MAKALAH Teknik pendingin

“SIKLUS REFRIGERASI”

MUHAMAD SEPTIYADI5315107481

JURUSAN TEKNIK MESIN 2010FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI JAKARTA

Refrigerasi

Refrigerasi adalah metode pengkondisian temperatur ruangan agar tetap berada di bawah

temperatur lingkungan. Karena temperatur mangan yang terkondisi tersebut selalu berada di

bawah temperatur lingkungan, maka ruangan akan menjadi dingin, sehingga refrigerasi dapat

juga disebut dengan metode pendinginan.

Metode pendinginan (refrigerasi) ini akan berhasil dengan menggunakan bantuan zat

refrigerant. Refrigerant akan bertindak sebagai media penyerap dan pemindah panas dengan

cara merubah fasanya. Refrigerant adalah suatu zat yang mudah berubah fasanya dari cair

menjadi uap dan sebaliknya apabila kondisi tekanan dan temperaturnya diubah.

Manfaat Refrigerasi

Operasi refrigerasi mempunyai manfaat yang banyak, antara lain:

1. Pengkondisian udara pada mangan dalam bangunan/rumah, sehingga temperatur di

dalam bangunan/rumah lebih dingin dibanding di luar rumah.

2. Pengolahan/transportasi/penyediaan bahan-bahan makanan/minuman menjadi legis

terhadap aktivitas mikro organisme.

3. Pembuatan batu es dan dehidrasi gas dalam skala 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 (02 dan N2).

Operasi refrigerasi butuh suatu mesin yang disebut dengan refrigerator. Refrigerator

merupakan kumpulan serangkaian peralatan, seperti:

1. Kompressor.

2. Kondensor.

3 Akumulator.

4. Mesin ekspansi / katup ekspansi.

5. Evaporator.

1. Kompressor

Kompressor adalah alat yang digunakan untuk menghisap uap refrigerant dan

mengkompresinya sehingga tekanan uap refrigerant naik sampai ke tekanan yang diperlukan

untuk pengembunan (kondensasi) uap regrigerant di dalam kondensor. Kompressor ini

digerakkan oleh sumber tenaga dari mesin penggerak, seperti:

• Motor listrik

• Motor bakar

• Diesel

• Mesin uap

• Turbin gas

Pada kompressor, berlaku persamaan neraca energi;

- W kompressor = ΔH

W kompressor = H1 – H2

Karena kompressi, fluida kerja (uap refrigerant) terkompressi menjadi naik entalpinya (H2 >

H J, sehingga dapat dikatakan energi dari sumber digunakan untuk menaikkan entalpi fluida

kerja.

2. Kondensor

Kondensor merupakan alat penukar panas yang berguna untuk mendinginkan uap refrigerant

dari kompressor agar dapat mengembun menjadi cairan. Pada saat pengembunan ini,

refrigerant mengeluarkan sejumlah kalori (panas pengembunan) yang mana panas ini

diterima oleh media pendingin di dalam kondensor.

3. Akumulator

Merupakan alat yang berguna untuk mengumpulkan cairan refrigerant yang berasal dari

kondensor. Dengan adanya alat ini akan memudahkan pengaturan stock dari total refrigerant.

4. Mesin Ekspansi atau Katup Ekspansi

Mesin atau katup ekspansi ini berfungsi untuk menurunkan tekanan dari cairan refrigerant

sebelum masuk ke evaporator, sehingga akan memudahkan refrigerant menguap di

evaporator dan menyerap kalori (panas) dari media yang didinginkan.

5. Evaporator

Juga merupakan alat penukar panas. Refrigerant cair dengan tekanan rendah setelah proses

ekspansi, diuapkan dalam alat ini. Untuk penguapan refrigerant cair ini tentunya diperlukan

sejumlah kalori, yang mana diambil dari media yang akan didinginkan oleh sistem refrigerasi.

Misalnya pada mesin Air Conditioning (AC), media yang didinginkan adalah udara di dalam

ruangan (kamar). Begitu pula pada kulkas, media yang didinginkan adalah ruangan dalam

kulkas dan segala sesuatu yang berada dalam kulkas. Uap refrigerant yang terbentuk di

evaporator langsung dihisap oleh kompressor, demikian seterusnya mengulangi langkah

pertama tadi sehingga membentuk suatu siklus, yang disebut dengan siklus refrigerasi.

Prinsip refrigerasi

Agar didapatkan kondisi temperatur selalu berada di bawah temperatur lingkungan,

maka temperatur rendah yang diperoleh tersebut harus dijaga dengan cara menyerap panas

yang dimiliki waduk/ reservoar / ruangan bertemperatur rendah secara kontinu. Untuk itu

diperlukan suatu proses aliran panas yang berasal dari ruangan ini secara kontinu.

Penyerapan panas dilakukan dengan cara penguapan ( evaporasi) refrigerant cair.

Refrigerant ini akan menguap pada evaporator pada tekanan evaporasi, untuk itu refrigerant

harus memiliki titik didih yang rendah. Panas yang diserap uap refrigerant ini dibuang /

dilepas pada ruangan bertemperatur tinggi (kondensor). Uap refrigerant ini secara kontinu

dikembalikan ke keadaan awalnya (refrigerant cair) agar dapat menyerap panas dari ruangan

temperatur rendah lagi. Untuk itu perlu suatu proses siklus, yang disebut dengan situs

refrigerasi.

Esensi dari siklus refrigerasi ini adalah pemindahan kalori / panas dari ruangan

temperatur rendah ke ruangan temperatur tinggi. Agar proses pemindahan panas ini terjadi,

perlu adanya kompensasi / pengorbanan energi dari luar / ekstemal energi (menurut Hukum II

Thermodinamika). Energi ekstemal tersebut dipasok oleh kompressor.

Siklus refrigerasi terdiri dari langkah-langkah:

1. Penyerapan panas pada ruangan temperatur rendah, oleh refrigerant cair

pada evaporator.

2. Kompressi uap refrigerant pada kompressor.

3. Pembuangan / pelepasan panas pada ruangan temperatur tinggi, oleh

refrigerant pada kondensor.

4. Ekspansi, pengembalian kondisi uap refrigerant seperti semula (refrigerant

cair), oleh mesin atau katup ekspansi.

lstilah-lstilah Penting Pada Refrigerasi

1. Situs refrigerasi adalah apabila yang menjadi tujuan adalah pemindahan panas dari

ruangan temperatur rendah.

Contoh : kulkas, AC.

2. Situs pompa kalor adalah apabila yang menjadi tujuan adalah penerimaan panas yang

mana panas tersebut berasal dari ruangan, bertemperatur rendah.

Contoh : Pompa kalor sebagai penghangat ruangan.

3. Efek Refrigerasi (Refrigerating Effect) adalah jumlah panas yang diserap diambil dari

ruangan temperatur rendah.

4. Efek Pemanasan (Heat Effect) adalah jumlah panas yang diterima oleh ruangan

temperatur tinggi.

5. Ton Refrigerasi adalah laju efek refrigerasi pada suatu operasi pabrik refrigerasi

(pabrik es), yang merupakan laju penyerapan panas sebesar 288.000 Btu per hari (24

jam).

1 ton refrigerasi = 288.000 Btu / hari

= 200 Btu / menit

= 50 kkal / menit

Tipe- Tipe Siklus Refrigerasi

Ada beberapa tipe dari siklus refrigerasi, antara lain:

1. Siklus refrigerasi carnot.

2. Siklus refrigerasi udara.

3. Siklus kompressi uap, terdiri dari:

a. Dengan mesin ekspansi.

b. Dengan katup ekspansi (konvensional).

Siklus Refrigerasi Carnot

Merupakan kebalikan dari siklus mesin kalor carnot.

Terdiri dari 2 (dua) proses isothermal dan 2 (dua) proses adiabatis, dan penambahan energi

ekstemal ke sistem.

Siklus Refrigerasi Udara

Pada siklus ini, udara bertindak sebagai refrigerant, yang menyerap panas pada tekanan

konstan P, di dalam refrigerator. Udara panas keluar refrigerator, dikompressi untuk dibuang

panasnya ke lingkungan melalui cooler pada tekanan konstan P2 (P2 > P1). Udara keluar

cooler dikembalikan ke keadaan awal oleh mesin ekspansi untuk dapat melakukan langkah

awal pada siklus berikutnya.

Diagram Alir Siklus Refrigenerasi Udara

Siklus Kompressi Uap

Selama proses siklus, fluida kerja (refrigerant) diuapkan pada refrigerator karena menyerap

panas pada temperatur konstan. Uap yang terbentuk dikompressi sehingga tekanannya menj

adi naik. Uap refrigerant tekanan tinggi ini dialirkan ke kondensor, dengan berkondensasi

panas akan dilepas ke lingkungan temperatur tinggi (kondensor). Langkah siklus

disempurnakan dengan mengembalikan keadaan refrigerant ke keadaan awal melalui langkah

ekspansi.

Untuk langkah ekspansi ini, dilakukan dengan 2 (dua) cara:

1. Dengan menggunakan mesin ekspansi.

2. Dengan menggunakan katup ekspansi

KESIMPULAN

1. Refrigerasi adalah metode pendinginan ruangan dengan jalan menyerap panas

ruangan dengan ke lingkungan yang tempertaurnya lebih tinggi.

2. Refririgant dengan titik didih rendah digunakan sebagai media pembawa panas

tersebut

3. Penyerapan dan pelepasan panas tersebut berlangsung dalam suatu siklus yaitu siklus

refrigerasi.

4. Siklus – siklus refrigerasi terdiri dari :

• Siklus refregerasi carnot

• Siklus refregerasi udara

• Siklus refregerasi uap