoecker,
1982 Fluida kerja dalam keadaan cair akan mengambil panas pada suhu dan
tekanan rendah sehingga fluida menguap dan berubah fasa menjadi uap. Uap ini lalu ditekan secara mekanis hingga tekanan dan suhu jenuh yang lebih tinggi
sehingga panas dalam uap tersebut dapat dikeluarkan dan fluida tersebut berubah ke keadaan cair. Proses pengambilan panas yang dilakukan pada suhu dan tekanan
yang rendah terjadi di evaporator. Kompresor akan menekan uap secara mekanis hingga tekanan dan suhu fluida kerja mencapai keadaan lewat jenuh superheat.
Pelepasan panas yang dilakukan pada suhu dan tekanan yang lebih tinggi terjadi di kondensor. Diperlukan suatu penghubung antara kondensor dan evaporator
sehingga siklus pendinginan dapat terjadi. Kondensor dan evaporator berada pada tekanan yang berbeda sehingga perlu penghubung yang akan menurunkan tekanan
fluida kerja. Alat penghubung ini disebut sebagai katup ekspansi. Gambaran skematis sitem pendingin kompresi uap adalah seperti di bawah. Trott, 1989
Gambar 1. Sistem pendingin kompresi uap
Proses pendinginan Carnot dapat ditunjukkan dengan lebih jelas menggunakan diagram Mollier, suatu diagram yang menggambarkan hubungan
antara tekanan dan entalpi, seperti pada gambar 2. Proses pendinginan ideal ditunjukkan oleh titik 1, 2, 3 dan 4. Pada proses ideal ini pemampatan dilakukan
secara isentropik. Entalpi fluida sebelum dan sesudah proses pemampatan adalah h
1
dan h
2
kJkg. Pada katup ekpansi proses dilakukan pada entalpi yang tetap isentalpik, sehingga h
3
= h
4
kJkg. Pengambilan panas terjadi di evaporator dan ditunjukkan oleh garis 4-1. Pelepasan panas di kondensor ditunjukkan pada garis
2-3 Nasution,2002
Gambar 2. Diagram Molier sistem kompresi tenaga uap
Banyaknya panas yang dapat diserap oleh setiap kg refrigeran saat melalui evaporator disebut sebagai efek pendinginan Dossat, 1961. Proses pengambilan
panas ini terjadi pada tekanan konstan. Besarnya efek pendinginan yang terjadi dapat dituliskan secara matematis sebagai:
q
evap
= h
1
– h
4
dimana h
1
– h
4
adalah perubahan entalpi refrigeran saat melalui evaporator kJkg Nasution, 2002.
Proses kompresi pada siklus ideal terjadi pada keadaan isentropis. Pada proses kompresi tekanan, suhu dan entalpi bertambah. Besarnya kerja kompresi
yang dilakukan kompresor dihitung dengan persamaan: q
komp
= h
2
– h
1
dimana h
2
– h
1
adalah perubahan entalpi refrigeran pada proses kompresi kJkg Nasution, 2002.
Pengeluaran panas yang terjadi di kondensor dilakukan pada tekanan konstan. Besarnya panas yang dikeluarkan ini adalah sebesar:
q
kond
= h
2
– h
3
dimana h
3
– h
4
adalah perubahan entalpi refrigeran saat melalui kondensor. Nasution, 2002. Berdasarkan hukum Thermodinamika Pertama, panas yang
dikeluarkan dari kondensor haruslah sama dengan panas yang diambil di evaporator dan kerja yang dilakukan di kompresor yang dinyaakan dengan
persamaan Nasution, 2002. q
kond
= q
evap
+ q
komp
Performansi mesin pendingin Carnot disebut sebagai koefisien prestasi coefficient of performance,COP yang dinyatakan sebagai perbandingan antara
efek pendinginan yang terjadi dengan kerja yang dilakukan kompresor Stoecker, 1982.
COP = qkomp
qevap
= 1
2 4
1 h
h h
h −
−
B. Komponen Mesin Pendingin Kompresi Uap 1. Kompresor
Kategori