5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Sistem Pengkondisian Udara AC
Sistem Pengkondisian udara atau yang lebih dikenal dengan Sistem pendingin adalah suatu perangkat yang digunakan untuk proses pendingin, dengan
cara menyerap dan memindahkan sejumlah panas. Prinsip dasar dari Sistem pendingin didasarkan atas kenyataan bahwa suatu zat cair dapat diuapkan pada
suhu berapa saja yang diinginkan, dengan cara mengubah tekanan di permukaan zat cair tersebut. Sebagai contoh jika kita memanaskan air di pantai tekanan
tinggi dan di puncak gunung tekanan rendah, kita akan mendapatkan kenyataan bahwa air yang kita masak di pantai akan lebih lambat mendidih 100
˚C dibandingkan dengan yang di puncak gunung 85
˚C. Berarti semakin rendah tekanan yang diberlakukan terhadap zat cair maka akan semakin cepat menguap.
Berdasarkan sifat fisika, bahwa suatu fluida jika mengalami perubahan fasa, maka fluida itu akan menyerap atau melepaskan sejumlah kalor sebesar kalor
latennya. Dalam proses penguapan suatu fluida, kalor laten penguapannya dapat diambil dari fluida itu sendiri atau dari sumber panas disekitarnya. Bila kalor laten
penguapannya diambil dari fluida itu sendiri yaitu dengan cara menurunkan tekanannya, maka suhu fluida itu akan turun. Jika diambil dari medium
sekitarnya, maka akan terjadi perpindahan panas dari medium sekitarnya ke fluida tersebut, sehingga suhu sekitarnya menjadi turun.
Agar dalam proses pendingin suatu medium dapat berlangsung, maka diperlukan fluida yang dapat menguap pada suhu relatif rendah dan pada
tekananyang relatif tinggi. Fluida yang digunakan disebut refrigerant. Berdasarkan sifat-sifat fisika zat cair di atas, uap refrigerant dapat diembunkan kembali pada
temperatur berapa saja dengan menggunakan tekanan dari uap tersebut. Selain mengatur tekanan juga dibutuhkan medium lain untuk menerima kalor laten yang
Universitas Sumatera Utara
6
dikeluarkan selama kondensasi. Medium yang biasa digunakan adalah air atau udara.Untuk mengatasi hal ini, maka dibuat suatu sistem pendingin den gan
menggunakan beberapa komponen yang dapat mensirkulasi refrigerant.
2.2 Komponen Sistem Pendingin Ruangan
Sistem pendingin terdiri dari beberapa komponen yang masing-masing dihubungkan dengan menggunakan pipa -pipa tembaga atau selang pada akhirnya
merupakan sebuah sistem yang bekerja secara serempak simultan. Komponen-komponen sistem pendingin yang digunakan adalah sebagai
berikut : a. Kompresor
b. Kondensor c. Flow Control
d. Evaporator e. Refrigerant
2.2.1 Kompresor
Kompresor merupakan jantung dari sistem pendingin ruangan dan refrigerasi. Sebagaimana jantung pada tubuh manusia yang memompa darah
keseluruh tubuh. Kompresor menekan bahan pendingin ke-semua bagian dari sistem. Pada sistem pendingin kompresor bekerja membuat perbedaan tekanan,
sehingga bahan pendingin dapat mengalir dari satu bagian ke-bagian lain dari sistem. Karena adanya perbedaan tekanan antara sisi tekanan tinggi dan sisi
tekanan rendah, maka bahan pendingin cair dapat mengalir melalui alat pengatur bahan pendingin pipa kapiler ke evaporator. Adapun fungsi dari kompresor
adalah: 1. Mensirkulasi bahan pendingin refrigerant.
2. Mempertinggi tekanan agar bahan pendingin refrigerant dapat berkondensi
Universitas Sumatera Utara
7
pada kondisi ruangan. 3. Mempertahankan tekanan yang konstan pada evaporator.
4. Untuk menghisap gas tekanan rendah dan suhu rendah dari evaporator dan kemudian menekan gas tesebut, sehingga menjadi gas dengan tekanan dan
suhu tinggi lalu dialirkan ke kondensor. 5. Menciptakan perbedaan antara daerah sisi tekanan tinggi dan daerah sisi
tekanan rendah. Pada kompresor motor daya kemampuan tenaga yang dihasilkan
dinyatakan dalam daya kuda disebut dengan horse power hp dalam satuan watts. Adapun efisiensi tenaga energi yang dihasilkan kompresor, sebanding dengan
kapasitas pendingin dan daya kompresor atau disebut Energy Efficienscy Ratio EER.
Gambar 2.1 Kompresor
2.2.2 Kondensor
Universitas Sumatera Utara
8
Kondensor adalah suatu alat yang berfungsi untuk membuang udara panasdari AC referigerator pada tempratur dan tekanan tinggi, sehingga
digunakanuntuk mencairkan uap gas refrigrant dan membuang udara panas keluar. Kondensor akan merubah uap refrigeran tekanan tinggi tersebut menjadi
cairan tekanan tinggi dan adanya medium pendingin pada kondensor udara maupun air. Jadi panas dari ruangan dan panas dari kompresor akan diserap
medium pendingin.
1. Kondensor dibagi tiga macam tergantung dari medium yang mendinginkannya:
2. Kondensor dengan pendingin udara air cooled 3. Kondensor dengan pendingin air water cooled
4. Kondensor dengan pendingin campuran udara dan air evaporative. Kondensor dengan pendingin udara biasanya dibuat oleh pabrik agar suhu
kondensasinya berkisar antara 30 - 50 °C di atas suhu udara sekitar. melepaskan panas yang diserap refrigeran di evaporator dan panas yang terjadi selama panas
kompresor, yang lazimnya dirumuskan sebagai berikut:
Qc = Qo + Wt .......................................... 2.1
Qc = Panas yang dilepaskan kondensor Qo = Panas yang diserap evaporator
Wt = Panas proses kompresor
Universitas Sumatera Utara
9
Gambar 2.2 Kondensor
2.2.3 Flow Control Katup Ekspansi
Setelah refrigerant terkondensasi di kondensor, refrigerant cair tersebut masuk ke-katup ekspansi yang mengontrol jumlah refrigeran yang masuk ke-
evaporator. Ada banyak jenis katup ekspansi salah satunya adalah pipa kapiler capillary tube.
Pipa kapiler dibuat dari pipa tembaga dengan lubang dalam ya ngsangat kecil. Panjang dan lubang pipa kapiler dapat mengontrol jumlah bahan pendingin
yang mengalir ke evaporator. Pipa Kapiler gunanya untuk:
1. Menurunkan tekanan bahan pendingin cair yang mengalir didalamnya
2. Mengatur jumlah bahan pendingin cair yang mengalir melaluinya 3. Membangkitkan tekanan bahan pendingin dikondensor.
Sistem yang memakai pipa kapiler berbeda dengan yang memakai keran ekspansi atau keran pelampung. Pipa kapiler tidak dapat menahan atau
menghentikan aliran bahan pendingin pada waktu kompresor sedang bekerja maupun pada saat kompresor sedang berhenti waktu kompresor dihentikan,
refrigeran yang melalui pipa kapiler akan mulai menguap. Selanjutnya berlangsung proses penguapan yang sesungguhnya di evaporator. Jika refrigeran
mengandung uap air, maka uap air akan membeku dan menyumbat pipa kapiler. Agar kotoran tidak menyumbat pipa kapiler, maka pada saluran masuk pipa
kapiler dipasang saringan yang disebut strainer. Ukuran diameter dan panjang
Universitas Sumatera Utara
10
pipa kapiler dibuat sedemikian rupa, sehingga refrigerant cair harus menguap pada akhir evaporator. Jumlah refrigeran yang berada dalam sistem juga menentukan
sejauh mana refrigeran di dalam evaporator berhenti menguap, sehingga pengisian refrigeran harus cukup agar dapat menguap sampai ujung evaporator. Bila
pengisian kurang, maka akan terjadi pembekuan pada sebagian evaporator. Bila pengisian berlebih, maka ada kemungkinan refrigerant cair akan masuk ke
kompresor yang akan mengakibatkan rusaknya kompresor. Jadi sistem pipa kapiler mensyaratkan suatu pengisian jumlah refrigeran yang tepat.
Gambar 2.3. Pipa Kapiler [3]
2.2.4 Evaporator
Evaporator adalah alat penyerap panas dari udara atau benda dan mendinginkan media sekitarnya. Penyerapan kalor ini menyebabkan refgeran
mendidih dan berubah wujud dari cair menjadi uap kalorpanas laten. Panas yang dipindahkan berupa :
1. Panas sensibel perubahan tempertaur temperatur refrigerant yang memasuki evaporator dari katup ekspansi harus demikian sampai
temperatur jenuh penguapan evaporator saturation temparature. Setelah
Universitas Sumatera Utara
11
terjadi penguapan,temperatur uap yang meninggalkan evaporator harus jugaa dinaikkan untuk mendapatkan kondisi uap panas lanjut super-heated vapor.
2. Panas laten perubahan wujud Perpindahan panas terjadi penguapan refrigerant. Untuk terjadin ya
perubahan wujud, diperlukan panas laten. Dalam hal ini perubahan wujud tersebut adalah dari cair menjadi uap atau menguap evaporasi. Refrigerant
akanmenyerap panas dari ruang sekelilingnya. Adanya proses perpindahan panas pada evaporator dapat menyebabkan perubahan wujud dari cair menjadi uap.
Kapasitas evaporator adalah kemampuan evaporator untuk menyerap panasdalam periode waktu tertentu dan sangat ditentukan oleh perbedaan
temperatur evaporator evaporator temperature difference. Perbedaan tempertur evaporator adalah perbedaan antara temperatur jenis evaporator evaporator
saturation temperature dengan temperatur substansi benda yang didinginkan.
Kemampuan memindahkan panas dan konstruksi evaporator ketebalan, panjang dan sirip akan sangat mempengaruhi kapaistas evaporator.
Gambar 2.4 Evaporator [3]
2.2.5 Refrigrant
Refrigran adalah zat pembawa kalor selama sirkulasinya dan akan menyerap kalor pada tekanan dan suhu yang rendah pada evaporator dan kemudian
Universitas Sumatera Utara
12
dimanfaatkan oleh kompresor menjadi tekanan dan suhu tinggi untuk selanjutnya melalui kondensor akan dibuang panasnya dan tekanannya
diturunkan. Banyak zat yang digunakan sebagai refrigerant antara lain Ammonia, Metyl chloride, R-12, R-22, R-134a dan lain-lain.
Gambar 2.5 Tabung Refrigerant R-22 Sifat-sifat yang dikehendaki dari suatu refrigerant :
a. Kalor laten penguapan harus tinggi. b. Tekanan pengembunannya rendah, sebab refrigeran dengan
tekanan kondensasi tinggi memerlukan kompresor yang besar. c. Tekanan penguapannya lebih tinggi dari tekanan atmosfir, sehingga
bila terjadi kebocoran udara luar tidak dapat masuk ke dalam sistem. d. Stabil, tidak bereaksi dengan material yang digunakan, tidak korosif.
e. Tidak boleh beracun dan berbau. f. Tidak boleh mudah terbakar dan meledak.
g. Mudah didapat dan harganya murah
Universitas Sumatera Utara
13
Tabel 2.1 Penamaan Refrigerant, Kode Warna Serta Rumus Kimianya Nomor
Refrigerant Kodewarna
cylinder Namadanrumuskimia
R – 11
Orange Triclhoromonofluoromethan
e R
– 12 Putih
Diclhorodifluoromethane CCl2F2
R – 22
Biru pucat Monochlorodifluoromethan
e CHClF2
R – 500
Kuning Azeotropic mixture
R – 502
Ungumuda Azeotropic mixture
R – 503
Aqua marine Azeotropic mixture
R – 504
Tan Azeotropic mixture
R – 717
Perak Ammonia NH3
407C Untuk setiap mesin pendingin refrigeran yang digunakan berbeda-beda
tergantung kapasitaspenggunaannya, jenis kompresor dan lain-lainnya. Kadang- kadang satu tipe refrigerant cocok untuk beberapa penggunaan.
2.3 Prinsip Kerja Pendingin Ruangan
Kompresor AC yang ada pada sistem pendingin digunakan sebagai alat untuk memampatkan fluida refrigran, jadi refrigeran yang masuk ke dalam
Universitas Sumatera Utara
14
kompresor AC dialirkan ke kondensor yang kemudian dimampatkan di kondensor. Di bagian kondensor ini refrigerant yang dimampatkan akan berubah
dari fase uap menjadi fase cair, maka refrigeran mengeluarkan kalor yaitu kalor penguapan yang terkandung di dalam refrigerant. Adapun besarnya kalor yang
dilepaskan oleh kondensor adalah jumlah dari energi kompresor yang diperlukan dan energi kalor yang diambil evporator dari substansi yang akan didinginkan.
Pada kondensor tekanan refrigeran yang berada dalam pipa -pipa kondensor relatif jauh lebih tinggi dibandingkan dengan tekanan refrigerant yang berada pada pipa
– pipa evaporator. Prinsip pendinginan udara pada AC melibatkan siklus refrigerasi, yakni
udara didinginkan oleh refrigerantpendingin freon, lalu freon ditekan menggunakan kompresor sampai tekanan tertentu dansuhunya naik, kemudian
didinginkan oleh udara lingkungan sehingga mencair. Proses tersebut berjalan berulang-ulang sehingga menjadi suatu siklus yang disebut siklus pendinginan
pada udara yang berfu ngsi mengambil kalor dari udara dan membebaskan kalor ini ke luar ruangan. Prinsip kerja mesin pendingin ruangan ditunjukkan pada
gambar 2.6.
Gambar 2.6 Prinsip Kerja Mesin Pendingin Ruangan [4]
2.3.1 Jenis-jenis Pendingin Ruangan
Universitas Sumatera Utara
15
Ada da banyak tipe mesin AC, namun secara garis besar dapat di bagi sebagai berikut:
1. AC Window Pada AC jenis window, semua jenis komponen AC seperti filter udara,
evaporator, blower, kompresor, kondensor, refrigerant filter, ekspansion valve dan control unit terpasang pada satu base plate, kemudian base plate beserta semua
komponen AC tersebut dimasukkan kedalam kotak plate sehingga menjadi satu unit yang kompak. Biasanya dipilih karena pertimbangan keterbatasan ruangan,
seperti pada rumah susun. Kelebihan AC window:
1 Pemasangan pertama maupun pembongkaran kemabali apabila dipindahkan mudah dipasang.
2 Pemeliharanperawatan mudah 3 Harga murah
Kekurangan AC window:
1 Karena semua komponen AC terpasang pada base plate yang posisinya dekat dengan ruangan yang didinginkan, maka cenderung menimbukan
suara berisik 2 Tidak semua ruangan dapat dipasang AC window, karena AC window harus
dipasang dengan cara bagian kondensor menghadap tempat terbuka supaya udara panas dapat di buang ke ruang bebas.
Universitas Sumatera Utara
16
Gambar 2.7 AC Window[5]
2. AC Split Pada AC jenis split komponen AC dibagi menjadi dua unit indoor yang
terdiri dari filter udara, evaporator dan evaporator blower, ekspansion valve dan control unit, serta unit outdoor yang terdiri dari kompresor, kondensor,kondensor
blower dan refrigerant filter. Selanjutnya antara unit indor dengan unit dihubungkan dengan 2 buah saluran refrigerant, satu buah untuk menghubungkan
evaporator dengan kompresor dan satu buah untuk menghubungkan refrigerant filter dengan ekspansion velve serta kabel power untuk memasok arus listrik
untuk kompresor dan kondensor blower. AC split cocok untuk ruangan yang membutuhkan kenyamanan, seperti ruang tidur, ruang kerja atau perpustakaan.
Kelebihan AC split: 1 Bisa dipasang pada ruangan yang tidak berhubungan dengan udara luar.
2 Suara di dalam ruangan tidak berisik.
Kekurangan AC split: 1 Pemasangan pertamamaupun pembongkaran apabila akan dipindakan
membutuhkan tenaga terlatih. 2 Harganya lebih mahal.
Tipe terpisah ini dapat berupa tipe split tunggal single split unit,cassette
Universitas Sumatera Utara
17
unit luar ruang melayani satu unit dalam ruang dan dapat berupatipe split ganda
multi split type, cassette unit luar ruang melayani beberapaunit dalam ruang. Selain itu, berdasarkan pemasangannya, tipe terpisah inimasih dapat dibagi lagi
menjadi: a. Tipe langit-langitdinding ceilingwall type indoor unit dipasang di
dinding bagian atas.
Gambar 2.8Wall Type [5]
b. AC Standing Tipe lantai floor type indoor unit diletakkan di lantai. Tipe lantai ada yang
berbentuk seperti almari, ada juga yang sebenarnya sama dengan tipe langit-langit tetapi dipasang di lantai.Jenis AC ini cocok digunakan untuk kegiatan-kegiatan
situasional dan mobil karena fungsinya yang mudah dipindahkan.
Universitas Sumatera Utara
18
Gambar 2.9Floor Type [5]
c. Tipe kaset cassette type indoor unit dipasang di langit-langit, menghadap ke bawah.
Gambar 2.10 Cassette Type[5] 3. AC Sentral
Pada AC jenis udara dari ruangan didinginkan pada cooling plant di luar ruangan tersebut, kemudian udara yang telah dingin dialirkan kembali kedalam
ruangan tersebut. Biasanya cocok untuk dipasang di sebuah gedung bertingkat berlaantai banyak,seperti hotel atau mall.
Kelebihan AC sentral: 1 Suara di dalam ruangan tidak berisik sama sekali
2 Estetika ruangan terjaga, karena tidak ada unit indoor
Universitas Sumatera Utara
19
Kekurangan AC sentral: 1 Perencanaan, instalasi, operasi dan pemeliharaan membutuhkan tenaga ahli
2 Apabila terjadi kerusakan pada waktu beroperasi maka akan terasa pada seluruh ruangan
3 Pengaturan temperatur udara hanya dapat dilakukan pada sentral cooling plant
4 Biaya investasi awal sertabiaya operasi dan pemeliharaan mahal. AC sentral melibatkan sistem jaringan distribusi udara ducting untuk
mencatu udara sejuk ke dalam ruang dan mengambil kembali untuk diolah kembali. Lubang tempat udaara dari sistem AC yang masuk ke dalam ruangan
disebut difuser diffucer, sedangkan lubang tempat udara kembali dari dalm ruangan ke jaringa yang disebut gril grill.
Berikut ini dalah bagian-bagian dari AC sentral : 1. Unit pendingin chiler
Pada unit pendingin atau chileryang menganut sistim kompresi uap, komponennya terdiri dari kompresor, kondensor, alat ekspansi dan evaporator.
Pada chilerbiasanya tipe kondensornya adalahwater-cooled condenser.Air untuk mendinginkan kondensor dialirkan melalui pipa yang kemudian outputnya
didinginkan kembali secara evaporatif cooling pada cooling tower.
Universitas Sumatera Utara
20
Gambar 2.11 Unit Pendingin Chiller [5] Pada komponen evaporator,jika sistemnya indirect cooling maka fluidanya
yang didinginkan tidak langsung udara, melainkan air yang dialirkan melalui sistem pemipaan. Air yang mengalami pendinginan pada evaporator dialirkan
menuju sistem penanganan udara AHU menuju koil pendingin.
2. AHU Air Handling Unit AHU adalah sebuah unit yang berfungsi sebagai pengatur udara yang akan
dimasukkan kedalam ruangan melalui saluran udara duct. Untuk unit penyejuk udara AC, aliran udara pada unit kumparan Fan Coil Units FCU atau Air
Handling Unit AHU dapat diukur dengan menggunakam anemometer. Suhu dry
bulb dan wet bulb diukur pada jalur masuk dan keluar AHU atau di FCU.
Gambar 2.12 Air Handling Unit AHU [5]
2.4 Termodinamika Sistem Refrigerasi
Refrigerasi merupakan suatu proses penarikan kalor dari suatu bendaruangan ke lingkungan sehingga temperatur bendaruangan tersebut lebih
rendah dari temperatur lingkungannya. Sesuai dengan konsep kekekalan energi, panas tidak dapat dimusnahkan tetapi dapat dipindahkan. Sehingga refrigerasi
selalu berhubungan dengan proses-proses aliran panas dan perpindahan panas.
Universitas Sumatera Utara
21
Siklus refrigrasi memperlihatkan apa yang terjadi atas panas setelah dikeluarkan dari udara oleh refrigeran di dalam koil evaporator. Siklus ini
didasari oleh dua prinsip, yaitu:
1. Saat refrigeran cair berubah menjadi uap, maka refrigeran cair itu mengambil atau menyerap sejumlah panas.
2. Titik didih suatu cairan dapat diubah dengan jalan mengubah tekanan yang bekerja padanya. Hal ini sama artinya bahwa temperatur suatu cairan dapat
ditingkatkan dengan jalan menaikkan tekanannya, begitu juga sebaliknya.
Pada dasarnya sistem refrigerasi dibagi menjadi dua, yaitu: 1. Sistem refrigerasi mekanik
Sistem refrigerasi ini menggunakan mesin-mesin penggerak atau alat mekanik lain dalam menjalankan siklusnya. Yang termasuk dalam sistem
refrigerasi mekanik diantaranya adalah:
1 Siklus kompresi uap SKU 2 Refrigerasi
3 Refrigerasi ultra rendah kriogenik 4 Siklus sterling
2. Sistem refrigerasi non mekanik Berbeda dengan sistem mekanik, sistem ini tidak memerlukan mesin-mesin
penggerakseperti kompresor dalam menjalankan siklusnya. Yang termasuk dalam sistem refrigerasi non mekanik diantaranya adalah:
Universitas Sumatera Utara
22
1 Refrigerasi termoelektrik 2 Refrigerasi siklus absorbsi
3 Refrigerasi steam jet 4 Refrigerasi magnetik
5 Heat pipe
2.4.1 Siklus Refrigerasi Kompresi Uap
Dari sekian banyak jenis-jenis sistem refrigerasi, yang paling mum digunakan adalah refrigerasi dengan kompresi uap. Komponen utama dari
sebuahsiklus kompresi uap adalah kompresor, evaporator, dan katup ekspansi. Berikut adalah sistem konvensional siklus kompresi uap.
Gambar 2.13 Sistem refrigerasi kompresi uap [4]
Universitas Sumatera Utara
23
Gambar 2.14 Diagram T -s dan P – h Siklus Kompresi Uap
Universitas Sumatera Utara
24
Gambar 2.15 Diagram P-h sistem kompresi uap ideal
sumber: refrigeration and air conditioning, EE IIT,Kharagpur,india,2008
Proses-proses yang terjadi pada siklus kompresi uap saperti pada gambar diatas adalah sebagai berikut:
a. Proses kompresi 1-2 Proses ini dilakukan oleh kompresor dan berlangsung secara isentropik.
Kondisi awal refrigerant pada saat masuk kompresor adalah uap jenuh bertekanan rendah, setelah mengalami kompresi refrigerant akan menjadi uap bertekanan
tinggi. Karena proses ini berlangsung secara isentropik, maka temperatur keluar kompresor pun meningkat. Besarnya kerja kompresi per satuan massa refrigerant
dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:
Wc = h2 – h1 .......................... 2.2
Dimana;
Wc = besarnya kerja kompresor kJkg h1= entalpi refrigeran saat masuk kompresor kJkg
Universitas Sumatera Utara
25
h2= entalpi refrigeran saat keluar kompresor kJkg
b. Proses kondensasi 2-3 Proses ini berlangsung di dalam kondensor. Refrigerant yang bertekanan
tinggi dan bertemperatur tinggi yang berasal dari kompresor akan membuang kalor sehingga fasanya berubah jadi cair. Hal ini berarti bahwa di dalam
kondensor terjadi pertukaran kaor antara refrigerant dengan lingkungannya udara, sehingga panas berpindah dari refrigerant ke udara pendingin yang
menyababkan uap refrigerant mengembun menjadi cair. Besar panas per satuan massa refrigerant yang dilepaskan di kondensor dinyatakan sebagai:
Qc = h2 – h3 .......................... 2.3
Dimana : Qk = besarnya panas dilepas di kondensor kJkg
h2 = entalpi refrigeran saat masuk kondensor kJkg h3 = entalpi refrigeran saat keluar kondensor kJkg
c. Proses ekspansi 3-4 Proses ekspansi ini berlangsung secara isoentalpi. Hal ini berarti tidak
terjadi perubahan entalpi tetapi terjadi drop tekanan dan penurunan temperatur. Dapat dituliskan dengan:
h3 = h4 ................................... 2.4 Proses penurunan tekanan terjadi pada katub ekspansi yang berbentuk pipa
kapiler atau orifice yang berfungsi untuk mengatur laju aliran refrigerant 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
Universitas Sumatera Utara
26
olehcairan refrigeran yang bertekanan rendah sehingga refrigerant berubah fasa menjadi uap bertekanan rendah. Kondisi refrigerant saat masuk evaporator
sebenarnya adalah campuran cair dan uap. Besarnya kalor yang diserap oleh evaporator adalah:
Qe = h1 – h4 .......................... 2.5
Dimana: Qe = besarnya panas yang diserap di evaporator kJkg
h1 = entalpi refrigeran saat keluar evaporator kJkg h4= entalpi refrigeran saat masuk evaporator kJkg
Selanjutnya refrigerant 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 refrigerant.
Besaran-besaran yang penting untuk diketahui dari suatu siklus kompresi uap [6], antara lain :
- Kerja kompresi yaitu perubahan entalpi pada proses 2-3 yaitu dari h2 – h3
- Dampak refrigrasi Refrigerating Effect atau RE yaitu kalor yang dipindahkan pada proses 1-2 atau h2-h1 yang dapat dirumuskan:
RE = h2 - h1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 2.1 - Koefisien prestasi COP dari siklus kompresi uap ideal adalah dampak refrigerasi
dibagi dengan kerja kompressi
COP = ℎ1− ℎ4ℎ2− ℎ1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2.2
- Laju aliran massa refrigeran m dapat dihitung dengan membagi kapasitas refrigerasi dengan dampak refrigerasi :
m = =
ℎ2− ℎ1 kgs. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2.3
Universitas Sumatera Utara
27
- Daya per kilowatt refrigerasi P yaitu daya untuk setiap kilowatt refrigerasi merupakan kebalikan dari koefisien prestasi dan dapat dihitung sebagai berikut :
P = ṁ � ℎ3− ℎ2 kWkW . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4
- Daya Kompresor, dapat dihitung dengan rumus : P komp = V × A × cos θ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5
Cos θ didaptkan dari nilai efisiensi isentrophis kompresor sebesar 85 - 90 .
Dalam kenyataanya, siklus kompresi uap ideal berbeda dengan siklus kompresi uap aktual. Dalam siklus kompresi uap aktual, terdapat beberapa penyimpangan-
penyimpangan dari siklus kompresi ideal [7]. Perbedaan antara siklus ideal dan aktual terletak pada penurunan tekanan di dalam kondensor dan evaporator. Pada siklus
ideal dianggap tidak mengalami penurunan tekanan pada kondensor dan evaporator, tetapi pada siklua aktual terjadi penurunan tekanan karena adanya gesekan. Akibat
penurunan tekanan ini kompresi pada titik 2 dan 3 memerlukan lebih banyak kerja dibandingkan dengan siklus ideal.
2.4.2 Siklus Refrigerasi Absorbsi
Dalam siklus refrigerasi absorbsi, dipergunakan penyerap untuk menyerap refrigeran yang diuapkan di evaporator sehingga menjadi suatu larutan absorbsi.
Kemudian larutan absorbsi tersebut dimasukkan kedalam sebuah generator untuk memisahkan refrigeraan dari larutan absorbsi tersebut dengan cara memanasi,
yang sekaligus akan menaikkan tekanannya sampai mencapai tingkat keadaan mudah diembunkan. Untuk sistem refrigerasi absorbsi di tunjukkan pada gambar
2.22.
Universitas Sumatera Utara
28
Gambar 2.15 Sistem Refrigerasi Absorbsi
2.5. Subcool
Subcool Subcooling adalah proses penurunan suhu refrigeran setelah melalui titik saturated liquid, untuk menjamin bahwa seluruh refrigerant yang memasuki alat
ekspansi dalam keadaan 100 persen cair. Subcooling merupakan salah satu modifikasi
Universitas Sumatera Utara
29
mesin pendingin yang bertujuan untuk mendapatkan nilai COP yang lebih tinggi dari pada tanpa menggunakan subcooling.
Subcooling bermanfaat karena mencegah refrigeran cair berubah menjadi gas
sebelum masuk ke evaporator, karena setelah keluar kondensor tidak semua refrigeran sudah cair. Subcooling juga meningkatkan efisiensi sisitem karena terjadi
penurunan temperatur setelah keluar kondensor sehingga entalpi juga ikut turun. Siklus mesin pendingin dengan subcooling ditunjukkan pada Gambar 2.16.
Gambar 2.16. Siklus Mesin Pendingin Dengan Subcooling
Pada siklus p-h tekanan-entalpi diatas terlihat bahwa dengan proses subcooling
, maka efek refrigerasi yang dihasilkan menjadi lebih besar. Siklus dengan proses subcooling menjadi 1
– 2 – 31 – 41.
Universitas Sumatera Utara
1
BAB I PENDAHULUAN
Kategori