Sistem Kerja Mesin Pendingin Dengan Menggunakan Refrigran (R22) Untuk Menurunkan Suhu Udara Hasil Kompresor Menjadi Udara Instrument Di Pabrik Mini PTKI Medan

(1)

KARYA AKHIR

SISTEM KERJA MESIN PENDINGIN DENGAN

MENGGUNAKAN REFRIGRAN (R22) UNTUK

MENURUNKAN SUHU UDARA HASIL KOMPRESOR

MENJADI UDARA INSTRUMENT DI PABRIK MINI PTKI

MEDAN

Karya Akhir ini diajukan untuk Melengkapi Salah Satu Persyaratan untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains Terapan

Oleh :

RAHMA SAPITRI

075203018

PROGRAM DIPLOMA IV

TEKNOLOGI INSTRUMENTASI PABRIK DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

(2)

SISTEM KERJA MESIN PENDINGIN DENGAN MENGGUNAKAN REFRIGRAN (R22) UNTUK MENURUNKAN SUHU UDARA HASIL KOMPRESOR MENJADI UDARA INSTRUMENT DI PABRIK MINI

PTKI MEDAN Oleh :

RAHMA SAPITRI Nim. 075203018

Disetujui Oleh : Pembimbing

RAHMAD FAUZI ST MT Nip. 19690424 199701 1 002

Diketahui Oleh :

KETUA PROGRAM DIPLOMA IV TEKNOLOGI INTRUMENTASI PABRIK

Fakultas Teknik USU

Ir. SURYA TARMIZI KASIM, M.Si. Nip. 19540531 198601 1 002

PROGRAM DIPLOMA IV

TEKNOLOGI INSTRUMENTASI PABRIK FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

(3)

ABSTRAK

Perkembangan ilmu pengetahuan dewasa ini berjalan dengan cepat, salah satunya adalah tentang mesin pendingin ruangan. Di mana untuk mesin pendingin ruangan sekarang sedang dikembangkan dengan menggunakan refrigeran hidrokarbon yang mempunyai sifat ramah lingkungan, sedangkan refrigeran yang dulu digunakan refrigeran sintetik mempunyai efek negatif terhadap lingkungan seperti merusak lapisan ozon (Ozone Depleting Potensial atau ODP) dan menimbulkan pemanasan global (Global Warning Potensial atau GWP).

Pada proses pendinginan udara di perlukan refrigran unit. Udara yang dikompresikan oleh kompressor ini bekerja dengan sitem langkah tunggal, gas udara tersebut tetap dikompresikan karena pada kedua sisi piston masing-masing terdapat satu buah katub, yaitu katup isap dan katup buang.

Dari kompressor inilah asal mula udara instrument yang terdapat dipabrik Mini PTKI Medan. Kompresor,After Cooler,Separator,Akumulator, dan Selex Drayer adalah alat yang menghasilkan udara Instrument dipabrik Mini PTKI Medan.

Banyak tujuan yang dimaksud dalam sistem kerja mesin pendingin antaralain adalah untuk menghasilkan panas yang dilepas oleh udara setelah didinginkan dan dikeringkan pada selex dryer dan dapat juga menghasilkan jumlah panas yang diserap oleh freon setelah didinginkan dan dikeringkan.

(4)

DAFTAR ISI

ABSTRAK ... i

KATA PENGANTAR ... ii

DAFTAR ISI ... iv

DAFTAR GAMBAR ... vii

DAFTAR TABEL ... ix

BAB 1 PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Tujuan dan Manfaat Penulisan ... 3

1.3 Rumusan Masalah ... 3

1.4 Batasan Masalah ... 4

1.5 Metode Penulisan ... 4

1.6 Sistematika Penulisan ... 4

BAB 2 LANDASAN TEORI ... 7

2.1 Tinjauan Umum Pada Kompresi ... 7

2.2 Proses Kompresi Gas Yang Terjadi Pada Kompresor ... 8

2.3 Siklus Kompresi Uap ... 11

2.4 Keuntungan Refrigrasi Kompresi Uap ... 15

2.5 Sistem Pendingin Kompresi ... 15

2.6 Scroll Kompresor... 20

2.6.1 Sistem Kerja Kompresi Kompresor Scroll ... 20

(5)

3.1 Umum ... 22

3.1.1 Prinsip Kerja Kompresor ... 23

3.2 Jenis Kompresor ... 25

3.2.1 Kompresor Torak Kecepatan Tinggi ... 27

3.2.2 Kompresor Putar ... 29

3.2.3 Kompresor Sekrup ... 30

3.2.4 Kompresor Semi Hermatik ... 31

3.2.5 Kompresor Hermatik ... 33

3.3 Klasifikasi Kompresor ... 34

3.3.1 pemampatan udara ... 37

3.3.2 Konstruksi ... 37

3.4 Kompresor Torak Satu Tingkat ... 38

3.4.1 Prinsip Kerja Torak Satu Tingkat ... 40

3.4.2 Bagian – Bagian Kompresor Torak ... 42

BAB 4 SISTEM KERJA MESIN PENDINGIN ... 46

4.1 Refrigrasi ... 46

4.4.1 Prinsip dan Fungsi Refrigrasi ... 46

4.2 Sistem Kerja Mesin Pendingin ... 48

4.2.1 Kompresor Unit ... 48

4.2.2 Saringan ... 52

4.2.3 Pipa Kapiler ... 53

4.2.4 Katup Expansi ... 53

4.2.5 Evaporator ... 54

(6)

4.4 Instrumentasi Pendukung Pada Sistem Kerja Mesin

Pendingin ... 57

4.4.1 Filter Drier ... 57

4.4.2 Thermostat ... 58

4.4.3 Liquid Receiver ... 58

4.4.4 Singht Glass ... 58

4.4.5 Pressurestat ... 59

4.5 Data Spesifikasi Peralatan ... 59

4.6 Data Pengamatan ... 61

4.7 Pembahasan ... 61

4.7.1 Menghitung Jumlah Panas Yang Dilepas ... 61

4.7.2 Menghitung Jumlah Panas Yang Diserap ... 64

BAB V PENUTUP ... 67

5.1 Kesimpulan ... 67

5.2 Saran ... 67

(7)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 skematik peralatan dan diagram T-S refrigerasi ... 12

Gambar 2.2 daur kompresi uap ideal ... 13

Gambar 2.3 perbandinganantara siklus uap nyata dan standart ... 14

Gambar 2.4 pendingin kompresi ... 16

Gambar 3.1 kompresi fluida ... 24

Gambar 3.2 mekanisme kompresor positif ... 25

Gambar 3.3 konstruksi kompresor torak ... 27

Gambar 3.4 konstruksi kompresor sekrup ... 30

Gambar 3.5 mekanisme kompresor sekrup ... 31

Gambar 3.6 penampang kompresor semi hermatik ... 32

Gambar 3.7 kompresor hermatik ... . 33

Gambar 3.8 klasifikasi kompresor ... 35

Gambar 3.9 langkah isap dan langkah tunggal ... 42

Gambar 3.10 macam – macam katub ... 44

Gambar 4.1 kompresor menghisap uap refrgran ... 50

Gambar 4.2 sistem pendingin sederhana ... 50

Gambar 4.3 kondensor ... 52

Gambar 4.4 katup expansi ... 54

(8)

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Data Pengamatan Sistem Kerja Mesin Pendingin ... 61 Tabel 4.2 Data Perhitungan Panas Yang Dilepas Oleh Udara ... 64 Tabel 4.3 Data Perhitungan Panas Yang Diserap Oleh Freon-22 ... 66

(9)

ABSTRAK

(10)

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Kompresor sangat banyak dibutuhkan dan digunakan pada industri – industri sebagai alat bantu yang berfungsi untuk memperbesar tekanan gas. Kompresor dapat juga menghasilkan suatu udara yang dialirkan ke bagian yang lain guna memperlancar jalannya suatu proses. Dalam kaitannya jenis kompressor yang digunakan haruslah sesuai dengan keperluan dan penempatannya dalam suatu proses. Salah satu yang digunakan dalam hal ini adalah kompresor torak. Dimana pada proses dari udara luar yang telah dikompressikan akan diturunkan suhunya oleh refrigran (R-22) dan digunakan untuk udara instrument di pabrik mini PTKI medan.

Pada dasarnya kompressor torak dilengkapi dengan sebuah motor sebagai penggerak kompressor melalui sebuah sabuk V- belt transmisi daya. Dimana kompressor torak ini bekerja dengan prinsip tekanan bolak balik dari piston yang digerakkan oleh poros engkol.

Udara yang dikompressikan ke silinder melalui katub isap ( Suction Valve ) dan dikeluarkan melalui katup buang ( Discharge Valve ). Kedua katup kompressor ini bekerja sendiri dengan waktu yang tidak bersamaan. Oleh karna itu ada perbedaan tekanan yang terjadi pada aliran gas yang dikompressikan dalam silinder tersebut. Tekanan yang masuk pada katup isap ( Suction Valve ) akan dibuka, apabila tekanan dalam silinder lebih besar dibandingkan dengan tekanan pada katub buang , maka katub buang akan terbuka. Demikianlah katup ini bekerja secara kontiniu.

(11)

Untuk menghasilkan tekanan yang lebih tinggi, pada umumnya indutri banyak menggunakan kompresor torak dengan sistem ganda (double acting

compressor ). Dengan sistem ganda langkah maju maupun mundur piston akan

bekerja menghisap atau membuang gas yang akan dikompresikan. Untuk mendapatkan tekanan yang lebih tinggi maka dirancanglah kompressor torak yang mempunyai banyak tingkat. Semakin banyak tingkat suatu kompressor , maka akan semakin besar volume yang akan dihasilkan.

Di laboratorium pabrik MINI Pendidikan Teknologi Kimia Industri (PTKI) Medan, menggunakan kompressor torak satu tingkat untuk menghasilkan udara yang bertekanan tinggi berguna untuk menaikkan tekanan gas atau udara. Udara yang dihasilkan oleh kompressor akan masuk ke Separator kemudian ke Akumulator setelah itu lalu dikeringkan ke selex drayer dan akan diturunkan suhu udara tersebut dengan menggunakan refrigran (R22 ) sebelum digunakan menjadi udara instrument di pabrik mini.

Atas dasar uraian inilah penulis tertarik untuk membahas dan mempelajari asal mula udara instrument yang terdapat di laboratorium pabrik mini Pendidikan Teknologi Kimia (PTKI) medan dengan judul:

“SISTEM KERJA MESIN PENDINGIN DENGAN MENGGUNAKAN REFRIGRAN (R22) UNTUK MENURUNKAN SUHU UDARA HASIL KOMPRESSOR MENJADI UDARA INSTRUMENT DI PABRIK MINI PTKI MEDAN ’’.

(12)

1.2 Tujuan Dan Manfaat Penulisan 1. Tujuan

a. Untuk mengetahui jumlah panas yang dikeluarkan oleh udara setelah didinginkan dan dikeringkan.

b. Untuk mengetahui jumlah panas yang diserap oleh freon-22 setelah didinginkan dan dikeringkan.

c. Untuk mengetahui faktor – faktor yang mempengaruhi kerja dari sistem pendingin.

2. Manfaat

a. Dapat memberikan penjelasan yang terperinci mengenai prinsip kerja dari kompressor torak.

b. Dapat mempelajari komponen – komponen dari refrigration unit dan prinsip kerjanya.

c. Dapat memberikan petunjuk – petunjuk dalam mempelajari refrigrasi (pendinginan).

1.3 Rumusan Masalah

Permasalahan yang dibahas penulis dapat dijabarkan sebagai berikut: 1. Faktor-faktor apa saja yang mempengaruhi kerja sistem pendingin? 2. Berapakah jumlah panas yang dikeluarkan oleh udara setelah

didinginkan dan dikeringkan?

3. Berapa jumlah panas yang diserap oleh freon setelah didinginkan dan dikeringkan?

(13)

1.4 Batasan Masalah

Untuk mendapatkan hasil pembahasan maksimal, maka penulis perlu membatasi masalah yang akan dibahas, adapun batasan masalah dalam karya akhir ini adalah:

1. Siklus refrigrasi dari unit mesin pendingin. 2. Sifat – sifat udara pada tekanan atmosfer.

3. Adanya pertukaran panas antara freon dengan udara.

1.5 Metode Penulisan

Penulisan karya akhir ini dilakukan dengan cara:

1. Studi literature : mengambil bahan – bahan dari buku referensi, jurnal, artikel dan website yang ada di internet yang berhubungan dengan makalah ini.

2. Studi lapangan : mengambil data dan informasi dari pabrik MINI PLANT di PTKI.

3. Melakukan diskusi dengan dosen pembimbing.

1.6 Sistematika Penulisan

Dalam penulisan dan penyusunan karya akhir ini, maka penulis membuat sistematika penulisan yang diharapkan akan mempermudah dan memahami maksud yang ingin disampaikan kepada pembaca. Adapun isi sistematika penulisan ini adalah:

(14)

BAB 1: PENDAHULUAN

Bab ini menjelaskan tentang latar belakang, rumusan masalah, tujuan dan manfaan penulisan, batasan masalah, metoda penulisan dan sistematika penulisan.

BAB 2 : LANDASAN TEORI

Bab ini memberikan memberikan penjelasan mengenai teori – teori dasar yang diperlukan dalam karya akhir diantaranya menjelaskan mengenai proses kompresi dan pendinginan.

BAB 3 : KOMPRESSOR

Mengenai kompressor dimana bab ini penulis menguraikan tentang kompressor, klasifikasi kompressor, prinsip kerja dan bagian – bagian kompressor tersebut.

BAB 4: SISTEM KERJA MESIN PENDINGIN

DENGAN MENGGUNAKAN REFRIGRAN R22 UNTUK MENURUNKAN SUHU UDARA HASIL KOMPESSOR

pada bagian ini menguraikan tentang proses kerjanya mesin pendingin untuk menurunkan suhu udara hasil kompresor.

(15)

BAB 5: PENUTUP

Bagian ini berisikan beberapa kesimpulan dan saran dari penulis karya akhir.

(16)

BAB 2

LANDASAN TEORI 2.1 Tinjauan Umun Pada Kompresi

Kompresi suatu proses dalam pabrik MINI PTKI sangat diperlukan untuk memperlancar jalan suatu proses pendinginan dengan menggunakan refrigran. Dengan demikian jalannya suatu proses tidak terlepas dari udara instrument yang dihasilkan kompresor.

Pada umumnya di pabrik MINI PTKI Siklus kompresi merupakan salah satu siklus yang digunakan dalam proses pendinginan, siklus kompresi memerlukan beberapa komponen utama agar siklus ini dapat bekerja dengan baik seperti kompresor, kondensor, katup ekspansi, dan evaporator.

Dalam kaitannya dengan hal tersebut diatas maka dilakukan beberapa tahap produksi, yaitu proses pendinginan udara diperlukan refrigran unit. Udara yang dikompresikan oleh kompresor ini bekerja dengan sistem langkah tunggal,gas udara tersebut tetap dikompresikan karena pada kedua piston masing – masing terdapat satu buah katup, yaitu katup isap dan katup buang. Dari kompresor inilah asal mula udara instrument yang terdapat di pabrik MINI PTKI Medan.

Seiring dengan kemajuan zaman, perkembangan teknologi bahan teknik mengalami banyak perubahan dan peningkatan. Oleh karenanya pemilihan bahan rancangan, pemilihan lingkungan yang tepat dan upaya-upaya pencegahan perlu mendapat perhatian yang sungguh-sungguh. Mengingat bahwa pada peralatan kompresor sering menimbulkan masalah.

(17)

2.2 Proses Kompresi Gas Yang Terjadi Pada Kompressor

Untuk memahami proses kompresi pada kompresor, apa yang dimaksud dengan kompresi itu? Pada umumnya kompresi adalah tekanan didalam sebuah tabung kompresor, kompresi itu bisa terjadi bila tabung kompresor berisi tekanan udara, atau gas tertentu. Hasil dari kompresi tersebut akan menjadi udara instrument.

Proses kompresi gas pada kompressor dapat dilakukan menurut 3 cara yaitu dengan cara:

1. Kompresi Isotermal.

Bila suatu gas dikompresikan maka ini berati ada energi mekanik yang diberikan dari luar kepada gas. Energi ini diubah menjadi energi panas sehingga temperatur akan naik jika tekanan semakin tinggi. Namun, jika proses ini dikerjakan dengan pendingin untuk mengeluarkan panas yang terjadi, sehingga temperatur dapat dijaga tetap dan kompresi ini disebut dengan kompresi isotermal (temperatur tetap). Proses isotermal mengikuti hukum boyle, maka persamaan isotermal dari suatu gas sempurna adalah :

Pv = tetap ... (2.1) Atau

P1 V1 = P2 V2 = tetap...(2.2)

Dimana :

P : tekanan absolut (kg /cm2) V : volume spesifik (m3)

Proses kompresi ini sangat berguna dalam analisis teoritis, namun untuk perhitungan kompresor tidak banyak kengunaannya. Pada kompresor yang sesungguhnya, meskipun silinder didinginkan sepenuhnya

(18)

adalah tidak mungkin untuk menjaga temperatur yang tetap dalam silinder.hal ini disebabkan oleh cepatnya proses kompresi (beberapa ratus sampai seribu kali permenit) di dalam silinder.

2. Kompresi Adiabatik

Jika silinder diisolasi secara sempurna terhadap panas, maka kompresi akan berlangsung tampa ada panas yang keluar dari gas atau masuk kedalam gas, Proses semacam ini disebut adiabatik. Dalam praktiknya proses ini tidak pernah terjadi sempurna karena, isolasi terhadap silinder tidak pernah dapat sempurna pula. Namun proses adiabatik sering dipakai dalam pengkajian teoritis proses kompresi. Hubungan antara tekanan dan volume dalam proses adiabatik dapat dinyatakan dalam persamaan:

P . VK = Tetap ...(2.3) Atau

P1 . VK1 = P2 . V2K = Tetap...(2.4)

K = Cp/Cv...(2.5) Dimana :

K : rasio panas jenis

Cp: panas jenis pada tekanan tetap Cv: panas jenis pada volume tetap

Jika persamaan (2.2) dibandingkan dengan persamaan (2.4) kompresi isotermal dapat dilihat bahwa untuk pengecilan volume yang sama,kompresi adiabatik akan menghasilkan tekanan yang lebih tinggi dari pada proses isotermal. Karena tekanan yang dihasilkan oleh kompresi adiabatik lebih tinggi dari pada kompresi isotermal untuk pengecilan volume yang sama, maka kerja yang diperlukan pada kompresi adiabatik juga lebih besar.

(19)

3. Kompresi politropik

Kompresi pada kompresor yang sesungguhnya bukan merupakan proses isotermal, karena adanya kenaikan temperatur,namun juga bukan proses adiabatik karena ada panas yang dipancarkan keluar. Jadi proses kompresi yang sesungguhnya ada diantara keduanya dan disebut proses politropik. Hubungan antyara P dan V padaproses politopik dapat dinyatakan dengan persamaan :

P . Vn = tetap ...(2.6) Atau

P1 . Vn1 = P2 . Vn2 = tetap...(2.7)

Dimana : n = indeks politropik = 1,25

Pada kondisi dimana tidak dilakukan pendinginan pada bagian kompresi (kompresor sentrifugal pada umumnya), maka harga n › k. Bila pada pendinginan pada ruang kompresi (pada kompresor torak), maka harga n terletak antara 1‹ n ‹ k.

Perhitungan dapat dilakukan baik dengan pendekatan kondisi adiabatik maupun kondisi politropik.

2.3 Siklus Kompresi Uap

Siklus kompresi uap merupakan salah satu siklus yang digunakan dalam proses pendinginan, siklus kompresi uap memerlukan beberapa komponen utama agar siklus ini dapat bekerja dengan baik seperti kompresor, kondensor, katup ekspansi, dan evaporator. Untuk memahami proses – proses yang terjadi pada kompresi uap, diperlukan pembahasan siklus termodika yang di gunakan.

(20)

Pembahasan diawali dengan daur carnot yang merupakan daur ideal dan daur kompresi uap nyata.

1. Daur carnot

Daur carnot adalah daur reversible yang didefenisikan oleh dua proses isotermal dan dua proses isentropik. Karena proses reversible dan adiabatik, maka perpindahan hanya terjadi selama proses isotermal. Dari kajian termodinamika, daur carnot dikenal sebagai mesin kalor carnot yang menerima enegi kalor pada suhu tinggi. Sebagian di ubah menjadi kerja dan sisanya dikeluarkan sebagai kalor pada suhu rendah

Apabila daur mesin kalor carnor dibalik, yaitu proses pengambilan panas dari daerah yang bersuhu rendah ke daerah yang bersuhu tinggi. Skematis peralatan dan diagram T – S daur Refrigerasi Carnot, ditunjukkan pada Gambar 2.1

(a)Daur Refrigrasi Carnot (b) Diagram T-S Refrigerasi Carnot

(21)

Gambar 2.1 Daur Refrigrasi Carnot Dan Diagram T – S Daur Refrigrasi Carnot Keterangan proses :

1 – 2 : kompresi adiabatic

2 – 3 : pelepasan panas isothermal 3 – 4 : ekspansi adiabatic

4 - 1 : pemasukan panas isothermal

2. Daur Kompresi Uap Ideal

Daur kompresi uap ideal ditunjukkan pada Gambar 2.2, Apabila daur carnot diterapakan pada kompresi uap, maka seluruh proses akan terjadi dalam fasa campuran. Untuk itu fluida kerja yang masuk kompresor diusahakan tidak berupa campuran, yang tujuannya mencegah kerusakan. Pada daur carnot ekspansi isentropic terjadi pada turbin, daya yang dihasilkan digunakan untuk mengerakkan kompresor. Dalam hal ini mengalami suatu kesulitan teknis, maka untuk memperbaikinya digunakan katup ekspansi atau pipa kapiler dengan demikian proses berlangsung pada entalpi konstan.

(22)

Gambar 2.2 Daur Kompresi Uap Ideal. Berdasarkan Gambar 2.2 dapat dijelaskan:

1 – 2 : kompresi adiabatik dan reversible, dari uap jenuh menuju tekana konstan

2 - 3 : pelepasan kalor reverseibel pada tekanan konstan, menyebabkan penurunan panas lanjut dan pengembunan refrigerant.

3 – 4 : ekspansi irreversible pada entalpi konstan,dari cairan jenuh menuju tekanan evaporator.

4 – 1 : penambahan kelor reverdibel pada tekanan tetap yang menyebabkan penguapan menuju uap jenuh.

3. Daur Kompresi Uap Nyata

Daur kompresi uap nyata mengalami pengurangan efisiensi dibandingkan dengan daur uap standard. Pada daur kompresi uap nyata proses kompresi berlangsung tidak isentropic, selam fluida berkerja melewati evaporator dan kondensor akan mengalami penurunan tekanan. Fluida kerja mendinginkan kondensor dalam keadaan sub dingin dan meninggalkan evaporator dalam keadaan panas lanjut. Penyimpangan daur kompresi uap nyata dari daur uap ideal dapat diperhatikan pada Gambar 2.3

(23)

Gambar 2.3 Perbandingan Antara Siklus Kompresi Uap Standart Dan Nyata. Pada daur kompresi uap nyata preses kompresi berlangsung tidak isentropic, hal ini disebabakan adanya kerugian mekanis dan pengaruh suhu lingkungan selama prose kompresi. Gesekan dan belokan pipa menyebebkan penurunan tekanan di dalam alat penukar panas sebagai akibatnya kompresi pada titik 1 menuju titik 2 memerlukan lebih banyak kerja dibandingkan dengan daur ideal (standard). Untuk menjamin seluruh refrigerant dalam keadaan cair dalam sewaktu memasuki alat ekspansi diusahakan refrigerant meniggalkan kondensor dalam keadaan sub dingin. Kondisi panas lanjut yang meninggalkan evaporator disarankan untuk mencegah kerusakan kompresor akibat terisap cairan. 2.4 Keuntungan Refrigrasi Kompresi Uap

Siklus refrigerasi kompresi uap memiliki dua keuntungan yaitu:

1. Sejumlah besar energi panas diperlukan untuk merubah cairan menjadi uap, dan oleh karena itu banyak panas yang dapat dibuang dari ruang yang disejukkan.

(24)

2. Sifat-sifat isothermal penguapan membolehkan pengambilan panas tanpa menaikan suhu fluida kerja ke suhu berapapun didinginkan. Hal ini berarti bahwa laju perpindahan panas menjadi tinggi, sebab semakin dekat suhu fluida kerja mendekati suhu sekitarnya akan semakin rendah laju perpindahan panasnya.

2.5 Sistem Pendingin Kompresi

Siklus pendingin kompresi uap merupakan sistem yang banyak digunakan dalam sistem refrigrasi, pada sistem ini terjadi proses kompresi, pengembunan, ekspansi dan penguapan. Secara skematik sistem ditunjukkan pada Gambar 2.4.

Evaporator 1

2 4

Katup Ekspansi

Kondensor

Kompresor

Gambar 2.4. Pendingin Kompresi Fungsi dari bagian pendingin ini adalah:

1. Kompresor

Kompresor memompa bahan pendingin ke seluruh sistem. Gunanya adalah untuk menghisap gas tekanan rendah dan suhu terendah dari evaporator dan

(25)

kemudian menekan/memampatkan gas tersebut, sehingga menjadi gas dengan tekanan dan suhu tinggi, lalu dialirkan ke kondensor.

2. Kondensor

Kondensor adalah suatu alat untuk merubah bahan pendingin dari bentuk gas menjadi cair. Bahan pendingin dari kompresor dengan suhu dan tekanan tinggi, panasnya keluar melalui permukaan rusuk-rusuk kondensor ke udara. Sebagai akibat dari kehilangan panas, bahan pendingin gas mula-mula didinginkan menjadi gas jenuh, kemudian mengembun berubah menjadi cair. 3. Evaporator

Evaporator adalah suatu alat dimana bahan pendingin menguap dari cair menjadi gas. Melalui perpindahan panas dari dinding – dindingnya, mengambil panas dari ruangan di sekitarnya ke dalam sistem, panas tersebut lalu di bawa ke kompresor dan dikeluarkan lagi oleh kondensor.

4. Katup Ekspansi

Katup ekspansi adalahuntuk menghilangkan tekanan tinggi refrigran yang masih berwujud cair dan merubahnya menjadi bertekanan rendah dan berubah bentuk menjadi gas.

Berdasarkan Gambar 2.4 dijelaskan sebagai berikut: 1 – 2 Proses Evaporasi

Pada tahap ini terjadi pertukaran kalor di evaporator, dimana kalor dari lingkungan atau media yang didinginkan diserap oleh refrigerant cair dalam evaporator sehingga refrigerant cair yang berasal dari katup ekspansi yang bertekanan dan bertemperatur rendah berubah fasa dari fasa cair menjadi uap

(26)

yang mempunyai tekanan dan temperatur tinggi. Maka besar kalor yang diserap oleh refrigerant adalah:

Qc = mº ( h2 – h1 ) ... (2.8) Dimana :

Qc = Banyaknya kalor yang diserap di evaporator per satuan waktu (kj/s). mº = Laju aliran massa refrigerant ( kg/s).

h2 – h1 = kerja kompresi (kj/kg).

2 – 3 Proses Kompresi

Tahap ini terjadi di kompresor dimana refrigerant yang berfasa uap dengan temperatur dan tekanan rendah dikompresi secara isentropic sehingga temperatur dan tekanannya menjadi tinggi, besar kapasitas pemanasan dapat ditulis dengan persamaan :

Qc = mº ( h3 – h2 ) ...(2.9) Dimana:

Qc = Kapasitas panas Kcal ( kj/s). mº = Laju aliran massa refrigerant ( kg/s). h3 – h2 = Kerja kompresi (kj/kg).

3 – 4 Proses Kondensasi

Tahap ini terjadi di dalam kondensor, dimana panas dari refrigerant yang berfasa uap dari kompresor dibuang ke lingkungan sehingga refrigerant tersebut mengalami kondensasi. Pada tahap ini terjadi perubahan fasa dari dari fasa uap superheat menjadi fasa cair jenuh, pada fasa cair jenuh ini tekanan dan temperaturnya masih tinggi. Besarnya kalor yang dilepaskan di kondensor adalah qc = h3 – h4 ...(2.10)

Dimana :

Qc = Kalor yang dilepas di kondensor (kj/kg)

(27)

h4 = Entalphi refrigerant cair jenuh (kj/kg)

4 – 1 Proses Ekspansi

Tahap ini terjadi di katup ekspansi dimana refrigerant diturunkan tekanannya yang diikuti dengan turunnya temperatur entalphi.

Kompresi mengisap uap refrigerant dari sisi keluar evaporator ini, tekanan diusahakan tetap rendah agar refrigerant senantiasa berada dalam fasa gas dan bertemperatur rendah. Didalam kompresor uap refrigerant ditekan sehingga tekanan dan temperature tinggi untuk menghindarkan terjadinya kondensasi dengan membuang energi kelingkungan. Energi yang diperlukan untuk proses komporesi diberikana oloh motor listrik atau penggerak mula lainnya. Jadi dalam proses kompresi energi diberikan kepada uap refrigerant. Pada waktu uap refrigerant diisap masuk kedalam kompresor temperature masih tetap rendah akan tetapi ketika selama proses kompresi berlangsung temperatur dan tekanannya naik.

Setelah mengalami proses komopresi, uap refrigerant berkerja (fluida kerja ) mengalami proses kondensasi pada kondensor. Uap refrigerant yang bertekanan dan bertemperatur tinggi pada akhirnya kompresi dapat dengan mudah dengan mendinginkannya melalui fluida cair dan udara. Dengan kata lain uap refrigerant memberikan panasnya kepada air pendingin atau udara pendingin melalui dinding kondensor. Jadi dikarena air pendingin atau udara pendingin menyerap panas dari refrigerant maka temperaturnya menjadi tinggi pada waktu keluar dari kondensor. Selama refrigerant mengalami perubahan dari fasa uap ke fasa cair tekanan dan temperature konstan.

(28)

Untuk menurunkan tekanan refrigaran cair dari kondensor kita gunakan katup expansi atau pipa kapiler, alat tersebut dirancang untuk suatu penurunan tekanan tertentu. Melalui katup expansi refrigerant mengalami evaporasi yaitu proses penguapan cairan refrigerant pada tekanan dan temperature rendah, proses ini terjadi pada evaporator. Selama proses evaporasi refrigerant memerlukan atau mengambil bentuk energi panas dari lingkungan atau sekelilingnya sehingga temperatur sekeliling turun dan terjadi proses pendinginan.

2.6 Scroll Kompressor

Prinsip dasar kompresi kompresor scroll adalah interaksi antara scroll yang tidak bergerak (fixed scroll) dengan scroll yang bergerak (orbiting scroll). Kedua scroll ini saling bersinggungan identik satu sama lain tetapi berbeda sudut 180 derajat. Orbit dari scroll yang bergerak akan mengikuti path/jalur yang dibentuk oleh scroll yang tidak bergerak, Keduanya bersinggungan berdasarkan gaya sentrifugal. Ruang kompresi terbentuk dari mulai bagian luar sampai ke bagian dalam dimana volume ruang kompresi semakin diperkecil, akibatnya tekanan menjadi naik dan pada akhir kompresi, refrigerant keluar dari bagian tengah kedua scroll tersebut.

2.6.1 Sistem Kerja Kompresi Kempresor Scroll

Pada dasarnya cara kerja pada kompresi scroll dijelaskan sebagai berikut: Refrigerant gas bertemperatur rendah dan bertekanan rendah (warna biru) masuk dari bagian suction ke ruang kompresor. Refrigerant ini kemudian bersinggungan dgn motor kompresor yang temperaturnya lebih tinggi sehingga terjadi aliran

(29)

kalor dari motor ke refrigerant. Refrigerant ini kemudian masuk ke intake kompresor untuk memulai proses kompresi. Refrigerant yang terperangkap di ruang scroll kemudian dikompresikan untuk kemudian dikeluarkan dari bagian tengah scroll.

Pada saat proses kompresi, tekanan dan temperatur refrigerant berangsur2 naik karena volume ruang kompresi semakin diperkecil. Refrigerant yang sudah bertekanan dan bertemperatur tinggi ini (warna merah) kemudian keluar dari kompresor melalui pipa discharge. Di bagian discharge terdapat valve disc yang berfungsi untuk mencegah tekanan balik dari discharge/condenser pada saat kompresor mati. Valve disc berfungsi seperti check valve/katup satu arah.

Diantara ruang discharge dan suction terdapat pressure relief valve yang berfungsi untuk membuang tekanan dari bagian discharge ke bagian suction jika terjadi tekanan yang berlebihan.

Pelumas yang berada dibagian bawah berdasarkan gaya centrifugal naik ke bagian atas untuk melumasi bagian2 yang bergerak melalui saluran yang ada dibagian shaft compressor.

(30)

BAB 3 KOMPRESOR

3.1 UMUM

Kompresor adalah suatu alat mesin yang berfungsi untuk memanfaatkan udara atau gas, sehingga diperoleh udara yang bertekanan tinggi dari tekanan awalnya. Kompresor ini digerakkan dengan sumber tenaga seperti motor listrik,mesin, uap dan gas turbin. Pemilihan sumber tenaga ini tergantung pada ketentuan operasi dan daya sumber yang tersedia, sehingga kompresoe dapat beroperasi secara efisiensi dan ekonomis. Ada pun pemanfaatan uap atau gas dari hasil kompresor itu adalah:

1. Meneruskan daya (sistem udara tekanan untuk peralatan pneumatik).

2. Menyuplai udara untuk pembakaran.

3. Mengalirkan dan mendistribusikan gas.

4. Menjalankan gas pada suatu proses atau sistem.

5. Mengkondisikan gas yang dihasilkan suatu reaksi kimia, proses kompresi dapat dilakukan dengan dua cara yaitu:

a. Aliran berganti

b. Aliran kontinu.

Ada pun yang terjadi pada metode aliran berganti adalah

a. Sejumlah gas dikurung dalam suatu ruangan tertutup.

(31)

c. Terjadi kenaikan tekanan.

d. Gas yang setelah dikompresikan didorong keluar ruangan.

Sedangkan proses yang terjadi pada metode aliran kontiniu adalah

a. Proses kompresi akan dilakukan oleh impeller atau rotor sudut yang berputar dengan kecepatan tinggi.

b. Putaran impeller/rotor akan mengubah kecepatan dengan tekanan aliran gas.

c. Gas yang dialirkan melalui diffuser untuk menaikan tekanannya dengan cara menurunkan kecapatan aliran gas.

3.1.1 Prinsip Kerja Kompresor

Kompresor adalah mesin untuk memampatkan udara atau gas. Secara umum biasanya mengisap udara dari atmosfer, yang secara fisika merupakan campuran beberapa gas dengan susunan 78% Nitrogren, 21% Oksigen dan 1% Campuran Argon, Carbon Dioksida, Uap Air, Minyak, dan lainnya. Namun ada juga kompressor yang mengisap udara/ gas dengan tekanan lebih tinggi dari tekanan atmosfer dan biasa disebut penguat (booster). Sebaliknya ada pula kompressor yang menghisap udara/ gas bertekanan lebih rendah dari tekanan atmosfer dan biasanya disebut pompa vakum.

Jika suatu gas/ udara didalam sebuah ruangan tertutup diperkecil volumenya, maka gas/ udara tersebut akan mengalami kompresi. Kompressor yang menggunakan azas ini disebut kompressor jenis displacement dan prinsip kerjanya dapat dilukiskan seperti pada Gambar 3.1 dibawah ini:

(32)

Gambar. 3.1 Kompresi Fluida

Disini digunakan torak yang bergerak bolak balik oleh sebuah penggerak mula (prime mover) didalam sebuah silinder untuk menghisap, menekan dan mengeluarkan udara secara berulang- ulang. Dalam hal ini udara tidak boleh bocor melalui celah antara dinding torak dengan dinding silinder yang saling bergesekan. Untuk itu digunakan cincin torak sebagai perapat.

Jika torak ditarik keatas, tekanan dalam silinder dibawah torak akan menjadi negatif (kecil dari tekanan atmosfer) sehingga udara akan masuk melalui celah katup isap. Kemudian bila torak ditekan kebawah, volume udara yang terkurung dibawah torak akan mengecil sehingga tekanan akan naik.

3.2 Jenis Kompresor

Kompresor dapat dibagi dalam dua jenis utama yaitu : 1. Kompresor positf

(33)

Pada umumnya kompresor positf itu adalah gas yang diisap masuk kedalam silinder dan dikompresikan. Sedangkan kompresi non positf adalah gas yang diisap masuk dipercepat alirannya oleh sebuah impeller yang kemudian mengubah energi kinetik untuk menaikkan tekanan,dapat dilihat pada Gambar 3.2 dibawah ini:

Katup isap

Gambar.3.2.Mekanisme Beberapa Macam Kompresor Positif 1. Menurut metode kompresi, kompresor dapat dibagi menjadi:

a. Metode kompresor positif

1. Kompresor torak, bolak balik

2. Kompresor torak tingkat jauh, bolak balik. 3. Kompresor putar

(34)

b. Metode kompresor sentrifugal

1. Kompresor sentrifugal satu tingkat 2. Kompresor sentrifugal tingkat ganda. 2. Penggolongan menurut bentuk kompresor ada 3 jenis yaitu :

1. Jenis vertikal 2. Jenis horijontal

3. Jenis silinder banyak (jenis- V, jenis –W, dan jenis- VV). 3. Penggolongan menurut kecepatan putar

1. Jenis kecepatan rendah 2. Jenis kecepatan tinggi 4. Penggolongan menurut gas refrigran

1. Kompresor amonia 2. Kompresor freon 3. Kompresor CO2

5. Penggolongan menurut konstruksi 1. Jenis terbuka 2. Jenis semi hermatik 3. Jenis hermatik

3.2.1 Kompresor Torak Kecepatan Tinggi Berselinder Banyak.

Kecepatan putar yang tinggi dipergunakan apabila diperlukan kapasitas yang lebih besar. Namun, pada kompresor torak konvensional kecepatan putar tersebut ada batasnya. Hal itu disebabkan karena terbatasnya kekuatan material dan terjadinya getaran yang disebabkan oleh bagian mesin yang bergerak bolak –

(35)

balik. Kecepatan putar kompresor berkisar antara 900 – 1800 rpm dan untuk memperoleh kapasitas yang lebih besar dipakai kompresor berselinder banyak. Gambar 3.3 menunjukkan jenis kompresor yang banyak dipergunakan pada waktu ini. Meskipun demekian, banyak juga dipergunakan kompresor berukuran kecil dan sedang. Daya penggerak kompresor berkisar antara 3,7 sampai 200 Kw.

Gambar. 3.3. Konstruksi Kompresor Torak (Silinder Ganda)Kecepatan Tinggi Perbedaan kontruksi antara kompresor kecepatan rendah dan kompresor kecepatan tinggi berselinder banyak adalah:

1. Mekanisme katup.

Dengan naiknya kecepatan putar, maka dipakai katup yang ringan, misalnya katup pelat. Hal ini disebabkan karena katup, seperti yang biasa dipergunakan pada motor bakar torak, adalah terlalu berat. Katup pelat

(36)

dapat secara cepat mengikuti gerakan torak, sehingga prestasinya lebih baik dab dapat diandalkan.

2. Penyekat poros.

Dengan naiknya kecepatan poros engkol, dipergunakan penyekat mekanikan dan bukan jenis penyekat paking.

3. Pelumasan.

Minyak pelumas dialirkan ke bagian – bagian mesin secara paksa dengan menggunakan pompa minyak pelumas.

4. Pelepas tekanan.

Pelepasan tekanan dipasang didalam silinder untuk meringankan start dan mengatur kapasitas kompresor. Pelepasan tekanan itu dijalankan oleh pengatur kapasitas dengan menggunakan tekanan minyak pelumas. Ciri – ciri kompresor berselinder banyak kecepatan tinggi adalah:

1. Kecil dan ringan.

2. Memerlukan fondasi yang sederhana karena geterannya lebih kecil. 3. Memungkinkan penggunaan pelepasan tekanan dan tidak

diperlukan momen putar start yang besar. 4. Kapasitas refrigran dapat diatur secara atomatik.

5. Memungkinkan pertukaran komponen yang diperlukan pada setiap selinder.

6. Keausan cincin, torak, bantalan, dan sebagiannya terjadi karena kecepatan beban yang tinggi.

7. Kerusakan minyak pelumas terjadi karena temperatur kerja yang tinggi.

(37)

8. Apabila dipergunakan perbandingan kompresi yang tinggi, maka kemampuan akan turun dan kerugian dayanya bertanbah karena efisisensi volumemetriknya turun.

3.2.2 Kompresor Putar.

Kompresor putar dapat dibagi menjadi dua jenis, yaitu jenis daun berputar dan jenis daun diam (stasioner). Pada jenis yang pertama, daun terletak pada rotor yang berputar tetapi dapat bagian dalam dari selinder. Jenis ini banyak dipergunakan sebagai kompresor untuk unit penyegar udara berkapasitas rendah,ditujukkan pada Gambar 3.2. Sedangkan pada jenis daun diam, daun terletak menenmpel pada permukaan rotor yang berputar (torak berputar). Proses kompresi gas refrigran dilakukan oleh rotor dengan urutan pada Gambar 3.2.

Dibandingkan dengan kompresor torak (bolak balik),konstruksi kompresor berputar lebih sederhana dan sejumlah komponennya lebih sedikit. Di samping itu,untuk kapasitas kompresor yang lebih besar, pembuatannya lebih mudah dan getarannya kurang. Hal ini disebabkan karena pada kompresor putar tidak terdapat bagian yang bergerak bolak balik. Namun demikian,bagian – bagian yang bergesekan harus dibuat dengan ketelitian tinggi serta dari material yang tidak mudah aus. Hanya dengan jalan demikian dapat diperoleh perbandingan kompresi dan efisiensi yang tinggi.

3.2.3 Kompresor Sekrup

Kompresor sekrup yang semula dirancang untuk memperoleh kompresor udara tanpa minyak pelumas, memiliki dua buah rotor yang berpasangan, berturut – turut dengan gigi jantan dan gigi betina. Dalam beberapa tahun terakhir ini,

(38)

kompresor sekrup dibuat juga untuk dipergunakan pada mesin refrigerasi, seperti telihat pada Gambar 3.4 , dengan mekanisme pelumasan yang terpadu.

Dari Wikipedia , ensiklopedia bebas ( G Pita, Edward . 1981 . compressor . USA . John Wily and Sons. Inc.)

Gambar. 3.4 Konstruksi Kompresor Sekrup

Kompresor sekrup memiliki beberapa keuntungan yaitu : 1. Lebih sedikit jumlah bagian yang bergesekan.

2. Perbandingan kompresi yang tinggi dalam satu tingkat.

3. Relatif stabil terhadap pengaruh cairan (kotoran) yang terserap dalam refrigran.

Seperti pada kompresor torak, mekanisme kompresi dari kompresor sekrup melakukan 3 langkah, yaitu langkah isap, langkah kompresi, dan langkah keluar. Untuk mengurangi kerugian gesekan pada aliran gas, seperti terlihat Gambar 3.5 , gas diisap,dikompresikan, dan dikeluarkan dalam arah aksial.

(39)

Gambar.3.5. mekanisme Kompresor Sekrup

3.2.4 Kompresor Semi Hermatik

Pada kompresor semi hermatik listrik dibuat menjadi satu dengan kompresor. Jadi, rotor motor listrik tersebut berada didalam perpanjangan ruang engkol dari kompresor tersebut. Dengan jalan demikian tidak diperlukan penyekat poros, sehingga dapat dicegah terjadinya kebocoran gas refrigran. Disamping itu, konstruksinya lebih kompak dan bunyi mesin menjadi halus.

Namun demikian, haruslah diperhatikan agar dipergunakan isolator listrik (motor listik) yang sebaik – baiknya,yaitu tahan terhadap pengarus gas refrigran.

(40)

Untuk hal tersebut,gas refrigran freon sangat tepat, sebab selain tidak merusak isolator listrik,gas freon juga memiliki sifat mengisolasi.

Pada waktu ini, kompresor semi hermatik untuk gas refrigran freon dibuat sampai kira – kira 40 kW. Dari segi konstruksinya, kompresor semi hermatik juga dapat dibuat berselinder banyak, dengan momen putar start yang rendah, seperti terlihat Gambar 3.6.

Stoecker, W.F and jones, J.W. Refrigerasi dan Pengkondisian Udara, 1989 Gambar. 3.6. Penampang Kompresor Semi Hermatik

(41)

3.2.5 Kompresor Hermatik.

Pada dasarnya, kompresor hermatik hampir sama dengan kompresor semi hermatik. Perbedaannya hanya terletak pada cara penyambungan rumah (baja) kompresor dengan stator motor penggeraknya. Pada kompresor hermatik dipergunakan sambungan las, sehingga rapat udara,seperti terlihat Gambar 3.7. Pada kompresor semi hermatik dengan rumah terbuat dari besi tuang, bagian – bagian penutup dan penyambungannya masih dapat dibuka. Sebaliknya dengan kompresor hermatik, rumah kompresor dibuat dari baja dengan pengerjaan las, sehingga baik kompresor maupun motor listrik tidak dapat diperiksa tanpa memotong rumah kompresor. Oleh karna itu, komponen dari kompresor hermatik haruslah terpercaya dan dapat diandalkan.

Gambar.3.7. Kompresor Hermatik

William Wolansky & Arthur Akers, Modern Hydraulics,1990,97

Kompresor hermatik biasanya dibuat untuk unit berkapasitas rendah, sampai 7,5 kW, misalnya pada penyegar udara paket. Sementara itu, ada kecendrungan menggunakan motor listrik putaran tinggi dengan dua – pol (3000 rpm : 50 Hz , atau 3600 rpm : 60 Hz) sebagai pengganti motor listrik empat – pol (1500 rpm : 50 Hz , atau 1800 rpm : 60 Hz).

(42)

Jadi dapat dikatakan bahwa kompresor hermatik banyak beberapa keuntungan , diantaranya :

3 Efisiensi volumetik lebihtinggi 4 Tekanan keluar lebih besar 5 Pelumas yang lebih efektif 6 Konstruksinya lebih kecil 3.3 Klasifikasi Kompresor.

Kompresor terdapat dalam berbagai jenis dan model tergantung pada volume dan tekanannya. Gambar 3.8. memperlihatkan klasifikasi kompresor yang digolongkan atas dasar tekanannya. Sebutan kompresor (pemanpat) dipakai untuk jenis yang bertekanan tinggi, blower (peniup) untuk yang bertekanan agak rendah, sedangkan fan (kipas) untuk yang bertekanan sangat rendah. Atas dasar cara penempatannya kompresor dibagi atas jenis turbo dan jenis perpindahan. Jenis turbo menaikkan tekanan dan kecepatan gas dengan gaya sentrifugal yang ditimbulkan oleh impeler, atau dengan gaya angkat (lift)yang ditimbulkan oleh torak. Jenis perpindahan, seperti telah diterangkan diatas, menaikkan tekanan dengan memperkecil atau memampatkan volume gas yang diisap kedalam silinder atau stator oleh torak.

Kompresor juga terdapat dalam berbagai jenis dan model tergantung pada volume dan tekanannya. Gambar 3.8 memperlihatkan klasifikasi kompresor yang digolongkan atas dasar tekanannya. Kompresor dipakai untuk jenis yang bertekanan tinggi, yang bertekanan rendah, sedangkan untuk tekanan sangat rendah adalah fan (kipas). Atas dasar cara pemanfaatannya kompresor dibagi atas jenis turbo dan jenis perpindahan.

(43)

(44)

Kompresor yang bekerja berdasarkan metode aliran kontiniu dikenal sebagai kompresor dinamis. Berdasarkan cara perubahan energi mekanik kedalam gas kompresor dapat dibagi dalam 2 golongan, yaitu:

1. Kompresor perpindahan positif

Kompresor perpindahan positif (Positif Displacement Compressor) adalah kompresor dengan prinsip kerja , menaikan tekanan gas dengan menurunkan volume pada ruang tertutup. Kapasitas yang dihasilkan berbanding lurus dengan kecepatan/putaran, tetapi perbandingan tekanan (pressure ratio) ditentukan oleh tekanan dalam sistem itu sendiri. Pada dasarnya kompresor perpindahan positif terbagi dalam 2 kelompok yaitu:

a. Kompresor Resiprocating.

Kompresor dengan rotasi bolak balik, yang termasuk kelompok ini adalah piston kompresor torak.

b. Kompresor Berputar.

Kompresor dengan gerak berputar, yang termasuk dalam kelompok ini adalah baling – baling, ulir, dan blower.

2. Kompresor dinamik

Kompresor dinamik mempunyai prisip kerja yaitu merubah kecepatan gas yang dibangkitkan oleh aks/ gerakan impeler yang berputar kedalam tekanan. Variasi perubahan kapasitas dan rasio keduanya sebagai fungsi kecepatan/putaran, tetapi dibatasi

(45)

dengan gerakan tertentu sesuai dengan rancangan. Dinamik kompresor terbagi dalam 2 kelompok yaitu:

a. Kompresor aksial

Arah aliran gas sejajar dengan sumbu poros b. Kompresor sentrifugal

Arah aliran mengelilingi sumbu poros. 3.3.1 Pemampatan (Kompresi) Udara.

Ditinjau dari cara pemampatan (kompresi) udara yaitu : 1. Jenis perpindahan

Jenis perpindahan adalah kompresor yang menaikkan tekanan dengan memperkecil atau memampatkan volume gas yang diisap ke dalam silinder atau stator oleh torak.

2. Jenis turbo

Jenis turbo menaikkan tekanan dan kecepatan gas dengan gaya sentrifugal yang ditimbulkan oleh impeller atau dengan gaya angkat (lift) yang ditimbulkan oleh torak.

3.3.2 Klasifikasi Atas Konstruksi.

Kompresor dapat diklasifikasikan atas dasar konstruksinya yaitu:

1. Klasifikasi berdasarkan jumlah tingkat kompresi : satu tingkat , dua tingkat atau tingkat banyak.

2. Klasifikasi berdasarkan langkah kerja (pada kompresor torak) : kerja tunggal dan kerja ganda.

(46)

3. Klasifikasi berdasarkan susunan silinder (untuk kompresor torak) : mendatar, tegak, bentuk – L, bentuk – V, bentuk – W, bentuk bintang dan lawan berimbang.

4. Klasifikasi berdasarkan cara pendingin : pendingin air dan pendingin udara.

5. Klasifikasi berdasarkan transmisi penggerak : langsung. Sabuk – V, roda gigi.

6. Klasifikasi berdasarkan penempatannya : permanen dan dapat dipindah.

7. Klasifikasi berdasarkan cara pelumasan : pelumasan minyak, dan tanpa minyak.

3.4 Kompresor torak satu tingkat

Kompresor torak merupakan suatu kompresor bolak balik yang menggunakan torak (piston) didalam silinder yang bergerak bolak – balik untuk mengisap, menekan,dan mengeluarkan udara secara terus menerus. Dalam hal ini udara yang ditekan tidak boleh bocor melalui celah antara piston dan silinder yang saling bergesekan. Untuk mencegah kebocoran ini maka pada piston dilengkapi dengan tang piston yang berfungsi sebagai perapat sekaligus penyalur oli sebagai pelumas pada piston dan silinder.

Kompresor torak adalah yang paling umum digunakan, dapat digerakkan oleh motor listrik atau motor bakar. Parameter penting yang mempengaruhi penampilan kompresor adalah kapasitas kompresor itu sendiri, yang pada umumnya dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti:

(47)

1. Langkah (displacement) piston

2. Clearance antara kepala piston pada titik mati atas dengan ujung silinder

3. Ukuran katup pemasukan dan pengeluaran, 4. RPM

5. Jenis refrigeran,

6. Tekanan masukan dan tekanan keluaran.

Seringkali kapasitas kompresor harus dikendalikan untuk mengatasi beban pendinginan yang tidak tetap, sehingga kompresor sering dioperasikan pada kapasitas di bawah kapasitas maksimum. Kapasitas kompresor dapat dikendalikan dengan cara:

1. Menyalurkan (bypass) uap refrigeran dari sisi tekanan tinggi ke sisi tekanan rendah kompresor. Salah satu sistembypas s adalah menghubungkan sisi tekanan tinggi dan sisi tekanan rendah kompresor dengan pipa dan menggunakan katup solenoid sehingga uap refrigeran langsung dipindahkan ke sisi tekanan rendah.

2. Tetap membuka katup pemasukan kompresor sehingga uap refrigeran mengalir langsung di dalam kompresor

3. Mengendalikan kecepatan (RPM) motor, yaitu dengan menggunakan motor listrik kecepatan ganda atau menggunakan dua motor listrik yang berkecepatan berbeda.

(48)

3.4.1 Prinsip Kerja Kompresor Torak Satu Tingkat.

Kompresor bekerja dengan gerakan piston secara bolak balik dari torak yang akan memanfaatka udara/gas. Dengan bekerjanya torak keatas menekan udara yang bermanfaatkan, sehingga mengakibatkan volumenya menjadi kecil dan tekanannya menjadi naik.

Udara atau gas yang akan dimanfaatkan masuk dan keluar dikarenakan adanya 2 (dua) buah katub, yaitu katub masuk dan katub keluar pada silinder tersebut. Katub – katub tersebut mempunyai fungsi masing – masing , katub isap (soction) berfungsi sebagai katup pemasukan fluida yang akan dikompresikan sedangkan Katub buang (discharge) berfungsi sebagai katup pengeluaran hasil fluida yang akan dikompresikan. Fungsi lain dari katub sebagai pengaman yang mencagah adanya aliran balik dari udara atau gas yang dikompres, oleh karna itu pada katup hanya bekerja membuka dan menutup pada satu aliran.

Dengan bergeraknya piston dari titik mati atas (TMA) ke titik mati atas (TMB) maka volume silinder akan bertambah besar dan tekanan dalam silinder berkurang. Dengan turunnya tekanan dalam silinder maka katup isap akan terbuka dan udara atau gas akan masuk kedalam silinder. Gerakan udara kedalam silinder akan terhenti ketika piston mencapai titik mati bawah. Pada gerakan piston maju dari titik mati bawah ketitik mati bawah ketitik mati atas, maka volume udara atau gas akan bertambah kecil dan sejalan dengan bertambah kecilnya volume udara atau gas, tekanannya akan bertambah besar sehingga tekanan gas dalam silinder ini dapat menutup katup isap dan sebaliknya membuka katub buang. Besarnya tekanan dalam ruangan silinder akibat gerakan maju piston bergantung pada saat

(49)

pembukaan katub buang. Makin lama katub buang terbuka maka makin kacil ruang silinder dan makin besar pula tekanan gasnya.

Pada kompresor dua tingkat, tiga tingkat dan tingkat banyak umumnya digunakan untuk menghasilkan tekanan yang lebih tinggi pada kompresi. Tekanan udara atau gas pada tingkat pertama akan dikompresi pada tingkat berikutnya untuk menghasilkan tekanan yang diinginkan katup isap dan katub buang membuka dan menutup dengan sendirinya oleh karena adanya perbedaan tekanan yang terjadi didalam silinder tersebut. Katup isap akan membuka apabila tekanan gas pada jalur isap lebih besar dari pada tekanan gas dalam silinder. Pada saat tekanan gas melewati katup, dudukan katup akan bekerja dan menutup dan mencegahadanya aliran balik.

Pada umumnya kompresor torak terdapat satu kali langkah isap dan satu langkah buang secara berulang - ulang dalam silinder. Kompresor torak tunggal bekerja mengeluarkan gas hanya pada langkah maju ataupun pada langkah mundur saja, yang mempunyai satu jalur langkah isap dan langkah buang seperti terlihat pada Gambar 3.9. Kompresor ini menghisap udara dari atmosfer melalui saringan udara yang terdapat pada kompresor tersebut dan memanfaatkan udara tersebut sehingga tekanan menjadi naik dari tekanan awalnya.

(50)

a. _{Langkah isap} _{b. Langkah buang}

Entiene Lenoir , pada tahun 1822-1900 seorang berkebangsaan Perancis

Gambar 3.9. Langkah Isap Dan Langkah Buang Pada Kompresor Torak Langkah Tunggal

3.4.2 Bagian Utama Dari Kompresor Torak 1. Silinder dan kepala silinder

Silinder untuk tekanan kurang dari 50 kgf/cm2 (4.9 Mpa) pada umunya menggunakan besi cor sebagai bahan silindernya.

2. Torak dan cincin torak

Torak merupakan komponen yang betugas untuk melakukan kompresi terhadap udara/ gas, sehingga torak harus kuat menahan tekanan dan panas. Torak juga harus dibuat seringan mungkin untuk mengurangi gaya inersia dan getaran. Pemakaian 2 s.d. 4 cincin torak biasanya dipakai pada kompresor dengan tekanan kurang dari 10 kgf/cm2. Pada kompresor tegak dengan pelumasan minyak, pada torak dipasangkan sebuah cincin pengikis minyak yang dipasang pada alur terbawah.

(51)

Kompresor tanpa pelumasan, cincin torak dibuat dari bahan yang spesifik yaitu karbon atau teflon.

3. Katup – katup

a. Konstruksi katup pita (Reed Valve) ditunjukkan pada Gambar 3.10

Gambar 3.10 Katup Pita

b. Konstruksi katup cincin ditunjukkan pada Gambar 3.11

(52)

c. Konstruksi katup kanal ditunjukkan pada Gambar 3.12

Gambar 3.12 Katup Kanal d. Konstruksi katup kepak ditunjukkan pada Gambar 3.13

Gambar 3.13 Katup Kepak

Gambar.3.14. Macam- Macam Katup

(53)

Poros engkol dan batang torak mempunyai fungsi utama untuk mengubah gerakan putar menjadi gerak bolak-balik.

5. Kotak Engkol

Kotak engkol adalah sebagai blok mesinnya kompresor yang berfungsi sebagai dudukan bantalan engkol yang bekerja menahan beban inersia dari masa yang bergerak bolak-balik serta gaya pada torak.

6. Pengaturan Kipas

Untuk mengatur batas volume dan tekanan yang dihasilkan kompresor digunakan alat yang biasa disebut pembebas beban (unloader).

(54)

BAB 4

SISTEM KERJA MESIN PENDINGIN DENGAN MENGGUNAKAN REFRIGRAN (R22) UNTUK MENURUNKAN SUHU UDARA HASIL

KOMPRESSOR MENJADI UDARA INSTRUMENT 4.1 Refrigrasi

Refrigrasi adalah suatu proses pemindahan panas dari suatu tempat ke tempat yang lain. Refrigrasi juga disebut penyerapan panas dari ruangan sehingga suhu ruangan menjadi dingin sesuai dengan yang diinginkan. Pada dasarnuya refrigrasi mempunyai manfaat yang banyak, antara lain ialah :

1. Pengkondisian udara pada ruangan dalam bangunan atau rumah, sehingga temperatur didalam bangunan atau rumah lebih dingin dibandingan diluar rumah.

2. Pengolahan / transportasi / penyediaan bahan – bahan makanan atau minuman menjadi lebih terhadap aktivitas mikro organisme.

3. Pembuatan batu es dan dehidrasi gas dalam saklar besar. 4. Pemurnian minyak pelumas pada industri minyak bumi. 5. Melangsungkan reaksi – reaksi kimia pada temperatur rendah

6. Pemisahan terhadap komponen – komponen hidrokarbon yang mudah menguap.

7. Pencairan gas untuk mendapatkan gas murni (O2 dan N2).

4.1.1 Prinsip Dan Fungsi Refrigerasi

Prinsip refrigerasi yang banyak terdapat pada refrigerasi industri, yang meliputi pemprosesan, pengawetan makanan, penyerapan kalor dari bahan –

(55)

bahan kimia, perminyakan dan industri petrokimia. Selain itu, terdapat penggunaan khusus seperti pada manufaktur dan konstruksi.

Tingkat suhu yang diperlukan dalam bidang industri dapat menurun hingga mencapai tingkat suhu rendah dibawah nol. Dengan demikian kita harus mengetahui beberapa prinsip dasar refrigerasi yang penting yaitu :

1. Penguapan cairan pendingin akan memerlukan kalori yang akan diambil dari fluida yang akan diinginkan.

2. Titik didih media pendinginan akan turun, bila tekanan diturunkan, sehingga permukaan panas terjadi pada suhu rendah.

3. Waktu pengembunan kembali, uap media pendingin akan melepas sejumlah kalori yang akan diambil oleh media pendinginnya sendiri.

4. Titik embun dapat diturunkan dengan menaikan tekanannya.

Diindustri pabrik seperti kimia, penyulingan minyak, pabrik kertas, pulp dan petrokimia membutuhkan refrigrasi yang ditangani dengan baik. Oleh karna itu hampir setiap instalasi mempunyai perbedaan serta harga yang begitu tinggi. Beberapa fungsi refrigrasi yang penting dalam industri kimia dan industri proses adalah:

1. Pemisahan gas – gas pada pengembunan gas.

2. Pemadatan suatu zat didalam campuran untuk memisahkan yang lain. 3. Menjaga kondisi suhu rendah dalam penyimpangan gas cair agar

tekanannya tidak berlebihan.

(56)

4.2 Sistem Kerja Mesin Pendingin.

Sistem merupakan suatu pengendalian metoda, dimana suatu pemasukan dan pengeluaran dengan cara menggunakan teknologi pada peralatan – peralatan yang dipakai berguna untuk mendapatkan hasil yang diingikan. Pendinginan merupakan peristiwa penurunan temperatur tinggi ketemperatur rendah.

Sistem pendingin adalah salah satu cara pendinginan yang berlangsung secara paksa,dimana panas dipindahkan dari suatu tempat yang bertemperatur lebih tinggi ketempat bertemperatur rendah. Pada dasarnya tiap – tiap mesin pendingin terdiri atas :

1. Motor penggerak 2. Kompresor 3. Kondensor 4. Saringan

5. Pipa kapiler?katup ekspansi 6. Pipa penguapan (evaporator 7. Refrigran.

4.2.1 Kompresor unit

Kompresor terdiri dari motor penggerak dan kompresor. Kompresor bertugas untuk menghisap dan menekan refrigran sehingga refrigran beredar dalam unit mesin pendingin,sedangkan motor penggerak bertugas memutar kompresor tersebut. Ditinjau dari cara penggeraknya kompresor unit dibagi atas 3 bagian yaitu:

(57)

1. Jenis unit vterbuka

Disini kompresor dan motor penggerak masing – masing berdiri sendiri untuk memutarkan kompresor dipergunakan ban (belt) motor penggeraknya biasanya adalah motor listrik atau diesel.

2. Semi hermatic unit ( unit semi hermatik )

Disini kompresor dan motor listrik juga berdiri sendiri, tetapi dihubungkan sehingga seolah – olah menjadi satu buah. Untuk memutar kompresor, poros motor listrik dihubungkan dengan poros kompresornya langsung. 3. Hermatic unit (unit hermatik)

Disini kompresor dan motor listrik benar – benar menjadi satu unit yang tertutup rapat. Kelemahannya jika terjadi kerusakan pada kompresor atau motor listrik sulit untuk diperbaiki. Keuntungannya ialah bahwa bentuknya dapat menjadi lebih kecil,tidak banyak memakan tempat,harganya relatif murah,cocok sekali unit kompresor pada domistik refrigrator. Disini perpindahan daya dari motor listrik ke kompresor dapat menjadi lebih sempurna.

Fungsi dan prinsip unit kompresor jenis 1,2, dan 3 adalah sama yaitu untuk mengedarkan refrigran dalam unit mesin pendingin agar dapat berlangsung proses pendinginan. Untuk dasar pengertian kerja kompresor perhatikan Gambar 4.1 dibawah ini:

(58)

Gambar 4.1. Kompresor Menghisap Uap Refrigran

Selama langkah masu, katup inlet membuka untuk membiarkan uap mengalir dari evaporator ke dalam silinder.

(59)

Untuk memahami cara kerja sistem pendingin perhatikan gambar 4.2. jika motor penggerak berputar maka akan memutar kompresornya. Dengan berputarnya kompresor maka refrigran (yang dalam ujud gas) akan naiksuhu maupun tekanannya. Hal ini disebabkan melekul – melekul dari refrigran bergerak lebih cepat dan saling bertabrakan akibat adanya kompresi.

Temperatur dari gas refrigran akan merambat pada pipa – pipa kondensor dan media pendinginan. Pada bagian kondensor ini di usahakan adanya media pendinginan yang baik, sebab dengan adanya pendinginan yang baik pada bagian kondensor ini akan membantu memperlancar terjadinya proeses kondensasi (uap panas dari refrigran berubah menjadi cairan, mengembun).

Penempatan kondensor harus pada tempat yang cukup luas,agar aliran udara tidak terhalang. Untuk lebih memperlancar sirkulasi udara dipasang kipas angin pada kondensornya. Pada kondensor dengan pendingin air, kondensor direndam dalam air,airnya diedarkan dengan pompa. Temperatur dan tekanan gas refrigran akan naik terus menerus sampai keseimbangan dicapai. Setelah terjadi proses kondensi (pengembunan) gas refrigran, sebagai cairan disimpan dalam receiver, sebagian cairan refrigran mengalir menerusi saluran cairan tekanan tinggi menuju refrigran control setelah melewati drier strainer (saringan).

Kondensor bayak dipergunakan pada unit dengan freon sebagai refrigran berkapasitas relatif kecil, misalnya pada penyegar udara jenis paket,pendingin air dan sebagiannya. Pada Gambar 4.3 digambarkan kondensor dengan koil pipa pendingin didalam tabung yang dipasang pada posisi vertikal. Koil pipa pendingin tersebut biasanya terbuat dari tembaga,tanpa sirip atau dengan sirip(aerofin tube).

(60)

Pada kondensor, air mengalir didalam koil pipa pendingn. Endapan dan kerak yang terbentuk didalam pipa harus dibersihkan dengan mempergunakan zat kimia.

Gambar 4.3. Kondensor 4.2.2 Saringan

Biasanya saringan terdiri atas cilica gel dan screen. Silica gel berfungsi menyerap kotoran,dan air. Sedengkan screen yang terdiri dari kawat kasa yang halus gunanya untuk menyaring kotoran dalam sistem seperti potongan timah,karat dan lainnya. Jadi didalam sistem harus tidak ikut mengalir air, asam serbuk,atau kotoran.

Pada kompresor hermatik, apabila motornya terbakar saringan harus diganti yang baru. Apabila kotoran – kotoran akibat kawat yang terbakar tersebut melewati pipa kapiler atau keran ekspansi, akan menyebabkan saluran buntu. Apabila pipa kapiler/keran ekspansi buntu maka tidak akan terjadi proses pendinginan.

Waktu menyambung saringan dengan pipa kapiler/keran ekspansi, bagian saringan yang disambung dengan refrigran control letaknya sebaiknya lebih

(61)

rendah dibandingkan dengan bagian saringan yang disambung dengan kondensor agar hanya refrigerator cair saja yang mengalir masuk ke pengontrolan refrigran 4.2.3 Pipa kapiler

Pipa kapiler gunanya untuk menurunkan tekanan dan mengatur jumlah cairan refrigran yang mengalir. Diameter dan pipa kapiler tergantung dari kapasitas mesin pendinginnya. Pada umumnya pengontrolan refrigran pada domestik refrigrator adalah pipa kapiler. Penggunaan pipa kapiler pada mesin pendingin akan mempermudah pada waktu strat karena dengan mempergunakan pipa kapiler pada saat sistem tidak bekerja tekanan pada kondensor dan evaporator cenderung sama. Hal mini berarti meringankan tugas kompresor pada waktu start. 4.2.4 Katup Expansi

Katup Ekspansi seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.4 berfungsi untuk mengekspansikan secara adiabatik cairan refrigerant yang bertekanan dan bertemperatur tinggi sampai tingkat keadaan tekanan dan temperatur rendah. Ada bermacam-macam jenis katup ekspansi, antara lain:

1. Automatic Expantion Valve 2. Thermostatic Expantion Valve 3. Katup Apung Sisi Tekanan Tinggi 4. Katup Apung Sisi Tekanan Rendah 5. Manual Expantion Valve

6. Pipa Kapiler

7. Thermoelectric Expantion Valve 8. Electronic Expantion Valve

(62)

Dari banyak jenis katup ekspansi tersebut yang paling banyak digunakan untuk sistem pendingin komersial adalah pipa kapiler karena beban yang didinginkan relatif konstan dan mempunyai harga yang relatif murah.

Gambar 4.4 Katup Expansi 4.2.5 Evaporator

Evaporator seperti ditunjukkan pada gambar 4.5 berfungsi sebagai alat penyerap kalor dari lingkungan ke refrigerant sehingga refrigerant akan mengalami perubahan fasa dari cair menjadi uap. Berdasarkan bentuk dan permukaan koilnya, evaporator dibagi menjadi 3 macam, yaitu :

1. Evaporator Pipa Telanjang ( Bare Tube Evaporator ). 2. Evaporator Pelat ( Plate Surface Evaporator ).

3. Evaporator Bersirip ( Finned Evaporator ).

Dalam proses pendinginan, pada umumnya temperatur permukaan bidang evaporator lebih rendah daripada titik embun dari udara masuk. Apabila udara ruangan menyentuh permukaan koil pendingin, uap air dalam udara akan

(63)

mengembun sehingga koil menjadi basah. Pada umumnya temperatur bola kering (Tdb) udara keluar evaporator adalah 15OC – 17OC dan temperatur bola basah (Twb) 13OC – 15OC untuk evaporator dengan penguapan 2OC – 7OC, kecepatan udara sekitar 2 m/s sebagai kondisi standard an menggunakan koil dengan 3 atau 4 baris.

Gambar 4.5. Evaporator 4.3 Refrigran.

Refrigeran merupakan suatu media pendingin yang dapat berfungsi untuk menyerap kalor dari lingkungan atau untuk melepaskan kalor ke lingkungan. Sifat-sifat fisik termodinamika refrigerant yang digunakan dalam sistem refrigerasi perlu diperhaatikan agar sistem dapat bekerja dengan aman dan ekonomis, adapun sifat refrigerant yang baik adalah :

1. Tekanan penguapannya harus cukup tinggi, untuk menghindari kemungkinan terjadinya vakum pada evaporator dan turunya efisiensi volumetrik karena naiknya perbandingan kompresi.

(64)

2. Tekanan pengembunan yang rendah sehingga perbandingan kompresinya rendah dan penurunan prestasi kompresor dapat dihindari.

3. Kalor laten penguapan harus tinggi agar panas yang diserap oleh evaporator lebih besar jumlahnya, sehingga untuk kapasitas yang sama, jumlah refrigerant yang dibutuhkan semakin sedikit.

4. Koefisien prestasi harus tinggi, ini merupakan parameter yang penting untuk menentukan biaya operasi.

5. Konduktifitas thermal yang tinggi untuk menentukan karakteristik perpindahan panas.

6. Viskositas yang rendah dalam fasa cair atau gas. Dengan turunnya tahanan aliran refrigerant dalam pipa kerugian tekanannya akan berkurang.

7. Konstata dielektrik yang kecil, tahanan listrik yang besar serta tidak menyebabkan korosi pada material isolasi listrik.

8. Refrigeran hendaknya stabil dan tidak bereaksi dengan material yang digunakan sehingga tidak menyebabkan korosi.

9. Refrigeran tidak boleh beracun dan berbau.

10.Refrigeran tidak boleh mudah terbakar dan meledak.

11.Dapat bercampur dengan minyak pelumas tetapi tidak merusak dan mempengaruhinya.

12.Harganya murah dan mudah dideteksi jika terjadi kebocoran.

4.4 Instrument pendukung pada sistem kerja mesin pendingin.

Untuk meningkatkan kinerja dari mesin pendingin diperlukan beberapa komponen tambahan, antara lain :

(65)

1. Filter Drier. 2. Thermostat.

3. High – Low Pressure. 4. Heat Exchanger. 5. Liquid Receiver.

4.4.1 Filter Drier

Filter drier berfungsi untuk menyaring kotoran dan menyerap uap air yang terkandung di dalam sistem. Saringan di dalam komponen ini berupa anyaman kawat yang halus, sedangkan bahan penyerapnya dari zat kimia desikan (Silica Gel). Selain dapat menyerap uap air zat kimia ini dapat pula menyerap asam, hasil uraian minyak pelumas dan lainya. Pada alat pendingin udara sebaiknya dilengkapi filter drier ini karena jika tidak dapat menyebabkan:

1. Membekunya uap air dalam sistem sehingga sistem dapat tersumbat. 2. Terbentuknya asam yang disebabkan bereaksinya uap air dengan bahan

pendingin dan minyak pelumas kompresor. Terbentuknya asam ini dapat menimbulkan korosi pada komponen sistem.

3. Rusaknya kompresor dan tersumbatnya pipa kapiler karena terbentuknya endapan oleh air dan asam yang terkandung dalam sistem sehinggga merusak minyak pelumas kompresor .

4.4.2 Thermostat

Thermostat berfungsi untuk mempertahankan temperatur di dalam media yang didinginkan agar tetap konstan dengan menjalankan dan menghentikan kompresor secara otomatis. Pada thermostat ini dilengkapi dengan bulb yang

(66)

berfungsi sebagai sensor perubahan temperatur, jika temperatur yang diinginkan telah tercapai maka bulb terisi dengan fluida tersebut mengirimkan sinyal untuk memutuskan arus listrik sehingga kompresor berhenti bekerja.

4.4.3 Liquid Receiver

Fungsi liquid receiver adalah untuk menampung refrigerant yang berasal dari kondensor dan memastikan bahwa refrigerant yang memasuki katup ekspansi benar-benar berfasa cair.

4.4.4 Sight Glass

Sight Glass berfungsi untuk mengetahui jumlah refrigerant yang mengalir di dalam sistem. Jika kita melihat adanya gelembung udara pada sight glass maka dapat dipastikan bahwa sistem mengalami kekurangan refrigerant. Disamping itu sight glass juga berfungsi sebagai indikator adanya uap air di dalam sistem yang berubah warna apabila ada kandungan uap air . Warna normal sight glass pada umumnya adalah biru atau hijau, dan jika terdapat kandungan uap air maka warna biru akan berubah menjadi pink (merah muda), sedangkan warna hijau akan berubah menjadi kuning.

4.4.5 Pressurestat

Pressurestat merupakan saklar pemutus arus listrik yang bekerja berdasarkan tekanan sistem dengan membuka titik kontaknya. Alat ini berfungsi untuk melindungi sistem refrigerasi dari tekanan yang terlalu tinggi atau terlalu rendah. Setelah tekanan dalam sistem sudah tidak berbahaya lagi maka kontak

(67)

saklar pemutus akan menutup kembali dan sistem kembali bekerja. Jenis-jenis pressurestat adalah :

1. Low Pressurestat / LP ( Saklar pemutus tekanan rendah). 2. High Pressurestat / HP( Saklar pemutus tekanan tinggi).

3. High-Low Pressurestat / HLP ( Saklar pemutus tekanan tinggi dan rendah). 4.5 Data Spesifikasi Peralatan

1. Kompresor Torak Satu Tingkat Type : UNC – 1 Piston Displacement : 7,49 m3/min Putaran : 670 rpm Daya poros : 7,5 KW Pressure : 4 – 7 Kg/cm2 Diameter silinder : 140 mm Piston diameter : 139,5 mm Kapasitas standart : 6,79 Kg/m3 2. Motor

Tegangan : 380 Volt Frekuensi : 50 Hz

Putaran : 1500 rpm Daya : 9,5 KW

Fasa : 3

3. Selex Dryer

Model : Rb – 11 E – AC Max press : 9,9 Kgf/cm2

(68)

PH, Volt Hz : 1 φ AC 200 V 50/60 Hz Air Flow : 1,65 m3/min

Current : 2,4 A Weight : 64 Kg Ref, charge : R22 0,42 KG

Srial No : 410048 4. Pendingin

Model : SB C – K E shinwa cooling tower Cooling capacity : 72000 Kcal/ H

Water flow : 200 L/m Water inlet temp : 44 °C Water outlet temp : 38 °C Wet bulb temp : 29 °C D.R No : B 381335 Fan diameter : 600 mm φ

Motor : 0,4 kw x 6 p x 50 Hz x i set SHPG. Weight : 65 kg

Oper weight : 140 kg Date : 1982.7 mFG No : 71 4.6 Data Pengamatan.

Pada Tabel 4.1 merupakan data pengamatan sistem kerja mesin pendingin dengan menggunakan refrigran (R22) untuk menurunkan suhu udara hasil kompresor menjadi udara instrument di pabrik MINI PTKI – MEDAN.

(69)

Tabel 4.1 Data yang diperoleh dari lapangan NO

Waktu (menit)

TEMPERATUR MASSA ALIR

Udara Masuk T1 0 C Udara Keluar T2 0 C

Freon – 22 Masuk

Freon – 22 Keluar T2 0 C Udara Mu (Kg/Jam)

Freon – 22 Mf (Kg/ Jam)

1 10 33 30 4 26 89.4 722,2 2 20 32 29 4 25 89.4 722,2 3 30 31 28 4 23 89.4 722,2 4 40 30 27 4 23 89.4 722,2 5 50 30 27 4 23 89.4 722,2

4.7 Pembahasan

Mengetahui perpindahan panas yang dilepas oleh udara dan perhitungan panas yang diterima oleh freon – 22

4.7.1 Menghitung jumlah panas yang dilepas oleh udara setelah didinginkan dan dikeringkan pada selex drayer

Diketahui : masa alir udara = 89,4 kg/jam

Temperatur udara masuk T1) = 33 °C

Temperatur udara keluar (T2) = 30°C

Kapasitas panas udara pada temperatur:

T1 = 33 °C= 1,0053984.103 J/kg 0k hasil interpolasi antara:

27 °C = 0,2402 77 °C = 0,2410

T2 = 30 °C = 1,0051976.103 J/kg 0k

27 °C = 0,2402 77 °C = 0,2410

(70)

= 0,00004 = y – 0,2402

y = 0,240248 BTU/ LB x 4,184.103 J/Kg 0K maka y = 1,0051976.103 J/Kg 0K

maka

Maka jumlah panas yang dilepaskan oleh udara (Q2)

Q2 = Mu x Cp x ∆T

= 89,4 kg / jam x 1,005298 KJ/ kg °k x 3 °k = 269,62029236 KJ/jam x 0,2388 kkal = 64,38547963 kkal /jam

(71)

Dengan cara perhitungan yang sama dilakukan untuk pengamatan selanjutnya dan hasil selengkapnya dapat dilihat pada tabel 4.2.

Tabel 4.2 Hasil perhitungan panas yang dilepas oleh udara

NO TEMPERATUR UDARA PANAS YANG DILEPASKAN

UDARA MASUK

(T1) °C

KELUAR (T2)

°C

Q (Kkal/jam)

1 33 30 64,38547963

2 32 29 64,38119212

3 31 28 64,37690462

4 30 27 64,37261711

5 30 27 64,37261711

4.7.2 Menghitung jumlah panas yang diserap oleh freon – 22 setelah didinginkan dan dikeringkan pada selex drayer

Diketahui : masa aliran freon – 22 =722,2 Kg/jam Temperatur freon – 22 masuk (t1) = 4 °C

Temperatur freon – 22 keluar (t2) = 26 °C

∆h (perubahan entalpi) a. 4 °C = 204,713 kj/kg (lampiran)

26 °C = 231,583 kj/kg

(72)

= 231,583 kj/kg – 204,713 kj/kg = 26,87 kj/kg

Maka panas yang diserap freon – 22 sebesar : Qf = Mf x ∆h

= 722,2 kg/jam x 26,87 kj/kg = 19405,514 kj/jam x 0,2388 kkal = 4634,036743 kkal/jam

b. 4 °C = 204,713 kj/kg 25 °C = 230,324 kj/kg ∆h = ht2 – ht1

= 230,234 kj/kg – 204,713 kj/kg = 25,611 kj/kg

Maka panas yang diserap oleh freon – 22 sebesar Qf = Mf x ∆h

= 722,2 kg/jam x 25,611 kj/kg = 18496,2642 kg/jam x 0,2388 kkal = 4416,907891 kkal/jam

c. 4 °C = 204,713 kj/kg 23 °C = 227,810 kj/kg ∆h = ht2 – ht1

= 227,810 kj/kg – 204,713 kj/kg = 23,103 kj/kg

Maka panas yang diserap oleh freon – 22 sebesar Qf = Mf x ∆h

(73)

= 16684,9866 kj/jam x 0,2388 kkal = 3984,3748 kkal/jam

Dengan cara perhitungan yang sama dilakukan untuk pengamatan selanjutnya dan hasil dapat dilihat pada Tabel 4.3.

Tabel 4.3. Hasil perhitungan panas yang diserap oleh freon – 22 NO TEMPERATUR FREON - 22 PANAS YANG

DISERAP FREON - 22 MASUK

(TI) °C

KELUAR (T2)

°C

Q (Kkal/jam)

1 4 26 4.634,036743

2 4 25 4.416,907891

3 4 23 3.984,3748

4 4 23 3.984,3748

5 4 23 3.984,3748

BAB 5

(74)

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan dari hasil data di lapangan dan pembahasan maka penulis mengambil Kesimpulan :

1. Semakin besar panas yang diserap oleh freon maka semakin besar pula temperatur yang keluar (T2) pada freon,dan sebaliknya semakin kecil panas yang diserap oleh freon maka semakin kecil pula temperatur yang keluar.

2. temperatur udara di turunkan dan di keringkan dalam selex drayer maka dapat diketahui temperatur udara instrument di pabrik mini adalah 27oC yaitu dibawah temperatur kamar dan keadaan seperti inilah yang dikehendaki.

3. Dari data dan hasil yang di dapat maka kondisi alat – alat tersebut masih dalam keadaan baik.

5.2 Saran

Berdasarkan dari hasil Kerja Praktek maka penulis dapat memberikan Saran sebagai berikut:

1. Hendaknya refrigan yang ada dimesin pendingin diperiksa jumlah nya, karena sudah lama tidak di periksa oleh pihak pabrik Mini, agar proses pendingin udara dapat berjalan dengan baik.

2. Hendaknya oli yang terdapat di kompresor hermetic diperiksa atau di ganti. Karena sudah lama oli yang terdapat di kompressor tersebut kekentalan nya sudah berkurang.

(75)

DAFTAR PUSTAKA

1. _{Wiranto Arimusnandar, Heizo saito, 1980, “ Penyegaran Udara ”, Bandung:}

PT. Pradya Paramita.

2. _{Sumanto, 1984, “ Dasar – dasar Mesin Pendingin’’, Yogyakarta: andi okser.} 3. _{Tahara Haruo, Sularso, 2004, “ Pompa dan Kompressor ” , Jakarta: Pradya}

paramita.

4. _{Stoecker, W.F and jones, J.W. 1989 . “Refrigerasi dan Pengkondisian} Udara” , edisi ke-2.Alih bahasa Ir.Supratman Hara.Jakarta : Erlangga.

(1)

= 0,00004 = y – 0,2402

y = 0,240248 BTU/ LB x 4,184.103 J/Kg 0K maka y = 1,0051976.103 J/Kg 0K

maka

Maka jumlah panas yang dilepaskan oleh udara (Q2)

Q2 = Mu x Cp x ∆T

= 89,4 kg / jam x 1,005298 KJ/ kg °k x 3 °k = 269,62029236 KJ/jam x 0,2388 kkal = 64,38547963 kkal /jam

(2)

Dengan cara perhitungan yang sama dilakukan untuk pengamatan selanjutnya dan hasil selengkapnya dapat dilihat pada tabel 4.2.

Tabel 4.2 Hasil perhitungan panas yang dilepas oleh udara

NO TEMPERATUR UDARA PANAS YANG

DILEPASKAN UDARA MASUK

(T1) °C

KELUAR (T2)

°C

Q (Kkal/jam)

1 33 30 64,38547963

2 32 29 64,38119212

3 31 28 64,37690462

4 30 27 64,37261711

5 30 27 64,37261711

4.7.2 Menghitung jumlah panas yang diserap oleh freon – 22 setelah didinginkan dan dikeringkan pada selex drayer

Diketahui : masa aliran freon – 22 =722,2 Kg/jam Temperatur freon – 22 masuk (t1) = 4 °C

Temperatur freon – 22 keluar (t2) = 26 °C

∆h (perubahan entalpi) a. 4 °C = 204,713 kj/kg (lampiran)

26 °C = 231,583 kj/kg ∆h = ht2 – ht1

(3)

= 231,583 kj/kg – 204,713 kj/kg = 26,87 kj/kg

Maka panas yang diserap freon – 22 sebesar : Qf = Mf x ∆h

= 722,2 kg/jam x 26,87 kj/kg = 19405,514 kj/jam x 0,2388 kkal = 4634,036743 kkal/jam

b. 4 °C = 204,713 kj/kg 25 °C = 230,324 kj/kg ∆h = ht2 – ht1

= 230,234 kj/kg – 204,713 kj/kg = 25,611 kj/kg

Maka panas yang diserap oleh freon – 22 sebesar Qf = Mf x ∆h

= 722,2 kg/jam x 25,611 kj/kg = 18496,2642 kg/jam x 0,2388 kkal = 4416,907891 kkal/jam

c. 4 °C = 204,713 kj/kg 23 °C = 227,810 kj/kg ∆h = ht2 – ht1

= 227,810 kj/kg – 204,713 kj/kg = 23,103 kj/kg

Maka panas yang diserap oleh freon – 22 sebesar Qf = Mf x ∆h

(4)

= 16684,9866 kj/jam x 0,2388 kkal = 3984,3748 kkal/jam

Dengan cara perhitungan yang sama dilakukan untuk pengamatan selanjutnya dan hasil dapat dilihat pada Tabel 4.3.

Tabel 4.3. Hasil perhitungan panas yang diserap oleh freon – 22

NO TEMPERATUR FREON - 22 PANAS YANG

DISERAP FREON - 22 MASUK

(TI) °C

KELUAR (T2)

°C

Q (Kkal/jam)

1 4 26 4.634,036743

2 4 25 4.416,907891

3 4 23 3.984,3748

4 4 23 3.984,3748

5 4 23 3.984,3748

BAB 5

(5)

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan dari hasil data di lapangan dan pembahasan maka penulis mengambil Kesimpulan :

3. Dari data dan hasil yang di dapat maka kondisi alat – alat tersebut masih dalam keadaan baik.

5.2 Saran

Berdasarkan dari hasil Kerja Praktek maka penulis dapat memberikan Saran sebagai berikut:

1. Hendaknya refrigan yang ada dimesin pendingin diperiksa jumlah nya, karena sudah lama tidak di periksa oleh pihak pabrik Mini, agar proses pendingin udara dapat berjalan dengan baik.

2. Hendaknya oli yang terdapat di kompresor hermetic diperiksa atau di ganti. Karena sudah lama oli yang terdapat di kompressor tersebut kekentalan nya sudah berkurang.

(6)

DAFTAR PUSTAKA

1. _{Wiranto Arimusnandar, Heizo saito, 1980, “ Penyegaran Udara ”, Bandung:} PT. Pradya Paramita.

2. _{Sumanto, 1984, “ Dasar – dasar Mesin Pendingin’’, Yogyakarta: andi okser.} 3. _{Tahara Haruo, Sularso, 2004, “ Pompa dan Kompressor ” , Jakarta: Pradya}

paramita.

4. _{Stoecker, W.F and jones, J.W. 1989 . “Refrigerasi dan Pengkondisian} Udara” , edisi ke-2.Alih bahasa Ir.Supratman Hara.Jakarta : Erlangga.

Sistem Kerja Mesin Pendingin Dengan Menggunakan Refrigran (R22) Untuk Menurunkan Suhu Udara Hasil Kompresor Menjadi Udara Instrument Di Pabrik Mini PTKI Medan

KARYA AKHIR