Gambar 2.6. Pipa Kapiler
f. Bahan Pendingin Refigeran
Refrigeran merupakan fluida yang digunakan untuk mendinginkan lingkungan bersuhu rendah dan membuang panas kelingkungan yang bersuhu
tinggi. Refrigeran yang digunakan untuk showcase yang dibahas pada skripsi ini menggunakan refrigeran R134a, yang memiliki beberapa karakteristik yang baik
yaitu tidak beracun, tidak mudah terbakar, dan relatif stabil. Syarat - syarat refrigeran yang perlu diperhatikan adalah ;
a Tekanan Penguapan
Refrigeran sebaiknya menguap pada tekanan lebih tinggi dari tekanan atmosfir, sehingga dapat dicegah terjadinya udara luar masuk pada sistem refrigeran.
b Tekanan Pengembunan
Refrigeran sebaiknya memiliki tekanan pengembunan rendah agar perbandingan kompresinya menjadi lebih rendah.
c Tidak mudah terbakar atau meledak bila bercampur dengan udara.
d Tidak berbau merangsang dan tidak beracun.
e Tidak menyebabkan korosi pada mesin dan mudah terdeteksi bila terjadi
kebocoran. f
Mempunyai titik beku rendah. g
Perbedaan antara tekanan penguapan dan tekanan pengembunan harus sekecil mungkin.
h Harganya tidak mahal dan mudah diperoleh
Gambar 2.7.Refrigeran jenis R-134 a
2.4 Siklus Kompresi Uap Showcase
Dari sekian banyak jenis-jenis sistem refrigerasi, namun yang paling umum digunakan adalah refrigerasi dengan siklus kompresi uap. Komponen utama dari
sebuah siklus kompresi uap adalah kompresor, evaporator, kondensor, dan pipa kapiler. Skema siklus kompresi uap di sajikan pada Gambar 2.8. Siklus pada
kompresi uap pada diagram P-h terjadi pada Gambar 2.9 dan pada diagram T-s terjadi pada Gambar 2.10.
Gambar.2.8.Skema mesin pendingin dengan siklus kompresi uap.
Keterangan : a.
Q
in
: kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran b.
Kompresor c.
Q
out
: kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran d.
Katup ekspansi atau pipa kapiler e.
Filter
3 2
1
4
Q
out
Q
in
Cairan Saluran tekan
Saluran ekspansi Sisi tekanan tinggi
Sisi tekanan rendah Saluran hisap
Uap Uap
Saluran cairan
Gambar 2.9. Siklus kompresi uap pada diagram P- h.
Gambar 2.10.Siklus kompresi uap pada diagram T-s.
1a 4
h 2a
Q
in
h
3
= h
4
h
1
h
2
2
W
in
1 Q
out
3 3a
P
P
1
P
2
1 4
s 3
3a W
in
2
Q
in
1a T
2a Q
out
Proses kompresi uap pada diagram P-h dan pada diagram T-s yang ditunjukan pada Gambar 2.9 dan Gambar 2.10 meliputi proses: kompresi, proses kondensasi,
proses iso entalpi, dan proses evaporasi. a
Proses 1-2 adalah proses kompresi. Proses ini dilakukan oleh kompresor, Refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresi refrigeran berupa uap bertekanan
rendah, setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi uap bertekanan tinggi. Karena proses ini berlangsung secara isentropik, maka temperatur ke luar
kompresor pun meningkat. b
Proses 2-2a merupakan penurunan suhu
desuperheating
. Proses ini berlangsung sebelum memasuki kondensor. Refrigeran yang bertekanan dan
bertemperatur tinggi keluar dari kompresor dan membuang panas ke kondensor sehingga akan berubah fase dari gas panas lanjut menjadi cair.
c Pada proses 2a-3a merupakan proses pembuangan kalor ke lingkungan
sekitar kondensor pada suhu yang tetap. Di kondensor terjadi pertukaran kalor antara refrigeran dengan udara, kalor berpindah dari refrigeran ke udara yang ada
di sekitar kondensor sehingga refrigeran mengembuan menjadi cair. Di kondensor terjadi isobar tekanan sama dan isothermal suhu sama.
d Pada proses 3a-3 merupakan proses pendinginan lanjut. Terjadi pelepasan
kalor yang lebih besar dari pada yang dibutuhkan pada proses kondensasi, sehingga suhu refrigeran cair yang keluar dari kondensor lebih rendah dari suhu
pengembunan dan berada pada keadaan cair yang sangat dingin. e
Proses 3-4 merupakan proses penurunan tekanan berlangsung pada entalpi yang tetap. Kondisi refrigeran berubah bentuk dari fase cair menjadi fase
campuran antara cair dan gas. Akibat penurunan tekanan, suhu refrigeran juga mengalami proses penurunan.
f Proses 4-1a merupakan proses penguapan. Pada proses ini terjadi perubahan
fase dari cair menjadi gas. Kalor yang dipergunakan untuk merubah fase diambil dari lingkungan sekitar evaporator. Proses berjalan pada tekanan yang tetap dan
suhu yang sama. Suhu evaporator lebih rendah dari suhu lingkungan di sekitar evaporator.
g Proses 1a-1 merupakan proses pemanasan lanjut. Pada proses ini temperatur
refrigeran mengalami panas yang berlebih super heat. Walaupun temperatur uap refrigeran naik, tetapi tekanan tidak berubah. Sebenarnya ada perubahan sedikit,
namun perubahan ini diabaikan pada sistem refrigerasi. Demikian proses siklus kompresi terjadi berulang- ulang.
2.5 Perhitungan Untuk Karakteristik Showcase.
Dengan melihat siklus kompresi uap pada diagram P-h yang tersaji pada Gambar 2.9, maka dapat dihitung besarnya : a kerja kompresor persatuan massa
refrigeran b kalor yang dilepas persatuan massa refrigeran c kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran d COP mesin pendingin e COP ideal
mesin pendingin f efisiensi mesin pendingin. a.
Kerja kompresor persatuan massa. Kerja kompresor persatuan massa refrigeran yang diperlukan agar mesin
pendingin dapat bekerja dapat dihitung dengan persamaan : W
in
= h
2
-h
1
...2.1 Pada Persamaan 2.1 :
W
in
: kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa, kJkg h
2
: nilai enthalpi refrigeran keluar dari kompresor, kJkg h
1
: nilai enthalpi refrigeran masuk ke kompresor, kJkg
b. Kalor yang dilepas oleh kondenser persatuan massa.
Besar kalor yang dilepas kondenser persatuan massa refrigeran dapat dihitung dengan persamaan :
Q
out
= h
3
-h
2
...2.2 Pada Persamaan 2.2 :
Q
out
: kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran h
2
: nilai enthalpi refrigeran masuk ke kondenser, kJkg h
3
: nilai enthalpi refrigeran keluar dari kondenser, kJkg
c. Kalor yang diserap evaporator persatuan massa.
Besar kalor yang diserap evaporator per satuan massa refrigeran dapat dihitung dengan persamaan :
Q
in
= h
1
-h
4
= h
1
-h
3
...2.3 Pada Persamaan 2.3 :
Q
in
: kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran h
1
: nilai enthalpi refrigeran keluar evaporator dari , kJkg h
4
: nilai enthalpi refrigeran keluar dari katup ekspansi, kJkg
