o W
in
: kalor besar kerja kompresor kJkg Dengan bantuan diagram tekanan-entalpi, besaran yang penting seperti
kerja kompresor, kerja kondensor, kerja evaporator dan COP dalam siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut dapat diketahui.
Dalam penggunaan diagram entalpi-tekanan tergantung jenis bahan pendingin refrigerant yang dipakai. Untuk diagram tekanan-entalpi pada jenis refrigerant
134a disajikan pada Gambar 2.15.
Gambar 2.15. Grafik P-h untuk refrigerant R134a Sumber :
http:www.engr.siu.edu
2.1.7. Perpindahan Kalor
Perpindahan kalor heat transfer terjadi karena adanya perbedaan temperatur antara kedua medium. Sebagai contoh perbedaan temperatur pada
kedua medium plat padat, atau medium padat dengan fluida. Energi yang berpindah biasanya disebut dengan istilah kalor heat. Kalor heat akan selalu
bergerak dari temperatur tinggi ke temperatur rendah. Proses ini akan berlangsung secara terus menerus sampai tidak ada perubahan temperatur diantara kedua
medium tersebut. Perpindahan kalor dapat terjadi dengan berbagai cara seperti perpindahan kalor konduksi, perpindahan kalor konveksi dan radiasi. Namun
dalam mesin pendingin perpindahan panas terjadi hanya melalui perpindahan panas secara konduksi dan konveksi.
a. Perpindahan Kalor Konduksi
Perpindahan kalor konduksi adalah perpindahan kalor tanpa disertai bagian-bagian zat perantaranya. Perpindahan panas secara konduksi dapat
berlangsung pada benda padat, cair dan gas. . Untuk zat cair dan gas, kondisi zat cair dan gas harus dalam keadaan diam atau tidak bergerak. Contoh perpindahan
kalor secara konduksi dalam kehidupan sehari-hari misalkan sebatang besi yang ujungnya dipanasi dengan api, sehingga ujung satunya akan ikut menjadi panas.
Gambar 2.16 memperlihatkan perpindahan kalor secara konduksi yang dapat dirumuskan sebagai pesamaan laju umum untuk perpindahan kalor
konduksi atau sering dikenal dengan hukum fourier seperti pada Persamaan 2.8
Gambar 2.16 Perpindahan kalor konduksi. q = - k A.
∆� ∆�
= - kA.
� −� ∆�
2.8 Pada Persamaan 2.8 :
q : laju perpindahan panas, watt
k : konduktifitas thermal bahan, wm
o
C
.
∆� ∆�
= gradien suhu perpindahan kalor,
o
Cm
∆� : tebal dinding, m
∆� : perubahan suhu,
o
C
� : suhu dinding 1,
o
C
� : suhu dinding 2,
o
C
A : luas penampang benda, m
2
Pada persamaan 2.8 memperlihatkan bahwa laju perpindahan kalor bernilai minus - karena kalor akan selalu berpindah ketemperatur yang lebih
rendah b.
Perpindahan Kalor Konveksi Kalor konveksi adalah perpindahan kalor dengan disertai perpindahan
molekul molekul atau zat perantaranya. Dengan kata lain, perpindahan kalor konveksi membutuhkan media fluida atau gas untuk mengalirkan kalor. Contoh
perpindahan kalor secara konveksi dalam kehidupan sehari-hari adalah saat proses merebus air.
Gambar 2.17 Perpindahan Kalor Konveksi Gambar 2.17 memperlihatkan perpindahan kalor secara konveksi atau
sering dikenal dengan hukum newton untuk pendinginan, yang dapat dirumuskan seperti pada Persamaan 2.9.
q = hAT
s
−T
∞
2.9 Pada persamaan 2.9 :
q : laju perpindahan panas, watt
h : koefisien perpindahan panas konveksi, wattm
2
.
o
C
A : luas permukaan yang bersentuhan dengan fluida, m
2
T
s
: temperatur permukaan,
o
C
T
∞
: temperatur fluida yang mengalir dekat permukaan,
o
C Perpindahan kalor secara konveksi terjadi pada udara atau fluida yang
mengalir zat cair dan gas. Perpindahan kalor konveksi tidak dapat berlangsung pada benda padat. Perpindahan kalor secara konveksi ada dua macam yaitu
konveksi paksa dan konveksi bebas. Berikut penjelasan dan contoh dari keduanya: a
Konveksi bebas konveksi alamiah free convection natural convection
Konveksi bebas adalah konveksi yang disebabkan oleh beda suhu dan perbedaan massa jenis dan tanpa peralatan bantu penggerak dari luar yang
mendorongnya. Jadi aliran fluida atau udara pada konveksi bebas terjadi karena adanya perbedaan kerapatan. Contoh: plat panas dibiarkan berada di udara sekitar
tanpa ada sumber gerakan dari luar yang menggerakkan udara. b
Konveksi paksa forced convection Pada konveksi paksa perpindahan panas aliran gas atau fluida disebabkan
adanya tenaga atau peralatan bantu dari luar. Contoh: plat panas diberi aliran air atau udara dengan blower.
2.1.8 Beban Pendinginan
Beban pendinginan adalah beban yang diterima evaporator unit pendingin. Pada AC mobil, beban pendinginan adalah besarnya aliran kalor yang
dihisap evaporator. Unit pendingin selalu menerima beban pendinginan karena harus menjaga kondisi udara pada temperatur dan kelembaban tertentu yang
umumnya berada di bawah temperatur dan kelembaban lingkungan di luarnya. Beban pendinginan biasanya berupa aliran energi berbentuk panas. Beban
pendingin dapat dibagi menjadi dua bagian khusus seperti. a
Beban laten Beban laten adalah beban yang diterima atau dilepaskan suatu materi
karena adanya perubahan wujud fase. Sebagai contoh air yang sudah didinginkan sampai 0°C kemudian didinginkan lagi sampai menjadi es pada suhu
0°C. Pada proses ini tidak terjadi perubahan suhu melainkan perubahan wujud
fase. Beban pendinginan disini disebut beban laten dan panas yang diserap disebut dengan panas laten.
b Beban sensible
Beban sensible adalah beban yang diterima atau dilepaskan suatu materi karena adanya perubahan suhu. Misalkan air dengan suhu 100°C didinginkan
menjadi 0°C masih dalam keadaan cair. Beban yang diterima dalam proses itu disebut beban sensible. Panas yang diterima untuk menurunkan suhu dari 100°C
menjadi 0°C disebut panas sensible.
2.1.9 Proses Perubahan Fase
Secara umum proses perubahan fase dapat berlangsung karena adanya pengaruh temperatur. Perubahan fase banyak terjadi dalam kehidupan sehari-hari.
Misalnya perubahan cair ke padat, gas ke cair, padat ke gas dan lain sebagainya. Namun dalam suatu sistem mesin pendingin hanya berlangsung dua perubahan
fase yaitu pengembunan gas ke cair dan penguapan cair ke gas. a
Proses Pengembunan kondensasi. Proses pengembunan atau kondensasi adalah adalah proses perubahan wujud
dari zat gas uap menjadi zat cair. Proses pengembunan merupakan proses perubahan zat yang melepaskan kalorpanas eksothermik. Kondensasi terjadi
ketika uap didinginkan menjadi cairan, tetapi dapat juga terjadi bila sebuah uap dikompresi tekanan ditingkatkan menjadi cairan, atau mengalami kombinasi dari
pendinginan dan kompresi. Cairan yang telah terkondensasi dari uap disebut kondensat. Sebuah alat yang digunakan untuk mengkondensasi uap menjadi
