SIKLUS REFRIGERASI SISTEM KOMPRESI
Refrigerasi adalah proses mendinginkan sebuah objek sehingga temperaturnya lebih rendah dari pada lingkungannya. Ada beberapa jenis teknik refrigerasi seperti siklus refrigerasi kompresi uap, termoelektrik, termoakustik, dan lain-lain. Pada dasarnya hampir semua teknik refrigerasi adalah sebuah pompa kalor yang menghasilkan keadaan yang dingin di satu bagian dan keadaan panas di bagian lainnya. Jenis teknik refrigeasi yang paling umum digunakan saat ini adalah dengan siklus refrigerasi kompresi uap (SRKU). Hal ini dikarenakan selain dapat menghasilkan keadaan dengan temperatur yang sangat rendah, sistem ini juga memiliki performansi yang baik.
SRKU adalah salah satu siklus termodinamika yang memanfaatkan perubahan fasa fluida kerjanya. Penggunaan SRKU yang paling umum di Indonesia adalah untuk mesin pendingin seperti air conditioner atau lemari es. Namun, di negara yang memiliki musim dingin, siklus refrigerasi juga sering diterapkan sebagai pemanas ruangan.
SRKU menggunakan fluida kerja yang dinamakan refrigeran. Sering kali para teknisi menggunakan kata “freon” untuk menyebut refrigeran. Sebenarnya hal ini kurang tepat karena “freon” salah satu nama merek. Refrigeran memiliki titik didih (saturasi) pada temperatur sangat rendah dibandingkan dengan air, hal ini yang menjadi prinsip dasar penginginan. Seperti yang telah diketahui bahwa air pada tekanan 1 atm maka akan memiliki titik didih di temperatur sekitar 100 oC sedangkan refrigeran pada tekanan yang sama memiliki titk didih di bawah titik beku air, sebagai contoh R134a memiliki titik didih sekitar -26oC. Semakin tinggi tekanan refrigeran maka semakin tinggi titik didihnya. Begitu pula sebaliknya, titik didih refrigeran akan semakin rendah jika tekanannya rendah. Titik didih memiliki arti bahwa perubahan fasa dari cair ke gas terjadi di temperatur tersebut. Begitu temperaturnya rendah maka penyerapan kalor dari lingkungan sekitar terjadi. Sifat termodinamika inilah yang diterapkan agar dapat menghasilkan keadaan dingin secara kontinu.
Refrigerasi sistem kompresi saat ini banyak digunakan untuk keperluan rumah tangga dan skala industri. Performa yang baik dari sistem ini menjadi pertimbangan dibandingkan dengan refrigerasi sistem absorpsi. Sama dengan sistem absorbsi, sistem kompresi memanfaatkan penguapan refrigerant untuk menyerap panas pada benda yang didinginkan. Dalam suatu rangkaian tertutup refrigerant diperlakukan dalam berbagai perlakuan secara berulang-ulang sehingga mampu menyerap panas dari benda yang didinginkan.
Prinsip kerja mesin pendingin adalah :
Jika motor penggerak berputar maka akan memutar kompresor. Dengan berputar kompresor, refrigeran akan naik suhu maupun tekanannya. Hal ini disebabkan molekul-molekul dari refrigeran bergerak lebih cepat akibat proses kompresi. Gas dari refrigeran akan merambat pada pipa–pipa kondensor dan media pendinginan.
Pada bagian kondensor diusahakan adanya media pendinginan yang baik, sebab dengan adanya pendinginan yang baik pada bagian kondensor akan membantu memperlancar terjadinya proses kondensasi. Temperatur dan tekanan gas refrigeran akan naik sampai keseimbangan dicapai. Setelah terjadi keseimbangan proses kondensasi (pengembunan) gas refrigeran mengalir menerusi saluran cairan tekanan tinggi menuju refrigeran control setelah melewati drier strainer (saringan).
Siklus (daur) kompresi uap merupakan daur yang terbanyak digunakan dalam sistem refrigerasi.
Pada daur ini ditekan dan kemudian diembunkan menjadi cairan, lalu tekanannya diturunkan agar cairan tersebut dapat menguap kembali.
Berikut ini adalah salah satu rangkaian refrigerasi sistem kompresi sederhana.
Dari gambar rangkaian diatas terjadi empat perlakuan terhadap refrigerant di dalam sistem tersebut.
- Penguapan
Supaya perpindahan panas terjadi maka refrigerant diharapkan mempunyai suhu yang lebih rendah dari benda yang didinginkan. Sifat dari suatu cairan bila tekanan tinggi maka suhu dan titik didihnya akan tinggi sebaliknya bila tekanan rendah maka suhu dan titik didihnya akan rendah pula. Oleh karena itu suhu refrigerant harus diturunkan supaya suhunya lebih rendah dari pada suhu benda yang didinginkan dengan cara menurunkan tekanannya. Benda yang ditempatkan diruangan tertutup dimana “EVAPORATOR” terpasang akan terserap panasnya oleh cairan refrigerant. Karena cairan refrigerant menyerap panas terus-menerus maka wujud refrigerant akan berubah menjadi uap. Uap ini mengandung panas yang berasal dari benda yang didinginkan. Uap yang dihasilkan oleh evaporator adalah uap bertekanan rendah dan bersuhu rendah.
- Kompresi
Uap refrigerant yang dihasilkan oleh evaporator akan mengalir menuju “KOMPRESOR”. Didalam kompresor uap refrigerant ditekan sehingga tekanan dan suhunya akan naik. Suhu yang dihasilkan diharapkan lebih tinggi dari suhu pendingin kondensor. Kandungan panas dari uap yang dikompresi dalam kompresor akan bertambah karena adanya panas yang dihasilkan oleh gesekan komponen-komponen dalam kompresor. Uap yang dihasilkan oleh kompresor adalah uap bertekanan tinggi dan bersuhu tinggi
- Pengembunan
Setelah ditekan, uap refrigerant akan mengalir ke “KONDENSOR”.Panas yang dibawa oleh uap refrigerant dipindahkan ke media pendingin di kondensor, karena suhu refrigerant lebih tinggi dibandingkan dengan suhu media pendingin kondensor. Karena panasnya diambil, uap refrigerant tersebut akan berubah wujudnya menjadi cairan bertekanan tinggi dan bersuhu tinggi. Pada akhir pipa kondensor diharapkan semua uap refrigerantt telah berubah menjadi cairan bertekanan tinggi. Media pendingin yang digunakan di kondensor bisa berupa udara, cairan atau kombinasi antara keduanya.
- Penurunan tekanan
Cairan bertekanan tinggi dari kondensor akan mengalir ke “KATUP EKSPANSI”. Didalam katup ekspansi cairan refrigerant bertekanan tinggi diturunkan tekanannya. Karena diturunkan tekanannya maka suhu dan titik didih cairan refrigerant tersebut akan turun dan diharapkan suhunya lebih rendah dari suhu benda yang didinginkan. Katup ekspansi juga mengatur jumlah refrigerant yang mengalir didalam evaporator supaya sesuai dengan jumlah panas yang ada pada benda yang didinginkan.
Bahan pendingin (refrigeran) banyak sekali macamnya, tetapi tidak satu pun yang dapat dipakai untuk semua keperluan pendinginan.
Suatu bahan pendingin mempunyai syarat–syarat untuk keperluan proses pendinginan antara lain :
Tidak beracun dan tidak berbau dalam semua keadaan.
Tidak dapat terbakar atau meledak bila bercampur dengan udara, minyak pelumas dan sebagainya.
Tidak menyebabkan korosi terhadap bahan logam yang dipakai pada sistem pendingin.
Bila terjadi kebocoran mudah diketahui dengan alat–alat yang sederhana maupun dengan alat detector kobocoran.
Mempunyai titik didih dan tekanan kondensasi yang rendah.
Mempunyai kalor laten penguapan yang besar, agar panas yang diserap evaporator sebesar–besarnya.
Viskositas dalam fase cair maupun fase gas rendah agar aliran refrigeran dalam pipa sekecil mungkin.
Harganya tidak mahal dan mudah diperoleh.
Konduktifitas thermal yang tinggi.
Konstanta dieletrika dari refrigeran yang kecil, tahanan lisrtrik yang besar, serta tidak menyebabkan korosi pada material isolator listrik.
Tidak merusak tubuh manusia.
Macam macam dan Kegunaan komponen-komponen tersebut adalah :
a. Evaporator
Alat untuk menguapkan refrigerant dan untuk memindahkan panas dari benda yang didinginkan ke refrigerant.
b. Kompresor
Alat untuk menghisap dan menekan uap refrigerant sehingga bersuhu tinggi dan bertekanan tinggi serta mensirkulasikan refriegrant ke seluruh komponen.
c. Kondensor
Alat untuk membuang panas benda yang didinginkan keluar sistem, alat untuk merubah uap refrigerant bertekanan tinggi menjadi cairan bertekanan tinggi.
d. Katup ekspansi
Alat untuk menurunkan tekanan cairan refrigerant sehingga suhu dan tekanannya turun.
Siklus refrigerasi kompresi uap memiliki dua keuntungan :
Sejumlah besar energi panas diperlukan untuk merubah cairan menjadi uap, dan oleh karena itu banyak panas yang dapat dibuang dari ruang yang disejukkan.
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.
Judul Situs 