12
4 BAB II DASAR TEORI 2.1 Pengertian Umum Mesin pendingin Air Conditioning (AC) atau alat pengkondisi udara merupakan pengembangan dari teknologi. Alat ini dipakai bertujuan untuk mensirkulasi udara didalam ruangan yang untuk menurunkan temperatur panas menjadi sejuk didalam ruangan dan menyediakan udara sejuk yang dibutuhkan bagi tubuh khususnya masyarakat Indonesia yang beriklim tropis yang terdiri dari 2 cuaca yaitu musim hujan dan musim panas, pada saat musim panas suhu ruangan menjadi panas sehingga penghuni tidak merasa nyaman. AC dimanfaatkan sebagai salah satu cara dalam upaya peningkatan kenyamanan dan produktivitas kerja bagi para pekerja. Udara yang nyaman manusia membutuhkan lingkungan udara yang sejuk untuk bersantai dan bekerja secara optimal. Temperatur ruangan juga berbengaruh untuk tingkat kenyamanan suatu ruang. Beban pendingan menentukan besar kecilnya kapasitas yang sesuai maka peralatan yang dipasang harus sesuai kapasitas agar dapat menghasikan udara dengan kondisi yang diinginkan didalam ruangan. Beban pendinginan terbagi atas dua yaitu beban pendinginan sensibel dan beban pendinginan laten. Beban pendingin sensibel yaituu perbedaan suhu seperti beban panas suhu melewati kontruksi bangunan, seperti alat elektronik dll. Sedangkan beban pendinginan laten adalah beban dipengaruhi oleh adanya perbedaan kelembaban udara. Peralatan elektronik juga mempengaruhi perubhan kolor didalam ruangan dalam merencanakan penggunaan Air Conditioner ( AC ) Selain itu faktor manusia dan kecepatan udara yang masuk ke dalam ruangan juga mempengaruhi perubahan pembebanan pendingin yang nilai bebannya dapat berubah-ubah baik secara acak maupun otomatis. 2.2 Komponen Sistem Pendingin Evaporator, kompresor, kondensor, katup ekspansi merupakan 4 komponen mesin pendingin bekerja pada siklus pendingin kompresi uap. Komponen yang terakhir yaitu alat ekspansi sebagai mengatur dan menurunkan tekanan laju aliran refrigerant yang masuk ke evaporator setelah keluar kondensor. 2.2.1 Kompresor Kompresor atau pompa isap dengan adanya kompresor, merupakan unit tenaga untuk mengalikan refrigeran ke seluruh sistem pendingin sesuai dengan perubahan volume system pendingin dengan mengisap refrigerasi bertekanan rendah sehingga terjadi perbedaan tekanan yang memungkinkan refrigeran mengalir dari sisi bertekanan rendah ke sisi bertekanan tinggi sehingga kompresor mempunyai 3 fungsi yaitu pengisapan, penekanan dan fungsi pemompaan.

BAB II DASAR TEORI 2.1 Pengertian Umumrepository.untag-sby.ac.id/157/3/BAB 2.pdf · dengan penguapan refrigeran 28,3 psig pada suhu 5°F, kalor laten uap pada titik didih sebesar

  • Upload
    others

  • View
    1

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

4

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Pengertian Umum

Mesin pendingin Air Conditioning (AC) atau alat pengkondisi udara

merupakan pengembangan dari teknologi. Alat ini dipakai bertujuan untuk mensirkulasi udara didalam ruangan yang untuk menurunkan temperatur panas

menjadi sejuk didalam ruangan dan menyediakan udara sejuk yang dibutuhkan bagi

tubuh khususnya masyarakat Indonesia yang beriklim tropis yang terdiri dari 2 cuaca yaitu musim hujan dan musim panas, pada saat musim panas suhu ruangan menjadi

panas sehingga penghuni tidak merasa nyaman. AC dimanfaatkan sebagai salah satu

cara dalam upaya peningkatan kenyamanan dan produktivitas kerja bagi para

pekerja. Udara yang nyaman manusia membutuhkan lingkungan udara yang sejuk untuk bersantai dan bekerja secara optimal. Temperatur ruangan juga berbengaruh

untuk tingkat kenyamanan suatu ruang.

Beban pendingan menentukan besar kecilnya kapasitas yang sesuai maka peralatan yang dipasang harus sesuai kapasitas agar dapat menghasikan udara

dengan kondisi yang diinginkan didalam ruangan.

Beban pendinginan terbagi atas dua yaitu beban pendinginan sensibel dan beban pendinginan laten. Beban pendingin sensibel yaituu perbedaan suhu seperti

beban panas suhu melewati kontruksi bangunan, seperti alat elektronik dll.

Sedangkan beban pendinginan laten adalah beban dipengaruhi oleh adanya

perbedaan kelembaban udara. Peralatan elektronik juga mempengaruhi perubhan kolor didalam ruangan

dalam merencanakan penggunaan Air Conditioner ( AC ) Selain itu faktor manusia

dan kecepatan udara yang masuk ke dalam ruangan juga mempengaruhi perubahan pembebanan pendingin yang nilai bebannya dapat berubah-ubah baik secara acak

maupun otomatis.

2.2 Komponen Sistem Pendingin

Evaporator, kompresor, kondensor, katup ekspansi merupakan 4 komponen

mesin pendingin bekerja pada siklus pendingin kompresi uap. Komponen yang

terakhir yaitu alat ekspansi sebagai mengatur dan menurunkan tekanan laju aliran

refrigerant yang masuk ke evaporator setelah keluar kondensor.

2.2.1 Kompresor

Kompresor atau pompa isap dengan adanya kompresor, merupakan unit tenaga

untuk mengalikan refrigeran ke seluruh sistem pendingin sesuai dengan perubahan

volume system pendingin dengan mengisap refrigerasi bertekanan rendah sehingga

terjadi perbedaan tekanan yang memungkinkan refrigeran mengalir dari sisi

bertekanan rendah ke sisi bertekanan tinggi sehingga kompresor mempunyai 3

fungsi yaitu pengisapan, penekanan dan fungsi pemompaan.

Program Studi Teknik Mesin

Fakultas Teknik UNTAG Surabaya

5

Gambar 2.1 Kompresor

Cara kerja kompresor menghisap refrigerasi dari evaporator dengan suhu dan

tekanan rendah dimampatkan sehingga suhu dan tekanannya berubah menjadi naik. Gas yang suda dimampatkan oleh kompresor ditekan keluar kemudian dialirkan ke

kondensor, tinggi rendahnya suhu dikontrol dengan thermostat.

2.2,2 Kondensor Kondensor fungsinya untuk menurunkan kalor yang dihisap dari evaporator

dan panas yang didapatkan dari kompresor dan mengubah dari fase gas menjadi cair.

Kondensor juga banyak yang digunakan untuk peralatan rumah tangga seperti kulkas.

Gambar 2.2 Kondensor

2.2.3 Katub Ekspansi

Katup ekspansi dipasang pada saluran masuk evaporator untuk menjaga penyerapan panas dan perubahan bentuk pendingin dari fase cair menjadi fase gas

akan berlangsung dengan sempurna sebelum keluar dari evaporator, katup ekspansi

serta digunakan untuk menurunkan tekanan dan untuk mengekspansikan secara

cairan yang bertemperatur dan bertekanan tinggi sampai mencapai temperatur dan tekanan rendah, dan mengekspansikan refrigeran cair dari tekanan kondensasi ke

tekanan evaporasi, refrigerant cair dihembuskan keluar melalui oriffice, kemudian

Program Studi Teknik Mesin

Fakultas Teknik UNTAG Surabaya

6

refrigerant berubah menjadi kabut yang temperatur dan tekanannya rendah. Katup

ekspansi juga sebagai alat kontrol refrigerasi yang berfungsi :

1. Mengatur besar sedikitnya jumlah refrigeran yang mengalir dari pipa cair menuju evaporator sesuai dengan laju penguapan pada evaporator.

2. Penguapan pada evaporator berlangsung pada tekanan kerjanya serta

mempertahankan perbedaan tekanan antara kondensor.

Pipa Kapiler

Pipa kapiler berfungsi menurunkan tekanan cairan bahan pendingin sebelum masuk ke evaporator. Cairan refrigeran masuk kedalam pipa kapiler

mengalir sehingga tekanannya akan berkurang disebakan dari gesekan dan

percepatan refrigeran. kegunaannya meluas hingga pada kapasitas regrigerasi 10 kw. Pipa kapiler mempunyai ukuran panjang 1 hingga 6 meter, dengan

diameter dalam 0,5 sampai 2 mm (Stoecker, 1996). Jumlah refrigeran dari

mesin pendingin ditetapkan berdasarkan diameter dan panjang pipa kapiler

yang sesuai kapasitas pendinginan. Pipa kapiler juga menghubungkan bagian tekana tinggi dengan bagian

tekana rendah serta konstruksi pipa kapiler sangat sederhana, sehingga jarang

terjadi gangguan. sehingga menyamakan tekanannya dan memudahkan start berikutnya. Pipa kapiler ditunjukkan.

Gambar 2.3 Pipa Kapiler Sunyoto,2010)

2.2.4 Evaporator

Evaporator pada sistem pendingin yang berfungsi sebagai penyerap atau penukar kalor serta merubah zat pendingin cair dari kondensor menjadi cair, dan

bertugas menguapkan refrigeran sebelum dihisap oleh kompresor. Suhu evaporator

yang juga dipengaruhi oleh suhu udara disekeliling evaporator juga turun.

Temperatur udara yang rendah dipindahkan ketempat lain dengan jalan dihembus oleh fan yang menyebabkan terjadinya penghebusan aliran udara.

Perpindahan Kalor didalam Evaporator

Perpindahan panas pada evaporator adalah perpindahan panas secara

konveksi paksa yang terjadi di dalam dan di luar tabung dan juga terjadi

Program Studi Teknik Mesin

Fakultas Teknik UNTAG Surabaya

7

konduksi pada tabung. Nilai koefisien perpindahan kalor pans secara merata

dapat ditentukan dengan menghitung koefisien perpindahan kalor pada

refrigeran dan udara yang telah dijelaskan sebelumnya. Kemudian koefisien perpindahan kalor panas total dihitung berdasarkan luas dalam dan luar

permukaan pipa.

Gambar 2.4 Evaporator

2.2.5 Refrigerant

Refrigeran yaitu senyawa kimia yang digunakan untuk menyerap senyawa

beban pendingin ruangan atau tempat-tempat lain seperti didalam kendaraan mobil yang menginginkan kondisi suhu udaranya. Refrigeran adalah media perpindahan

panas yang menyerap kalor panas atau dengan penguapan (evaporator) pada suhu

rendah dan memberikan kalor dengan pengembunan pada temperatur dan tekanan tinggi di kondensor. Refrigeran bersirkulasi di mesin pendingin yang fasenya

berubah dari uap ke cair ataupun sebaliknya. Sistem refrigerasi kompresi uap dan

refrigeran menyerap kalor di dalam evaporator dalam kondidi temperatur dan tekanan rendah dan juga melepaskan panas pada kondensor dengan tekanan dan

temperatur tinggi. Dalam menentukan sifat refrigeran yang akan dipergunakan

dengan mengetahui sifat rifrigeran.

Refrigeran yang digunakan jenis R-22, karna Refrigeran 22 digunakan pada kompresor Torak dan Rotary jenis Sentrifugal. R22 digunakan untuk Air

conditioning yang berkapasitas sedang dengan pemakaian ( 50 s/d + 10°C ), Titik

didihnya sebesar -41,4°F pada pemakaiannya pada dengan sahu sedang dan rendah

pada tekanan 1 Atm ( atmosfir ), tekanan kondensasi 158,2 psig pada suhu 86°F

dengan penguapan refrigeran 28,3 psig pada suhu 5°F, kalor laten uap pada titik

didih sebesar 100,6 Btu/lb

R22 tidak berpengaruh korosif terhadap logam yang banyak digunakan pada

sistem refrigerasi dan air conditioning seperti: Soder, Kuningan, Perak, Besi, Tembaga, Almunium, Baja tak berkarat, babit. evaporator Jarang sekali terjadi

pembekuan air pada sistem yang memakai freon R22. Kebocoran dapat dicari

dengan halide leak detector dan air sabun Ini bukan merupakan keuntungan karena

didalam sistem harus bersih dari uap air dan air.

Program Studi Teknik Mesin

Fakultas Teknik UNTAG Surabaya

8

2.3 Prinsip Kerja Mesin Pendingin Ruangan

Gambar 2.5 Mesin Pendingin Ruangan (Sunyoto,2010)

Kompresor AC yang pada sistem pendingin digunakam untuk memampatkan

fluida kerja (refrigerant), refrigerant yang masuk ke dalam kompresor AC dialirkan

ke kondensor kemudian dimampatkan lagi didalam kondensor. Refrigerant yang

dimampatkan akan berubah fase dari fase uap menjadi fase cair. Besarnya kalor yang dilepaskan kondensor adalah jumlah dari energi kompresor yang diperlukan

dan energi kalor yang diambil evaporator dari substansi susai kebutuhan. Kondensor

yang tekanan refrigerant yang berada di dalam pipa kondensor relatif jauh lebih tinggi dibandingkan dengan tekanan refrigeran yang berada pada evaporator.

Prinsip kerja pendinginan air condisioner yaitu udara didinginkan oleh

refrigerant / (freon), lemudian freon ditekan oleh kompresor sampai tekanan tercapai dan suhunya naik, kemudian didinginkan oleh udara lingkungan sekitar

sehingga mencair. Proses tersebut berjalan berulang-ulang sehingga berupa suatu

siklus yang disebut siklus pendinginan pada udara yang berfungsi menyerap kalor

dari udara dan membebaskan kalor ini ke luar ruangan. Prinsip kerja mesin pendingin ruangan ditunjukkan pada Gambar 2.5.

2.3.1 Jenis – jenis Pendingin Ruangan Jenis-jenis pendingin ada 4 jenis AC yang sering di gunakan pada rumah

tangga yatiu:

1. AC Split

AC jenis ini dibagi menjadi dua bagian yaitu outdoor yang terdiri dari kompresor, kondenser, kondenser blower dan refrigeran filter dan

indoor yang terdiri dari filter udara, evaporator dan evaporator blower,

ekspansion valve dan controll unit, dan unit berikutnya antara unit indoor dengan unit outdoor dihubungkan dengan 2 buah refrigerant evaporator dan

kondensor kemudian menghubungkan refrigeran ke filter dengan ekspansion

Program Studi Teknik Mesin

Fakultas Teknik UNTAG Surabaya

9

valve serta kekabel power sebagai memasok arus listrik untuk kompresor

dan juga kondenser blower. AC Split cocok untuk ruangan yang

membutuhkan yang tidak terlalu besar, seperti ruang kantor, ruang kerja, ruang perhotelam atau apartemen,

Kelebihan AC Split :

Pemasangan pada ruangan yang tidak berhubungan langsung dengan udara

luar,

Tidak menimbulkan suara di dalam ruangan berisik.

Kekurangan AC Split :

Membutukan tenaga telatih untuk pemindahan maupun pembongkaran.

Perawatan dan pemeliharaan membutuhkan peralatan khusus.

Hargan sedikit mahal.

2. AC Window

AC jenis window, semua komponen mesin pendingin jenis ini seperti kopresor, kondensor, filter udara, blower, evaporator, ekspansion

valve dan controll unit, refrigerant filter, terpasang pada satu base, kemudian

base plate beserta semua komponen AC tersebut dimasukkan kedalam menjadi satu unit yang kompak.

Kelebihan AC window :

Mudah jika pamasangan atau pembongkaran kembali apabila akan

dipindahkan.

Mudah memeliharaan / perawatan

Harga relatif lebih murah

Kekurangan AC window :

Menimbulkan suara berisik ( terutama akibat suara dari kompresor ) karena

semua komponen AC terpasang pada base plate yang posisinya dekat

dengan ruangan.

AC window tidak semua ruangan dapat dipasang, karena AC window harus

dipasang dengan bagian kondenser menghadap ketempat terbuka supaya udara panas dapat dibuang ke luar..

3. AC Sentral

Pada AC jenis ini udara didalam ruangan didinginkan pada cooling plant di luar ruangan, kemudian udara yang sudah dingin dialirkan kedalam

ruangan tersebut lagi. AC jenis ini cocok untuk dipasang pada gedung

bertingkat seperti di hotel atau mall. Kelebihan AC sentral :

Ruangan terjaga, karena tidak ada unit indoor.

Kekurangan AC sentral :

Perencanaan, instalasi, pemeliharaan dan pemiliharaan membutuhkan

tenaga yang terlatih dan berpengalaman.

Program Studi Teknik Mesin

Fakultas Teknik UNTAG Surabaya

10

Waktu beroperasi jika terjadi kerusakan maka dampaknya dirasakan pada

seluruh ruangan tersebut.

Pengaturan suhu udara hanya dapat dilakukan pada sentral cooling plant.

Tingginya biaya investasi awal serta biaya operasi dan pemeliharaan.

4. AC Berdiri (AC Standing) Jenis AC ini cocok dipergunakan untuk mobil atau kegiatan-

kegiatan situasional karena fungsinya yang mudah dipindahkan, seperti

seminar, acara penikahan dan pengajian outdoor dsb

2.4 Termodinamika Sistem Refrigerasi

2.4.1 Siklus Refrigerasi Kompresi Uap

Gambar 2.6 Siklus kompresi uap standart (Sunyoto,2010)

Siklus kompresi uap merupakan mesin pendingin yang paling banyak

digunakan pada refrigerasi. Siklus ini uap ditekan kemudian diembunkan menjadi

cairan dan tekanannya diturunkan agar cairan tersebut dapat menguap kembali. Penyerapan panas pada siklus kompresi uap terjadi dalam evaporator dengan

tekanan dan temperatur rendah. Didalam evaporator, refrigerant terjadi perubahan

dari fase cair menjadi fase gas, kemudian masuk ke kompresor. Karena kerja kompresor, refrigeran menjadi gas bertekanan dan bertemperatur tinggi. Untuk

melepaskan panas yang diserap evaporator, refrigeran diembunkan lagi ke dalam

kondensor sehingga refrigeran berubah menjadi cair. Sebelum refrigerant masuk

evaporator, refrigeran diekspansikan dahulu oleh katup ekspansi. Pada alat ini tekanan refrigeran yang masuk ke evaporator diturunkan. Penurunan tekanan ini

disesuaikan dengan kondisi sehingga refrigeran dapat menyerap kalor dari

evaporator. Komponen utama dari siklus kompresi uap adalah evaporator, kompresor, kondensor dan katup ekspansi. mesin pendingin siklus kompresi uap

ditunjukkan pada gambar 2.4 yang di atas.

Siklus kompresi uap pada diagram tekanan – entalpi (p-h diagram) mesin pendingin siklus kompresi uap ditunjukkan oleh Gambar 2.5 sebagai berikut :

Program Studi Teknik Mesin

Fakultas Teknik UNTAG Surabaya

11

Gambar 2.7 Diagram tekanan dan entalpi siklus kompresi uap standart

(Sunyoto,2010)

1. Proses 1 – 2 : Proses Kompresi

Siklus kompresi uap standar secara teoritis dimana pada siklus tersebut mengasumsikan beberapa proses sebagai berikut :

Proses kompresi berlangsung di titik 1 ke titik 2. Pada siklus diasumsikan

refrigeran tidak mengalami perubahan selama mengalir dijalur hisap. Proses

kompresi isentropik sehingga pada diagram tekanan dan entalpi berada pada satu garis dengan entropi konstan, titik 2 berada di kondisi super panas. Proses kompresi

bekerja dari luar dan entalpi uap mengalami kenaikan dari h1 ke h2, besarnya

kenaikan ini sama dengan kerja kompresi yang dilakukan kepada uap refrigeran. Persamaan keseimbangan energy ( banlance energy )

Wc + h1 – h2 = 0

Wc = h2 – h1

Karena energy kinetic (Ek) dan energy potensial ( Ep) maka kompresi

isentropic ideal, tingkat keadaan yang kedua ditentukan oleh entrophy (sama dengan

tinhkat keadaan satu) dan tekanannya sehingga untuk kompresor adalah :

Wc = h2s – h1 Maka untuk kerja mesin ;

Wc =

Keterangan :

Wc = kerja kompresor (kJ/kg) h1, h2, h2s = enthalphy (kJ/kg)

c = efisiensi isentropic kompresor

2. Proses 2 - 3 :Proses Kondensasi

Proses 2-3 merupakan proses kondensasi yang terjadi pada kondensor, uap

panas dari kompresor didinginkan oleh air sampai pada temperatur kondensasi. Pada

2

Program Studi Teknik Mesin

Fakultas Teknik UNTAG Surabaya

12

titik 2 refrigeran pada kondisi uap jenuh pada tekanan dan temperatur kondensasi.

Kemudian proses 2-3 terjadi pada tekanan konstan, dan jumlah panas yang

dipindahkan selama proses ini beda entalpi antara titik 2 dan 3. Persamaan keseimbangan energy ( balance energy )

h2 – Qc – h3 = 0

Qc + h3 = h2

Qc = h2 – h3 Dimana :

Qc = Laju perpindahan kalor ( kJ/kg)

3. Proses 3 - 4 :Proses Ekspansi pada Katup Ekspansi

Proses ekspansi pada titik 3 ke titik 4. Pada proses ini terjadi proses

penurunan tekanan refrigeran dari tekanan kondensasi titik 3 menjadi tekanan

evaporasi titik 4. Penurunan refrigeran dan temperatur kondensor ke evaporator pada kondisi cair di ekspansi melalaui pipa kapiler. Proses 3-4 yaitu proses ekspansi

adiabatik dimana entalpi fluida tidak ada perubahan sepanjang proses. kondisi

campuran – uap refrigeran terjadi pada titik 4 sehingga nilai h3 – h4 terjadi penurunan tekanan dengan enthalpy konstan.

4. Proses 4-1 : Proses Penyerapan Panas (Evaporasi) di Evaporator Proses 4 – 1 proses penguapan yang terjadi pada evaporator dengan tekanan

konstan. Pada titik 1 refrigeran berada pada kondisi uap jenuh proses 4-1 entalpi

refrigeran mengalami kenaikan akibat penyerapan kalori dari refrigerasi. Kalor yang

diserap adalah pada entalpi titik 1 dan titik 4 biasa disebut dengan efek pendinginan. Pengkondisikan udara ini yang dimanfaatkan sebagai berikut;

Persamaan keseimbangan energy

Qe + h4 – h1 = 0 Qe = h1 – h4

Dimana :

Qe = laju perpindahan energy ( Kj/kg )

Factor keamanan,sebesar 5% - 10%. Sehingga pelepasan kalor actual pada

kondensor :

Qc = Qc + Qc .fk Dan penyerapan kalor actual oleh evaporator adalah :

Qe = Qe + Qe .fk

2.5 Perhitungan Kerja Sistem Refrigerasi

2.5.1 Daya Input Kompresor

Daya input kompresor merupakan kerja yang dilakakukan untuk menaikan

tekanan dari tekanan rendah dari evaporator ke tekanan tinggi kondensor, kerja yang diberikan kompresor dalam bentuk daya listrik untuk menggerakkan kompresor

dirumuskan:

Program Studi Teknik Mesin

Fakultas Teknik UNTAG Surabaya

13

Win = V . A . Cos θ (watt)

Dimana :

V = Teganggan saat alat bekerja (Volt) A = Arus saat alat semua bekerja (Ampere)

Cos θ = factor koreksi listrik ( 0,7-0,9)

2.5.2 Daya Kompresor Nyata Daya kompresor nyata merupakan daya yang diterima refrigerant untuk

menaikkan tekanan evaporator ke tekanan kondensor yang dirumuskan;

Wref = ṁ. (h2 – h1) (watt) Dimana :

ṁ = laju aliran massa ( kJ/s )

h2 = enthalphy refrigerant pada keluar kondensor ( kJ/kg )

h1 = enthalphy refrigerant pada musuk kompresor ( kJ/kg )

2.5.3 Kerja Kompresor

Kerja kompresor didapatkan dari perbedaan enthalphy refrigerant yang keluar dan masuk kompresor. Dengan perumusan ;

W = h2 – h1 ( kJ/kg )

Dimana : h2 = enthalphy refrigerant pada keluar kompresor ( kJ/kg )

h1 = enthalphy refrigerant pada masuk kompresor ( kJ/kg )

2.5.4 Kerja Evaporator Kerja evaporator yaitu panas yang diserap refrigerant saat melalui evaporator.

Rumus yang digunakan adalah :

QE = ṁ (h1 – h4) (watt) Dimana :

ṁ = laju aliran massa ( kJ/s )

h1 = enthalphy refrigerant pada masukan kompresor ( kJ/kg ) h4 = entahlphy refrigerant pada keluaran evaporator ( kJ/kg )

2.5.5 Efek Refrigerasi

Efek refrigrasi jumlah kalor yang dikeluarkan oleh refrigerant dalam evaporator pada laju aliran refrigerant. Rumus yang digunkan adalah :

Re = h1 – h4 ( kJ/kg )

Dimana : Re = efek refrigerant

h1 = enthalphy refrigerant pada masuk kompresor ( kJ/kg )

h4 = enthalphy refrigerant pada keluar evaporator ( kJ/kg )

2.5.6 Laju pelepasan kalor di kondensor

Laju pelepasan kalor di kondensor yaitu panas yang dilepaskan refrigerant

saat melalui kondensor. Dengan pumus yang digunakan adalah :

Program Studi Teknik Mesin

Fakultas Teknik UNTAG Surabaya

14

Qc = ṁ (h2 – h3) (watt)

Dimana :

ṁ = laju aliran massa h2 = enthalphy refrigerant pada keluar kondensor ( kJ/kg )

h3 = enthalphy refrigerant pada masukan kondensor ( kJ/kg )

2.5.7 Panas yang dibuang Kondensor Panas yang dibuang kondensor yaitu kalor yang dikeluarkan oleh refrigerant

dalam kondensor pada laju aliran refrigerant. Rumus yang digunakan adalah :

Qc = h2 – h3 Dimana :

Qc = panas yang dibuang kondensor

h2 = Enthalphy refrigerant pada keluaran kondensor ( kJ/kg )

h3 = Enthalphy refrigerant pada masukan kondensor ( kJ/kg )

2.5.8 Kapasitas Pendingin

Kapasitas pendingin yaitu total panas yang diserap oleh evaporator persatuan waktu ;

Qe = ṁ (h1 – h4)

Dimana : Qe = Kapasitas pendingin

h1 = Entalpi refrigerant masuk kompresor ( kJ/kg )

h4 = Entalpi Refrigerasi masuk evaporator ( kJ/kg )

ṁ = Laju aliran massa ( kJ/s )

2.5.9 Koefisien Prestasi Nyata (COP)

Adalah perbandingan antara efek refrigerasi (refrigerasi yang bermanfaat) dengan kerja kompresi.

2.6 Subcooling

Proses pendingin lanjut (Subcooling ) merupakan refrigeran dari bentuk uap

atau gas menjadi refrigeran dalam bentuk cair. Dimana proses perubahan perubahan dari gas ke cair dilakukan dengan membuang kalor yang berada pada refrigeran ke

lingkungan sekitar pada suhu dan tekanan konstan. Kalor yang dibuang dengan cara

konverksi sehingga terjadi perpindahan kalor. Proses penurunan kalor pada kondensor dimana refrigeran yang berada pada kondensor tidak semuanya dalam

bentuk cair. Suhu pada waktu proses kondensasi ini terjadi masi lebih tinggi dari

temperatur udara sekitarnya karna itu proses penurunan suhu refrigeran setelah melalui titik saturated liquid, ini disebut subcooling dan wujud refrigeran disebut

dalam kondisi subcooling liquid dimana refrigeran cair lebih dingin dari suhu

Program Studi Teknik Mesin

Fakultas Teknik UNTAG Surabaya

15

minimum. Daerah subcoling liquid ini terletak disebelah kiri kurva saturated liquid

pada diagram p-h. Besarnya pendingin lanjut yang terjadi di kondensor deangan

temperatur yang terukur di akhir kondensor Subcooling diperlukan untuk menjaga dari mendidihnya refrigeran oleh karena perubahan dari cair ke fase gas dan wujud

refrigeran.

Subcooling merupakan salah satu modifikasi mesin pendingin yang bertujuan

untuk menurunkan suhu yang keluar dari komdensor sebelum masuk ke evaporator dan menjaga supaya termperatur lebih rendah sebelum masuk ke katup ekspansi dan

untuk mendapatkan nilai COP yang lebih tinggi dari pada tanpa menggunakan

subcooling Subcooling berguna untuk 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 akan ikut turun.Siklus mesin pendingin dengan subcooling ditunjukkan pada Gambar 2.8

Gambar 2.8 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 –3

– 3‟ –4).