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 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
e. Heat pipe
2.2.1. 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. Berikut adalah sistem konvensional siklus kompresi uap gambar 2.1
dan skema diagram p-h siklus kompresi uap gambar 2.2.
Universitas Sumatera Utara
Kondensor
Kompresor
Evaporator Katup expansi
1 2
3
4
Gambar 2.1 Skema siklus kompresi uap Himsar Ambarita,2010
Pada siklus kompresi uap, di evaporator refrigeran akan ‘menghisap’ panas dari dalam ruangan 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 T-s dan P-h siklus
kompresi uap ideal dapat dilihat dalam gambar berikut ini.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.2 Diagram T-s dan P – h Siklus Kompresi Uap Himsar Ambarita,2010
Proses-proses yang terjadi pada siklus kompresi uap seperti pada gambar 2.2 diatas adalah sebagai berikut:
Universitas Sumatera Utara
a. Proses kompresi 1-2
Proses ini dilakukan oleh kompresor dan berlangsung secara isentropik. Kondisi awal refrigerant pada saat masuk ke dalam kompresor adalah 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:
W
k
= h
1
– h
2
………..2.1 dimana : Wk
= 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
……..2.2 dimana : Q
c
= besarnya panas dilepas di kondensor kJkg h
2
= entalpi refrigeran saat masuk kondensor kJkg
Universitas Sumatera Utara
h
3
= entalpi refrigeran saat keluar kondensor kJkg
c. Proses expansi 3-4
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
…….2.3 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 dalam ruangan 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
……2.4 dimana : Q
e
= besarnya panas yang diserap di evaporator kJkg h
1
= entalpi refrigeran saat keluar evaporator kJkg h
4
= entalpi refrigeran saat masuk evaporator kJkg
Universitas Sumatera Utara
Selanjutnya, refrigeran kembali masuk ke dalam kompresor dan bersirkulasi lagi.Begitu seterusnya sampai kondisi yang diinginkan 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 COPCoefficient of Performanceberikut
Tabel 2.1 Nilai COP dari beberapa jenis refrigerant
TempC Refrignt
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
2.2.2 Siklus Kompresi Uap dengan Water Heater