11
Gambar 2.4 Kondensor dengan jari-jari penguat Sumber: http:3.bp.blogspot.com-V1LRn4MRilkVehKQTCzGrI
AAAAAAAABSgo3NQSkE-QVos1600kondensor.png
Gambar 2.5 Kondensor pipa bersirip Sumber: http:2.bp.blogspot.com-R-J6cuzfSaEU_hQhSe_twI
AAAAAAAAAC0HKHLD50b1u0s1600KONDENSOR.jpg c.
Pipa kapiler Menurut Stocker dan Jones 1989, pipa kapiler merupakan salah satu alat
ekspansi. Alat ini berfungsi untuk, yaitu menurunkan tekanan refrigeran cair. Pipa kapiler umumnya mempunyai ukuran panjang 1 hingga 6 m, dengan diameter
dalam 0,5 hingga 2 mm. Ketika refrigeran mengalir di dalam pipa kapiler terjadi pernurunan tekanan refrigeran dikarenakan adanya gesekan dengan bagian dalam
12
pipa kapiler. Proses penurunan tekanan refrigeran dalam pipa kapiler berlangsung pada entalpi konstan atau tetap. Pada saat refrigeran masuk dalam pipa kapiler,
refrigeran dalam fase cair penuh. Saat masuk ke dalam evaporator, refrigeran dalam fase cair dan gas. Jenis alat ekspansi lainnya yang dapat digunakan untuk
menurunkan tekanan, yaitu
hand valve,
AXV
automatic expansion valve
, TXV
thermostatic expansion valve
. Katup ekspansi jenis AXV dan TXV biasanya digunakan pada
unit mesin pendingin berkapasitas besar dan berkapasitas sedang. Untuk jenis AXV dan TXV, berfungsi juga untuk mengatur aliran refrigeran.
Gambar 2.6 Pipa kapiler Sumber : http:g02.s.alicdn.comkfHTB1afzoHXXXXXXMXXXXq6x
XFXXXk220950467HTB1afzoHXXXXXXMXXXXq6xXFXXXk.jpg
Gambar 2.7
Hand valve
Sumber: http:www.nikotehnikutama.comwp-contentuploads201405Hand- Valve-II.jpg
13
Gambar 2.8
Automatic expansion valve
Sumber: https:hvactutorial.files.wordpress.com201107automatic-expansion- valve.jpg?w=1400
Gambar 2.9
Thermostatic expansion valve
Sumber: http:www.hvactrainingsolutions.netwp-contentuploads201301 txv.jpg
14
d. Evaporator
Evaporator merupakan tempat perubahan fase dari cair menjadi gas, atau dapat disebut juga sebagai tempat penguapan. Saat perubahan fase, diperlukan
energi kalor. Energi kalor tersebut diambil dari lingkungan evaporator. Hal tersebut terjadi karena temperatur refrigeran lebih rendah dari pada temperatur
sekelilingnya, sehingga kalor dapat mengalir ke refrigeran. Proses penguapan refrigeran di evaporator berlangsung dalam tekanan tetap dan suhu tetap. Berbagai
jenis evaporator yang sering digunakan pada mesin siklus kompresi uap adalah jenis pipa dengan sirip, jenis pipa-pipa dengan jari-jari penguat dan jenis plat.
Gambar 2.10 Evaporator dengan sirip Sumber: http:www.shenglin-tech.comuploads1312092-13120914395Y51.jpg
Gambar 2.11 Evaporator pipa-pipa dengan jari-jari penguat Sumber: http:image.made-in-china.com4f0j00ivlaCZtjCGgdWOT-Evaporator-
Wire-Tube-Evaporator-Refrigerator-Evaporator-.jpg
15
Gambar 2.12 Evaporator plat Sumber: https:4.bp.blogspot.com-KHYec5MoqlEWFkByY_z5xI
AAAAAAAAAisRkuTsXgurKk3jhW0Em0h4HOGErjmfNpJwCLcBs1600Pics Art_12-01-12.36.56.png
e. Filter
Filter adalah alat yang berguna untuk menyaring kotoran yang terbawa saat proses sirkulasi refrigeran. Dengan adanya filter, refrigeran yang membawa
kotoran akan tersaring dan kemudian refrigeran yang telah melewati filter menjadi lebih bersih sehingga proses sirkulasi refrigeran dapat berlangsung dengan
maksimal. Selain itu jika tidak ada filter, kotoran akan masuk ke dalam pipa kapiler dan dapat membuat pipa kalor menjadi tersumbat dan menyebabkan
sistem menjadi tidak bekerja. Oleh sebab itu filter di tempatkan sebelum pipa kapiler.
Gambar 2.13 Jenis-jenis filter Sumber: http:www.iceage-hvac.comUploadsProduct2014-11-
1054601e5ba0474.jpg
16
f. Kipas
Kipas ini terdiri dari motor listrik dan baling-baling. Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan fluida gas atau udara. Pada sistem siklus kompresi uap, udara
yang dihembuskan oleh kipas akan mempercepat proses perpindahan kalor, seperti dari kondensor menuju udara lingkungan, dan dari udara lingkungan ke
evaporator.
Gambar 2.14 Kipas Sumber: http:g04.s.alicdn.comkfHTB1aTiGKVXXXXX0XVXXq6xXF
XXXm220323773 HTB1aTiGKVXXXXX0XVXXq6xXFXXXm.jpg
2.1.4
Humidifier
Humidifier
adalah perangkat yang digunakan untuk menambah kadar air atau kandungan air di dalam udara. Penambahan air dalam udara akan
meningkatkan nilai kelembaban relatif pada udara dan nilai kelembaban spesifik udara.
Humidifier
biasanya digunakan untuk menambahkan kandungan air di dalam udara di dalam suatu ruangan kamar rumah, kantor, atau pada industri.
Perangkat
humidifier
diperlukan untuk menjaga udara dalam ruangan memiliki kelembaban dan suhu udara yang sesuai dengan kebutuhan. Pada penggunaan di
rumah,
humidifier
diperlukan untuk menjaga kelembaban dan menurunkan suhu udara agar penghuni rumah bisa beraktifitas dengan nyaman. Seperti diketahui,
proses humidifikasi untuk penggunaan di rumah, disertai juga dengan proses penurunan suhu udara. Proses ini lazim disebut dengan proses
evaporative
17
cooling. Sedangkan pada skala industri,
humidifier
digunakan agar tingkat kelembaban udara tidak mengganggu proses produksi.
2.1.5 Siklus kompresi uap
Siklus kompresi uap merupakan sistem refrigerasi yang menggunakan refrigeran sebagai media kerjanya. Gambar 2.15 menunjukkan rangkaian
komponen siklus kompresi uap, Gambar 2.16 menunjukkan siklus kompresi uap pada diagram P-h dan Gambar 2.17 pada diagram T-s.
Gambar 2.15 Siklus kompresi uap
Pada Gambar 2.15, Q
in
adalah besarnya kalor yang dihisap evaporator dari udara persatuan massa refrigeran. Q
out
adalah besarnya kalor yang dilepas kondensor ke udara per satuan massa refrigeran. W
in
adalah kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran. Arah panah pada siklus, menunjukkan arah
aliran refrigeran. W
in
Q
out
Q
in
1
2 3
4
18
Gambar 2.16 Siklus kompresi uap pada diagram P-h
Gambar 2.17 Siklus kompresi uap pada diagram T-s 1a
1 2
2a Q
out
3a
3
4 Q
in
W
in
P
h
Enthalpy P
re ss
u re
P
1
P
2
h
1
h
2
h
3
= h
4
1 1a
2
2a
3a
3
4 Q
out
Q
in
W
in
T
s
T e
m p
e ra
tu re
Entropy
T
c
T
e
T
e
T
c
19
Proses dari kompresi uap yang disertai dengan proses pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut adalah sebagai berikut :
a. Proses kompresi proses 1 – 2
Proses kompresi ini dilakukan oleh kompresor terjadi pada tahap 1 – 2 dari
Gambar 2.16 dan Gambar 2.17. Kondisi awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah gas panas lanjut bertekanan rendah. Setelah mengalami
kompresi, refrigeran akan menjadi gas panas lanjut bertekanan tinggi. Proses berlangsung secara isentropik iso entorpi. Temperatur refrigeran ke luar
kompresor akan meningkat. b.
Proses penurunan suhu gas panas lanjut menjadi gas jenuh proses 2 – 2a Proses pendinginan dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi pada tahap
2 – 2a dari Gambar 2.16 dan Gambar 2.17. Refrigeran mengalami penurunan suhu
pada tekanan tetap. Hal ini disebabkan adanya kalor yang mengalir ke lingkungan karena suhu refrigeran lebih tinggi dari suhu lingkungan.
c. Proses kondensasi proses 2a – 3a
Proses kondensasi terjadi pada tahap 2a – 3a dari Gambar 2.16 dan Gambar
2.17. Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh. Proses berlangsung pada suhu dan tekanan tetap. Pada proses ini terjadi aliran
kalor dari kondensor ke lingkungan karena suhu kondensor lebih tinggi dari suhu udara lingkungan. Adanya aliran kalor yang keluar dari kondensor menyebabkan
terjadinya perubahan fase. d.
Proses pendinginan lanjut proses 3a – 3 Proses pendinginan lanjut terjadi pada tahap 3a
– 3 dari Gambar 2.16 dan Gambar 2.17. Proses pendinginan lanjut merupakan proses penurunan suhu
refrigeran dari keadaan refrigeran cair. Proses ini berlangsung pada tekanan konstan. Proses ini diperlukan agar kondisi refrigeran yang keluar dari kondensor
benar – benar berada dalam fase cair.
e. Proses penurunan tekanan proses 3 – 4
Proses penurunan tekanan terjadi pada tahap 3 – 4 dari Gambar 2.16 dan
Gambar 2.17. Dalam fase cair, refrigeran mengalir menuju ke komponen pipa kapiler dan mengalami penurunan tekanan dan suhu. Sehingga suhu dari
20
refrigeran lebih rendah dari temperatur lingkungan. Pada tahap ini fasa berubah dari cair menjadi fase campuran cair dan gas. Proses berlangsung secara iso
entalpi atau isentalpi, atau berlangsung dengan nilai entalpi yang tetap. f.
Proses penguapan proses 4 – 1a Proses penguapan atau evaporasi terjadi pada tahap 4
– 1a dari Gambar 2.16 dan Gambar 2.17. Dalam fase campuran cair dan gas, refrigeran yang mengalir ke
evaporator memiliki tekanan dan temperatur rendah sehingga ketika menerima kalor dari lingkungan, akan mengubah seluruh fase fluida refrigeran menjadi gas
jenuh. Proses penguapan berlangsung pada tekanan dan suhu yang tetap. g.
Proses pemanasan lanjut proses 1a – 1 Proses pemanasan lanjut terjadi pada tahap 1a
– 1 dari Gambar 2.16 dan Gambar 2.17. Proses ini merupakan proses dimana uap refrigeran yang
meninggalkan evaporator akan mengalami pemanasan lanjut sebelum memasuki kompresor. Pemanasan lanjut tersebut dapat disebabkan oleh jenis pengendali
katup cekik yang digunakan, dimana penyerapan panas dapat terjadi pada jalur
antara evaporator dan kompresor.
2.1.6 Perhitungan-perhitungan pada siklus kompresi uap
Diagram tekanan-entalpi siklus kompresi uap dapat digunakan untuk menganalisa unjuk kerja mesin kompresi uap yang meliputi kerja kompresor,
energi yang dilepas kondensor, energi yang diserap evaporator, COP
aktual
, COP
ideal
efisiensi, dan laju aliran massa refrigeran. a.
Kerja kompresor
W
in
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi pada diagram P-h titik 1-2 di Gambar 2.16 dapat dihitung menggunakan
Persamaan 2.1: ,
1 2
h h
W
in
… 2.1 dengan
W
in
adalah kerja kompresor persatuan massa refrigeran,
1
h
adalah nilai entalpi refrigeran saat masuk kompresor, dan
2
h
adalah nilai entalpi refrigeran saat keluar kompresor.
21
b. Energi kalor yang dilepaskan oleh kondensor
Q
out
Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepaskan oleh kondensor merupakan perubahan entalpi pada titik 2 ke 3 lihat Gambar 2.16, perubahan
tersebut dapat dihitung dengan Persamaan 2.2: ,
3 2
h h
Q
out
...2.2 dengan
Q
out
adalah energi kalor yang dilepaskan kondensor persatuan massa refrigeran,
2
h
adalah nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor, dan
3
h
adalah nilai entalpi refrigeran keluar kondensor atau masuk pipa kapiler.
c. Energi kalor yang diserap oleh evaporator
Q
in
Energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi pada titik 4 ke 1 lihat Gambar 2.16, perubahan
entalpi tersebut dapat dihitung dengan Persamaan 2.3: ,
4 1
h h
Q
in
...2.3 dengan
Q
in
adalah energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran,
1
h
adalah nilai entalpi refrigeran saat keluar evaporator atau sama dengan nilai entalpi pada saat masuk kompresor, dan
4
h
adalah nilai entalpi refrigeran saat masuk evaporator atau sama dengan nilai entalpi saat keluar dari
pipa kapiler. Karena proses pada pipa kapiler berlangsung pada entalpi yang tetap maka nilai
3 4
h h
. d.
Coefficient of Performance
aktual
COP
aktual
Coefficient of Performance
aktual dapat dihitung dengan Persamaan 2.4:
in in
a ktua l
W Q
COP
,
…2.4 dengan
Q
in
adalah energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran, dan
W
in
adalah kerja kompresor persatuan massa refrigeran. e.
Coefficient of Performance
ideal
COP
ideal
Coefficient of Performance
ideal dapat dihitung dengan Persamaan 2.5:
Te Tc
Te COP
idea l
, ...2.5
dengan
COP
ideal
adalah
Coefficient Of Performance
maksimum yang dapat
