Siklus refrigerasi kompresi uap memiliki dua keuntungan. Pertama, sejumlah besar energi panas diperlukan untuk merubah cairan menjadi uap, dan oleh karena itu banyak panas yang dapat dibuang dari ruang yang disejukkan. Kedua, sifat-sifat isothermal penguapan membolehkan pengambilan panas tanpa menaikan suhu fluida kerja ke suhu berapapun didinginkan. Hal ini berarti bahwa laju perpindahan panas menjadi tinggi, sebab semakin dekat suhu fluida kerja mendekati suhu sekitarnya akan semakin rendah laju perpindahan panasnya.
•. Cairan refrigeran dalam evaporator menyerap panas dari sekitarnya, biasanya udara, air atau cairan proses lain. Selama proses ini cairan merubah bentuknya dari cair menjadi gas, dan pada keluaran evaporator gas ini diberi pemanasan berlebih/ superheated gas.
•. Uap yang diberi panas berlebih masuk menuju kompresor dimana tekanannya dinaikkan. Suhu juga akan meningkat, sebab bagian energi yang menuju proses kompresi dipindahkan ke refrigeran.
•. Superheated gas bertekanan tinggi lewat dari kompresor menuju kondenser. Bagian awal proses refrigerasi (3-3a) menurunkan panas superheated gas sebelum gas ini dikembalikan menjadi bentuk cairan (3a-3b). Refrigerasi untuk proses ini biasanya dicapai dengan menggunakan udara atau air. Penurunan suhu lebih lanjut terjadi pada pekerjaan pipa dan penerima cairan (3b – 4), sehingga cairan refrigeran didinginkan ke tingkat lebih rendah ketika cairan ini menuju alat ekspansi.
• Cairan yang sudah didinginkan dan bertekanan tinggi melintas melalui peralatan ekspansi, yang mana akan mengurangi tekanan dan mengendalikan aliran menuju
Kondenser harus mampu membuang panas gabungan yang masuk evaporator dan kondenser. Dengan kata lain: (1 – 2) + (2 – 3) harus sama dengan (3 – 4). Melalui alat ekspansi tidak terdapat panas yang hilang maupun yang diperoleh.
Sifat – sifat Refrigeran
Sifat – sifat refrigerant yang harus dipenuhi untuk kebutuhan mesin pendingin adalah :
•Tekanan penguapan harus cukup tinggi. Sebaiknya refrigeran memiliki temperatur pada tekanan yang lebih tinggi, sehingga dapat dihindari kemungkinan terjadinya vakum pada evaporator dan turunnya efisiensi volumetrik karena naiknya perbandingan kompresi.
• Tekanan pengembunan yang tidak terlampau tinggi. Apabila tekanan pengembunannya terlalu rendah, maka perbandingan kompresinya menjadi lebih rendah, sehingga penurunan prestasi kondensor dapat dihindarkan, selain itu dengan tekanan kerja yang lebih rendah, mesin dapat bekerja lebih aman karena kemungkinan terjadinya kebocoran, kerusakan, ledakan dan sebagainya menjadi lebih kecil.
•Kalor laten penguapan harus tinggi. Refrigeran yang mempunyai kalor laten penguapan yang tinggi lebih menguntungkan karena untuk kapasitas refrigerasi yang sama, jumlah refrigeran yang bersirkulasi menjadi lebih kecil.
•Volume spesifik ( terutama dalam fasa gas ) yang cukup kecil. Refrigeran dengan kalor laten penguapan yang besar dan volume spesifik gas yang kecil ( berat jenis yang besar ) akan memungkinkan penggunaan kompresor dengan volume langkah torak yang lebih kecil. Dengan demikian untuk kapasitas refrigerasi yang sama ukuran unit refrigerasi yang bersangkutan menjadi lebih kecil. Namun, untuk unit pendingin air sentrifugal yang kecil lebih dikehendaki refrigeran dengan volume spesifik yang agak besar. Hal tersebut diperlukan untuk menaikkan jumlah gas yang bersirkulasi, sehingga dapat mencegah menurunnya efisiensi kompresor sentrifugal.
•Koefisien prestasi harus tinggi. Dari segi karakteristik thermodinamika dari refrigeran, koefisien prestasi merupakan parameter yang terpenting untuk menentukan biaya operasi.
•Konduktivitas termal yang tinggi. Konduktivitas termal sangat penting untuk menentukan karakteristik perpindahan kalor.
•Viskositas yang rendah dalam fasa cair maupun fasa gas. Dengan turunnya tahanan aliran refrigeran dalam pipa, kerugian tekanannya akan berkurang.
•Konstanta dielektrika dari refrigeran yang kecil, tahanan listrik yang besar, serta tidak menyebabkan korosi pada material isolator listrik. Sifat-sifat tersebut dibawah ini sangat penting, terutama untuk refrigeran yang akan dipergunakan pada kompresor hermetik.
•Refrigeran hendaknya stabil dan tidak bereaksi dengan material yang dipakai, jadi juga tidak menyebabkan korosi.
•Refrigeran tidak boleh beracun dan berbau merangsang.
•Refrigeran tidak boleh mudah terbakar dan mudah meledak.
Jenis-jenis refrigeran yang digunakan dalam sistim kompresi uap
Terdapat berbagai jenis refrigeran yang digunakan dalam sistim kompresi uap. Suhu refrigerasi yang dibutuhkan sangat menentukan dalam pemilihan fluida. Refrigeran yang umum digunakan adalah yang termasuk kedalam keluarga chlorinated fluorocarbons (CFCs, disebut juga Freons): R-11, R-12, R-21, R-22 dan R-502.
Pemilihan refrigeran dan suhu pendingin dan beban yang diperlukan menentukan pemilihan kompresor, juga perancangan kondenser, evaporator, dan alat pembantu lainnya. Faktor tambahan seperti kemudahan dalam perawatan, persyaratan fisik ruang dan ketersediaan utilitas untuk peralatan pembantu (air, daya, dll.) juga mempengaruhi pemilihan komponen.
Dalam perencanaan sebuah sistem refrigerasi, dibutuhkan peralatan utama yang membentuk suatu sistem refrigerasi yang ideal. Beberapa peralatan yang merupakan peralatan utama adalah : kompresor, kondensor, evaporator, dan katup expansi atau pipa kapiler.
1. Fungsi akumulator
Akumulator adalah suatau peralatan bantu dalam sistem refrijerasiyang mempunyai fungsi untuk menampung atau memisahkan antara cairan refrigerant dan gas refigerant agar refrigerant yang masuk ke dalam kompresor semuanya berbentuk gas refrigerant. Akumulator biasanya dipasang setelah evaporator dan sebelum kompresor atau pada bagian sisi tekanan rendah dari sistem.
2. Fungsi shock absorber
Fungsi shock absorber adalah untuk meradam getaran dari kompresor pada saat sistem berjalan agar tidak menyebabkan pipa dari bagian suction dan discharge menjadi patah. Alat ini dipasang pipa bagian suction dan discharge dari kompresor.
3. Fungsi liquid receiver :
Alat ini mempunyai fungsi untuk menampung sementara cairan refrigerant yang keluar dari kondensor, agar refrigerant yang mengalir ke katup ekspansi semuanya berbentuk cairan. Cairan refrigerant ditampung pada bagian bawah dari alat ini, sedangkan uap refrigerant berada di bagian atas dari alat ini.
4. Fungsi solenoid valve
Alat ini mempunyai fungsi untuk mengalirkan dan menghentikan refrigerant dalam sistem refrigerasi dan tata udara. Cara kerja dari alat ini adalah apabila plunyer ( inti besi ) dialiri arus listrik maka plunyer tersebut akan menjadi medan magnet sehingga akan menarik plunyer ke atas dan menyebabkan katup menjadi terbuka dan aliran refrigerant pun akan mengalir, sedangkan apabila arus listrik diputus maka tidak akan terjadi medan magnet pada plunyer dan dengan karena beratnya plunyer tersebut akan turun ke bawah dan menutup aliran refrigerant. Beberapa tipe dari solenoid valve yaitu:
a. Solenoid dua jalan, mempunyai dua sambungan pipa. Satu sambungan masuk dan satu sambungan keluar.
b. Solenoid tiga jalan, mempunyai tiga sambungan pipa. Satu sambungan masuk dan dua sambungan keluar.
c. Solenoid empat jalan atau disebut juga dengan reversing valve, banyak digunakan untuk heat pump, mempunyai satu sambungan masuk dan tiga sambungan keluar.
5. Fungsi filter drier
Alat ini mempunyai fungsi untuk menyaring kotoran dari sistem. Pada alat ini di dalamnya terdapat silica gel. Sililca gel inilah yang dapat menyerap kotoran dari sistem. Alat ini pasang sesudah liquid receiver dan sebelum sight glass.
6. Fungsi sight glass
Alat ini mempunyai fungsi untuk melihat keadaan refrigerant di dalam sistem. Pada alat ini terdapat dua indikator yaitu kuning dan hijau. Kuning mengindikatorkan bahwa sistem tersebut teredapat uap air dan jika hijau mengindikatorkan bahwa sistem tersebut tidak ada uap air. Jika di dalam sight glass terdapat buih-buih refrigerant maka sistem tersebut kurang rerfigerant.
7. Fungsi liquid receiver
Alat ini mempunyai fungsi untuk menampung sementara cairan refrigerant yang keluar dari kondensor agar refrigerant yang mengalir ke katup ekspansi semuanya berbentuk cairan. Cairan refrigerant ditampeung di bagian bawah dari alat ini, sedangkan uap refrigerant ditampung di bagian atas. Alat ini dipasang di setelah kondensor dan sebelum filter drier.
. Kompresor
Ada beberapa jenis kompresor menurut prinsip kerjanya, diantaranya:
1. Kompresor Torak.
Pada kompresor jenis ini, refrigerant ditekan dan dihisap oleh piston yang bergerak naik turun atau maju mundur melalui katup tekan dan katup isap. Refrigerant cair setelah melalui katup ekspansi/pipa kapiler akan menguap di evaporator dan di isap oleh kompresor melalui katup isap kemudian ditekan melalui katup tekan.
Kompresor torak banyak digunakan pada hampir semua jenis pemakaian sistem Refrijerasi. Berukuran dari 1/8 HP, yang banyak digunakan pada unit perumahan hingga 100 HP ataua lebih untuk pemakaian instalasi industri besar. Jumlah silinder berkisar antara 1 hingga 16 silinder.
2. Kompresor Rotari.
Ada dua jenis kompresor rotari yang umum digunakan, yaitu :
1. Daun Pisau Tetap (Stationary Blade atau Roller Type).
Pada kompresor rotary type ini terdiri dari : Roller sebuah besi baja berbentuk silinder yng berputar pada ujung poros rotor yang tidak sepusat (eksentrik). Kedua roller dan ujung poros berputar dalam rumah yang berbentuk silinder yang selanjutnya disebut silinder. Oleh karena ujung poros yang tidak sepusat, maka roller juga berputar tidak sepusat dan menyinggung bagian dalam dinding silinder pada satu garis. Jika poros berputar, maka roller pun akan ikut berputar pada bagian dalam dari silinder tersebut. Sebuah pisau yang ditekan oleh pegas dari belakang melalui alur pada silinder selalu menekan roller pada satu garis. Daun pisau bergerak maju mundur pada alur dari silinder mengikuti roller selama roller berputar pada bagian dalam silinder.
Saluran hisap tidak memiliki katup hisap, tetapi memiliki saringan yang berfungsi untuk menyaring kotoran agar tidak masuk kedalam silinder. Saluran tekan mempunyai katup tekan (discharge Valve) untuk menghindarkan gas tekanan tinggi pada waktu kompresor berhenti agar tidak mengalir kembali ke dalam silinder. Pada waktu roller menutup lubang saluran hisap dan tekan pada saat yang bersamaan, maka di dalam silinder hanya ada satu ruang tekanan rendah saja.
2. Daun Pisau Berputar (Rotary Blade atau Vane Type).
Terdiri dari satu silinder yang di dalamnya terdapat roller yang dilengkapi dengan 2 atau 4 buah daun pisau (blade/vane). Ujung poros yang tidak sepusat dapat memutar roller di dalam silinder dengan satu sisi roller selalu menyinggung dinding silinder bagian dalam. Jarak dari roller dan silinder hanya dipisahkan oleh lapisan minyak yang sangat tipis. Pisau-pisau bergerak maju dan mundur pada alurnya.
Pada waktu poros berputar, ujung pisau selalu menempel pada dinding silinder bagian dalam, ujung pisau dapat menempel pada dinding silinder karena dorongan gaya sentrifugal dari poros yang sedang berputar. Ada juga yang diberi pegas di bagian belakang pisau agar dapat menekan lebih kuat dan rapat.
Gas masuk melalui saluran hisap dan dimampatkan oleh pisau-pisau yang berputar lalu mendorongnya keluar melalui saluran tekan. Kompresor ini mempunyai sebuah katup tekan pada saluran tekan, untuk menghindarkan gas tekanan tinggi mengalir kembali ke kompresor pada waktu kompresor sedang berhenti.
Keuntungan kompresor rotari :
1. Pemakaian energi lebih hemat;
2. Bentuknya kompak, kecil dan sederhana;
3. Tekanannya rata, suaranya tenang;
4. Getarannya kecil.
Kerugian kompresor rotari :
1. Jika terjadi kerusakan, sukar diperbaiki;
2. Pembuatanya lebih sukar;
3. Harganya lebih mahal.
3. Kompresor sentrifugal.
Kompresor sentrifugal banyak dipakai pada instalasi Air Conditioning yang berkapasitas besar. Kompresor sentrifugal adalah kompresor putaran tinggi dengan volume yang besar tetapi tekananya rendah. Kompresor ini terdiri dari roda impeller yang menjadi satu dengan poros yang semuanya ada di dalam rumah besi.
Prinsip kerja kompresor sentrifugal adalah sama dengan fan atau pompa sentrifugal. Gas tekanan rendah dan kecepatan rendah dari saluran hisap mengalir melalui poros roda impeller. Pada waktu melalui roda impeller gas di dorong tegak lurus keluar antara daun impeller dan tenaga sentrifugal yang timbul dari roda yang berputar, dan dari ujung daun ke rumah kompresor dengan kecepatan yang tinggi dan suhu serta tekanan yang tinggi pula.
Gas dengan tekanan dan kecepatan tinggi dialirkan dari rumah kompresor ke saluran gas yang mengurangi kecepatanya dan disalurkan pada tingkat kedua atau jika ini tingkat terakhir dari kompresor, gas dialirkan keruangan pengumpul dari mana gas melalui saluran tekan mengalir ke kondensor.
Dilihat dari letak motor penggeraknya, kompresor dapat dibagi menjadi tiga macam, yaitu :
1. Kompresor hermetik.
Adalah kompresor dimana motor penggerak kompresornya berada dalam satu tempat atau rumah yang tertutup, bersatu dengan kompresor. Motor penggerak langsung memutarkan poros kompresor, sehingga jumlah putaran kompresor sama dengan jumlah putaran motornya.
Kompresor hermetik dapat terdiri dari kompresor torak atau kompresor rotari.
Gbr. Kompresor Hermetic
Keuntungan kompresor hermetik :
a. Tidak memakai sil pada porosnya, sehingga jarang terjadi kebocoran bahan Refrijerasi;
b. Bentuknya kecil, kompak dan harganya lebih murah;
c. Tidak memakai tenaga penggerak dari luar, suaranya lebih tenang, getaranya kecil.
Kerugian kompresor hermetik :
a. Bagian yang rusak di dalam rumah kompresor tidak dapat diperbaiki sebelum rumah kompresor dipotong;
b. Minyak pelumas di dalam kompresor hermetic susah diperiksa.
2. Kompresor semi hermetik.
Adalah kompresor dimana motor serta kompresornya berada di dalam satu tempat atau rumah, akan tetapi motor penggeraknya terpisah dari kompresor. Kompresor digerakan oleh motor penggerak melalui sebuah poros penggerak. Kompresor ini sering pula disebut kompresor jenis baut atau “Bolted type Hermetic”.
Gbr. Kompresor semi hermetic
3. Kompresor open type.
Adalah kompresor dimana motor penggeraknya terpisah dengan kompresor. Kompresor digerakan oleh motor penggerak melalui hubungan sabuk/tali kipas. Kompresor jenis ini pada umumnya lebih banyak digunakan pada unit-unit yang besar kapasitasnya serta pemeliharaan yang lebih mudah dan sederhana. Kompresor jenis ini bisa memakai motor bensin dan motor diesel sebagai tenaga penggeraknya.
Keuntungan kompresor open type :
a. Jika pada motornya rusak, kita dapat memperbaiki motornya saja tanpa mengganggu kompresor dan bahan refrijerasipada sistem;
b. Dengan mengubah diameter puli pada motor atau kompresor, kita sudah dapat mengubah dan mengatur jumlah putaran kompresor;
c. Minyak pelumas di dalam kompresor mudah diperiksa melalui gelas pemeriksa;
d. Pada daerah yang tidak ada listrik, kompresor open unit dapat dijalankan dengan tenaga penggerak diesel atau motor bensin.
Kerugian kompresor open type :
a. Bentuknya lebih besar, lebih berat;
b. Harganya mahal;
c. Sil dari kompresor pada poros engkol sering rusak, sehingga minyak pelumas dan bahan refrijerasibocor.
1. Fungsi akumulator
Akumulator adalah suatau peralatan bantu dalam sistem Refrigerasiyang mempunyai fungsi untuk menampung atau memisahkan antara cairan refrigerant dan gas refigerant agar refrigerant yang masuk ke dalam kompresor semuanya berbentuk gas refrigerant. Akumulator biasanya dipasang setelah evaporator dan sebelum kompresor atau pada bagian sisi tekanan rendah dari sistem.
2. Fungsi shock absorber
Fungsi shock absorber adalah untuk meradam getaran dari kompresor pada saat sistem berjalan agar tidak menyebabkan pipa dari bagian suction dan discharge menjadi patah. Alat ini dipasang pipa bagian suction dan discharge dari kompresor.
3. Fungsi liquid receiver :
Alat ini mempunyai fungsi untuk menampung sementara cairan refrigerant yang keluar dari kondensor, agar refrigerant yang mengalir ke katup ekspansi semuanya berbentuk cairan. Cairan refrigerant ditampung pada bagian bawah dari alat ini, sedangkan uap refrigerant berada di bagian atas dari alat ini.
4. Fungsi solenoid valve
Alat ini mempunyai fungsi untuk mengalirkan dan menghentikan refrigerant dalam sistem refrigerasi dan tata udara. Cara kerja dari alat ini adalah apabila plunyer ( inti besi ) dialiri arus listrik maka plunyer tersebut akan menjadi medan magnet sehingga akan menarik plunyer ke atas dan menyebabkan katup menjadi terbuka dan aliran refrigerant pun akan mengalir, sedangkan apabila arus listrik diputus maka tidak akan terjadi medan magnet pada plunyer dan dengan karena beratnya plunyer tersebut akan turun ke bawah dan menutup aliran refrigerant. Beberapa tipe dari solenoid valve yaitu:
a. Solenoid dua jalan, mempunyai dua sambungan pipa. Satu sambungan masuk dan satu sambungan keluar.
b. Solenoid tiga jalan, mempunyai tiga sambungan pipa. Satu sambungan masuk dan dua sambungan keluar.
c. Solenoid empat jalan atau disebut juga dengan reversing valve, banyak digunakan untuk heat pump, mempunyai satu sambungan masuk dan tiga sambungan keluar.
5. Fungsi filter drier
Alat ini mempunyai fungsi untuk menyaring kotoran dari sistem. Pada alat ini di dalamnya terdapat silica gel. Sililca gel inilah yang dapat menyerap kotoran dari sistem. Alat ini pasang sesudah liquid receiver dan sebelum sight glass.
6. Fungsi sight glass
Alat ini mempunyai fungsi untuk melihat keadaan refrigerant di dalam sistem. Pada alat ini terdapat dua indikator yaitu kuning dan hijau. Kuning mengindikatorkan bahwa sistem tersebut teredapat uap air dan jika hijau mengindikatorkan bahwa sistem tersebut tidak ada uap air. Jika di dalam sight glass terdapat buih-buih refrigerant maka sistem tersebut kurang rerfigerant.
7. Fungsi liquid receiver
Alat ini mempunyai fungsi untuk menampung sementara cairan refrigerant yang keluar dari kondensor agar refrigerant yang mengalir ke katup ekspansi semuanya berbentuk cairan. Cairan refrigerant ditampeung di bagian bawah dari alat ini, sedangkan uap refrigerant ditampung di bagian atas. Alat ini dipasang di setelah kondensor dan sebelum filter drier.
This comment has been removed by the author.
ReplyDeletebermanfaat banget ni,mau naya apa ini blog kang asephermawan APITU (facebook comunity HVAC )
ReplyDeletemampir http://bit.do/acv2