dan dijatuhkan dari bagian atas. Medium pengering umumnya udara panas dialirkan dengan arah berlawanan atau searah dengan jatuhnya tetesan. Produk yang dikeringkan
akan berbentuk padatan dan terbawa bersama medium pengering dan selanjutnya dipisahkan dengan hydrocyclone.
5. Fluidized bed
Pengeringan dengan menggunakan kecepatan aliran udara yang relatif tinggi menjamin medium yang dikeringkan terjangkau oleh udara. Jika dibandingkan dengan jenis wadah,
jenis ini mempunyai luas kontak yang lebih besar. 6.
Vacum Pengeringan dengan memanfaatkan ruangan bertekanan udara rendah. Dimana pada
ruangan tersebut tidak terjadi perpindahan panas, tetapi yang terjadi adalah perpindahan massa pada suhu rendah.
7. Membekukan
Pengeringan dengan menggunakan suhu yang sangat rendah. Biasanya digunakan pada produk-produk yang bernilai sangat tinggi, seperti produk farmasi dan zat-zat kimia
lainnya. 8.
Batch dryer Pengeringan jenis ini hanya baik digunakan pada jumlah material yang sangat sedikit,
seperti penggunaan pompa panas termasuk pompa panas kimia. Pada bagian tugas akhir ini akan dilakukan simulasi pada pengeringan tipe wadah dengan
menggunakan sinar matahari sebagai sumber energi pemanas udara pengering.
2.3. Heat Pump Pompa Kalor
Heat pump adalah alat yang bekerja dengan cara memindahkan kalor heat dari ruangan
dengan temperatur rendah ke ruangan dengan temperatur lebih tinggi. Heat pump bekerja dengan siklus yang sama seperti refrigerator kulkas, AC , hanya saja prinsip kerjanya dibalik. Siklus
ini merupakan siklus termodinamika. Ada beberapa siklus termodinamika yang dapat digunakan sebagai siklus heat pump pompa kalor ,antara lain : siklus kompresi uap, siklus gas, siklus
absorpsi, dan siklus adsorbsi. Heat pump berfungsi untuk menjaga temperatur suatu ruangan agar tetap tinggi. Dengan cara menyerap kalor dari lingkungan bertemperatur rendah ke lingkungan
Universitas Sumatera Utara
yang lain suatu ruangan. Siklus kompresi uap sederhana bekerja dengan siklus yang sama pada heat pump
namun yang dimanfaatkan atau yang digunakan adalah udara panas dan kering dari keluaran kondensor. Siklus pada heat pump untuk pengering udara ditunjukkan pada gambar
dibawah.
Gambar 2.2 Skema heat pump sebagai pengering
Pada gambar diatas, ada 4 komponen utama dalam siklus yang memiliki prinsip kerja yang berbeda. Komponen-komponennya adalah :
1. Kompresor
Tugas kompresor adalah „‟mengangkat‟‟ refrigeran dari evaporator, menaikkan
tekanan refrigeran agar dapat mengalir dan dikirim ke kondensor. Kompresor harus menjaga tekanan evaporator tetap rendah agar refrigerant bisa menguap dan tekanan
kondesor tetap. Kompressor bekerja menggunakan energi listrik yang akan diubah menjadi mekanik untuk melakukan kompresi. Kompresor adalah bagian utama dari suatu
sistem kompresi uap. Berdasarkan prinsip kerjanya secara umum kompressor dapat diklasifikasikan menjadi dua jenis, yaitu :
i. Tipe perpindahan positif positive displacement
Universitas Sumatera Utara
Uap refrigerant dari evaporator dihisap dan dijebak pada suatu ruangan tertentu,kemudian ditekan hingga tekanannya melebihi tekanan kondensor dan
kemudian dilepaskan ke kondensor. Setelah langkah ini selesai maka proses akan diulang lagi. Jika melihat proses ini, aliran fluida pada kompressor
tidaklah kontinu tetapi terputus-putus. Karena frekuensi terputusnya sangat tinggi, aliran akan terlihat tidak terputus-putus.
ii. Tipe roto-dynamic
Tekanan regfrigeran dihasilkan dengan mengubah energy kinetic dengan menggunakan elemen yang berotasi. Oleh karena itu, aliran fluida pada
compressor tipe ini termasuk kontinu. Refrigeran yang dikompresi harus dalam fase gas.
Gambar 2.3 Kompressor pada AC LG SU12LPBX - R
2. Kondensor
Kondensor adalah alat penukar kalor yang berfungsi mengubah fasa refrigeran dari kondisi superheat menjadi cair, bahkan kadang sampai subcooled. Pada diagram Ph,
kondensor bertugas mengantar refrigerant setelah melalui compressor dari titik 2 ke sebelum masuk ke katup ekspansi titik 3. Proses ini adalah proses membuang panas
pada temperature kondensasi, Tc yang diasumsikan konstan. Medium pendingin yang biasa digunakan adalah udara lingkungan,air, atau gabungan keduanya. Masing-masing
medium mempunyai kelebihan dan kekurangan. Pembagian kondensor berdasarkan medium yang digunakan dapat dibagi atas 3 bagian, yaitu:
i. Kondensor berpendingin udara
Universitas Sumatera Utara
Tidak diperlukan pipa untuk mengalirkannya dan tidak perlu usaha untuk membuangnya karena setelah menyerap panas bisa langsung dilepaskan ke
udara lingkunga. ii.
Kondensor berpendingin air Air mempunyai sifat membawa dan memindahkan panas yang jauh lebih baik
daripada air. Oleh karena itu tidak di butuhkan peralatan yang besar untuk perpindahan panas. Tetapi air ini tidak bisa dibuang langsung ke sungai atau
danau karena bisa mengancam sistem mata rantai sungai. Kondensor ini dilengkapi dengan cooling tower yang berfungsi mendinginkan air panas yang
berasal dari kondensor dengan menjatuhkannya dari suatu ketinggian agar dapat didinginkan oleh udara. Biaya awal kondensor dengan sistem ini besar
namun biaya operasionalnya kecil. Sistem ini digunakan pada sistem kompresi uap dengan kapasitas besar.
iii. Kondensor berpendingin gabungan evaporative condenser
Air dan udara digunakan untuk mendinginkan kondensor. Air disiramkan ke pipa-pipa kondensor dan udara juga ditiupkan. Hal ini akan mengakibatkan
terjadinya penguapan dipermukaan kondensor. Karena panas penguapan air sangat tinggi dan ini diambil dari refrigerant melalui dinding pipa maka jenis
ini akan mempunyai koefisien perpindahan panas yang sangat baik.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.4 Kondensor Berpendingin Udara
3. Evaporator
Evaporator mempunyai tugas yang sama dengan kondensor sebagai alat penukar kalor. Namun evaporator bekerja dengan prinsip yang berlawanan dengan kondensor.
Evaporator berfungsi sebagai medium untuk terjadinya penyerapan kalor dari udara oleh refrigeran. Ketika refrigeran melewati evaporator mengalami perubahan fase menjadi gas
karena menyerap kalor. Udara yang melewati pipa-pipa evaporator akan mengalami penurunan temperatur. Berdasarkan model perpindahan panasnya evaporator dapat dibagi
atas natural convection dan forced convection. i.
Natural convection Fluida pendingin dibiarkan mengalir sendiri karena adanya perbedaan massa
jenis. Evaporator ditempatkan ditempat yang lebih tinggi. Fluida yang bersentuhan dengan evaporator akan turun suhunya dan massa jenisnya akan
naik,sebagai akibatnya,fluida ini akan turun dan mendesak fluida dibawahnya untuk bersirkulasi. Sistem ini hanya mampu pada refrigerasi dengan kapasitas
kecil seperti kulkas. ii.
Forced convection Menggunakan blower untuk memaksa terjadinya aliran udara sehingga terjadi
konveksi dengan laju perpindahan panas yang lebih baik. Pada model ini ada refrigerant mengalir dalam pipa dan mengalir diluar pipa.
Gambar 2.5 Evaporator Natural Convection
4. Katup Ekspansi
Universitas Sumatera Utara
Katup ekspansi memiliki dua fungsi, yaitu menurunkan refrigeran dari tekanan kondensor sampai pada tekanan evaporator. Dan mengatur jumlah aliran refrigeran yang
mengalir masuk evaporator. Pada kondisi pengaturan yang ideal, cairan refrigerant tidak diboleh sampai masuk ke kompressor. Hal ini bisa saja terjadi salah satunya karena beban
pendingin berkurang,refrigeran yang menguap di evaporator akan berkurang. Jika pasokan refrigerant cair dari kondensor tetap mengalir maka hal ini akan memaksa cairan
refrigerant masuk ke compressor. Inilah katup ekspansi difungsikan. Jika beban berkurang maka pasokan refrigerant akan berkurang sehingga menjamin hanya uap
refrigerant yang masuk ke kompressor. Jenis katup ekspansi dapat dibagi menjadi 7 jenis,yaitu :
a Katup ekspansi manual
b Tabung kapiler
c Orifice
d Katup ekspansi automatic
e Katup ekspansi thermostatic
f Katup ekspansi mengapung
g Katup ekspansi elektronik
Gambar 2.6 Katup Ekspansi pada AC LG SU12LPBX - R
Pada siklus kompresi uap, di evaporator refrigerant „menghisap‟ panas dari udara masuk evaporator sehingga panas akan menguapkan refrigerant. Lalu uap refrigeran akan dikompres
oleh kompressor hingga mencapai tekanan kondensor,dalam kondensor uap refrigerant
Universitas Sumatera Utara
dikondensasikan dengan cara membuang panas dari uap refrigerant ke lingkungan di ambil untuk mengeringkan ,sistem heat pump. Kemudian refrigerant akan kembali diteruskan ke
dalam evaporator. Dalam diagram T-s dan P-h siklus kompresi ideal dapat dilihat dalam gambar berikut ini.
Saturated liquid
Saturated vapor
Q
L
W
in
Q
H
1 2
3
4 4
s T
Gambar 2.7 T-s Diagram
Q
H
Q
L
W
in
1 2
3 4
h P
Gambar 2.8 P-h Diagram
Gambar diatas menunjukkan hubungan temperatur-entropi dan tekanan-entalpi dari siklus heat pump, proses yang terjadi adalah sebagai berikut :
Proses kompresi 1-2
Proses ini dilakukan oleh kompressor dan berlangsung secara isentropik. Kondisi awal refrigerant pada saat masuk ke dalam kompressor adalah uap jenuh bertekanan rendah,
setelah mengalami kompresi refrigerant akan menjadi uap bertekanan tinggi. Karena
Universitas Sumatera Utara
proses ini berlangsung secara isentropic maka temperature ke luar kompressor pun meningkat.
Proses kondensasi 2-3
Proses ini berlangsung didalam kondensor. Refrigerant yang bertekanan tinggi dan bertemperatur tinggi yang berasal dari kompressor akan membuang kalor sehingga
fasanya berubah menjadi cair. Hal ini berarti bahwa didalam kondensor terjadi pertukaran kalor antara refrigerant dengan lingkungannya udara sehingga panas berpindah dari
refrigerant ke udara pendingin yang menyebabkan uap refrigerant mengembun menjadi cair.
Proses ekspansi 3-4
Proses ekspansi ini berlangsung secara isoentalpi. Hal ini berarti tidak terjadi perubahan entalpi tetapi terjadi drop tekanan dan penurunan temperatur
Proses evaporasi 4-1
Proses ini berlangsung secara isobar isothermal tekanan konstan, temperature konstan di dalam evaporator. Panas dari dalam ruangan akan diserap oleh cairan refrigerant yang
bertekanan rendah sehingga refrigerant berubah fasa menjadi uap bertekanan rendah. Kondisi refrigerant saat masuk evaporator sebenarnya adalah campuran cair dan uap.
Selanjutnya refrigeran kembali masuk ke dalam kompressor dan bersirkulasi. Seluruh
siklus berulang dengan sendirinya selama kompresor dinyalakan.
2.4. Pengering Pompa Kalor
