repository.usu.ac.id › bitstream › handle › 123456789 › 59602 › chapter ii.pdf... · bab...

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


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


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


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


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 (kalor/panas 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


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


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


13

Tabel 2.1 Penamaan Refrigerant, Kode Warna Serta Rumus Kimianya

Nomor

Refrigerant

Kodewarna

cylinder

Namadanrumuskimia

R – 11

Orange

Triclhoromonofluoromethan

e

CCl3F 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 kapasitas/penggunaannya, 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


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 refrigerant/pendingin ( 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


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) Pemeliharan/perawatan 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.


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


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-langit/dinding (ceiling/wall 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.


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


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.


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

benda/ruangan ke lingkungan sehingga temperatur benda/ruangan 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.


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:


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]


23

Gambar 2.14 Diagram T -s dan P – h Siklus Kompresi Uap


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 (kJ/kg)

h1= entalpi refrigeran saat masuk kompresor (kJ/kg)


25

h2= entalpi refrigeran saat keluar kompresor (kJ/kg)

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 (kJ/kg)

h2 = entalpi refrigeran saat masuk kondensor (kJ/kg)

h3 = entalpi refrigeran saat keluar kondensor (kJ/kg)

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


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 (kJ/kg)

h1 = entalpi refrigeran saat keluar evaporator (kJ/kg)

h4= entalpi refrigeran saat masuk evaporator (kJ/kg)

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 = 𝑄𝑅𝐸 = 𝑄ℎ2− ℎ1 (kg/s). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .(2.3)


27

- Daya per kilowatt refrigerasi (P) yaitu daya untuk setiap kilowatt refrigerasi

merupakan kebalikan dari koefisien prestasi dan dapat dihitung sebagai berikut :

P = ṁ 𝑥 ℎ3− ℎ2 𝑄 (kW/kW) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (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.


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


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).


repository.usu.ac.id › bitstream › handle › 123456789 › 59602 › chapter ii.pdf... · bab...

Documents