Jalan Teknik Kimia ITS Sukolilo, Surabaya

031-5947186 himame@ppns.ac.id

Pengenalan Refrigerasi

Apa itu refrigerasi ?

Refrigerasi adalah suatu proses penurunan temperatur dari suatu zat hingga temperatur zat tersebut lebih rendah dari temperatur lingkungannya, sehingga dapat dikatakan refrigerasi adalah proses fisika yang memiliki siklus. Kulkas adalah alat elektronik yang menerapkan siklus refrigerasi, termasuk Air Conditioner atau pendingin ruangan.

Menurut Dossat, sistem refrigerasi kompresi uap adalah sistem yang mengambil sejumlah panas dari suatu bahan dengan memanfaatkan refrigeran sebagai median bekerja dengan komponen-komponen yang punya fungsi di tiap-tiap komponennya

Komponen terpenting dalam mesin refrigerasi adalah refrigeran. Refrigeran adalah fliuida kerja yang bersirkulasi dalam siklus refrigerasi karena menggunakan efek pendinginan dan pemanasan pada mesin refrigerasi dengan menyerap panas dari satu lokasi dan membuangnya ke lokasi yang lain melalui mekanisme evaporasi dan kondensasi.

Refrigerant pada praktik ini merupakan gas freon merupakan media pemindah kalor pada sistem refrigerasi, dimana refrigerant menyerap kalor pada tekanan rendah melalui evaporator dan melepas panas pada tekanan tinggi melalui kondensor.

Evaporator menyerap udara panas dari ruangan yang dikondisikan sehingga temperatur ruangan menjadi dingin dan gas freon bertekanan rendah di dalam evaporator mengalami pendidihan. Uap refrigerant tersebut kemudian dikompresi oleh kompresor bertekanan tinggi sehingga temperatur uap refrigerant tersebut juga mengalami kenaikan sehingga panas refrigerant tersebut dapat dilepaskan ke lingkungan melalui kondensor sedangkan refrigerant berubah fasa menjadi cairan bertekanan tinggi. Cairan refrigerant tersebut kemudian melewati florefrigerant yang mana tujuannya adalah mengetahui laju aliran refrigerant. Lalu refrigerant melalui katup ekspansi mengalami penurunan tekanan sehingga berubah wujud menjadi setengah liquid dan setengah gas.

Ketika mendesain suatu sistem refrigerasi, perlu diperhatikan beberapa refrigeran yang akan digunakan seperti chlorofluorocarbons (CFCs), amonia, hidrokarbon (propane, ethane, ethylene), karbodioksida, udara dan bahkan air (pada aplikasi diatas titik beku). Pemilihan refrigeran yang baik hendaknya berdasarkan kondisinya, misalnya R-11, R-12, R-22, R-134a dan R-502 yang dijual banyak di pasaran.

Macam-macam proses refrigrasi

  1. Proses Evaporasi terjadi pada evaporator atau penguap yang digunakan pada mesin refrigerasi berbentuk pipa bersirip plat. Tekanan cairan refrigeran yang diturunkan pada katup ekspansi didistribusikan secara merata kedalam evaporator oleh refrigeran. Refrigeran akan menguap dan menyerap kalor dari udara ruangan yang dialirkan melalui permukaan luar pipa evaporator. Jadi cairan refrigeran diuapkan secara berangsur-angsur karena menerima kalor sebanyak kalor laten penguapan selama mengalir di dalam setiap pipa dari koil evaporator. Pada gambar 2 dan 3, evaporasi dapat dilihat pada proses 4-1 sehingga kinerja evaporator dapat diketahui dari selisih antara entalpi pada titik 1 dan titik 4.

Qe= ṁ . qe

qe = (h1 – h4) Qe =ṁ (h1 – h4)

Dimana :

  • = Laju aliran massa refrigerant (kg/s)

h1        = Enthalphy refrigran keluar evaporator (kJ/kg)

h4        = Enthalphy refrigran masuk evaporator (kJ/kg)

  • Proses kompresi Bila suatu gas dikompresi berarti ada energi mekanik yang diberikan dari luar kepada gas. Energi tersebut diubah menjadi energi panas sehingga temperatur gas akan naik jika tekanan semakin tinggi. Proses kompresi yang terjadi pada kompresor menyebabkan naiknya tekanan refrigeran sehingga memudahkan pencairannya kembali. Energi yang diperlukan untuk kompresi diberikan oleh motor listrik yang menggerakkan kompresor. Dalam proses kompresi, energi diberikan kedalam uap refrigeran. Pada gambar 2 dan 3, kompresi dapat dilihat pada proses 1-2 sehingga kinerja kompresor dapat diketahui dari selisih entalpi titik 2 dan titik 1.

W = ṁ . w

w = (h2- h1), maka :

W = ṁ.(h2-h1)

Dimana :

W = Kerja kompresi (kW)

ṁ  = Laju aliran massa refrigerant (kg/s)

h1 = Enthalphy refrigran masuk compressor (kJ/kg)

h2 = Enthalphy refrigran keluar kompresor (kJ/kg)

  • Proses kondensasi Uap refrigeran yang bertekanan dan bertemperatur tinggi pada akhir kompresi dapat dengan mudah didinginkan dengan udara pendingin yang ada pada temperatur normal. Dengan kata lain, uap refrigeran menyerahkan panasnya (kalor laten pengembunan) pada udara pendingin didalam kondensor sehingga mengembun dan menjadi cair. Karena udara pendingin menyerap udara dari refrigeran, maka udara akan menjadi panas pada saat keluar dari kondensor. Pada gambar 2 dan 3, kondensasi dapat dilihat pada proses 2-3 sehingga kinerja kondensor dapat diketahui dari selisih antara entalpi pada titik 2 dan titik 3.

Qc = ṁ . qc

qc = (h2– h3) Qc = ṁ (h2– h3)

Dimana :

Qc        = Kalor yang diserap kondensor (kW)

  • = Laju aliran massa refrigerant (kg/s)

h2        = Enthalphy refrigran keluar kompressor (kJ/kg)

h3        = Enthalphy refrigran keluar kondensor (kJ/kg)

Gambar siklus refrigerasi pada mesin refrigerasi

  • Proses ekspansi Untuk menurunkan tekanan dari refrigeran cair yang dicairkan didalam kondensor supaya dapat mudah menguap, maka dipergunakan katup ekspansi atau pipa kapiler. Cairan refrigeran dari katup ekspansi kemudian mengalir kedalam evaporator, tekanannya turun dan menerima kalor penguapan dari udara, sehingga mengalami penguapan secara berangsur-angsur. Selanjutnya, proses siklus tersebut di atas terjadi secara berulang-ulang. Pada gambar 2 dan 3, proses ekspansi dapat dilihat pada proses 3-4.

Gambar diagram T-s siklus refrigerasi

Gambar diagram P-h siklus refrigerasi

Coefficient of Performance (COP)

Koefisien kinerja atau COP berhubungan dengan kapasitas pendinginan dan daya yang diperlukan dan menunjukkan konsumsi daya keseluruhan untuk beban yang diinginkan. Nilai COP yang tinggi menunjukkan konsumsi energi rendah untuk penyerapan daya pendinginan ruang yang sama untuk didinginkan. Nilai COP dapat diketahui dari perbandingan antara refrigerasi bermanfaat terhadap kerja bersih.

COP = Qe/Qw

Sumber gambar :

https://www.te.com/global-en/industries/intelligent-buildings/applications/environmental-comfort-hvac.html

Sumber bacaan :

Modul Sistem Refrigasi dan Saluran Udara. Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya.2020

Alfanda, Benedicta Dian. 2020. Topic 1 Sistem Refrigerasi dengan Katup Ekspansi Thermostatik https://lms.ppns.ac.id/course/view.php?id=1193&section=2 (Diakses pada tanggal 1 Oktober 2020)

Mustaghfirin, Muhammad Anis. 2020. Topic 3 Refrigerator Cycle. https://lms.ppns.ac.id/course/view.php?id=983&section=3 (Diakses pada tanggal 1 Oktober 2020)

Mustaghfirin, Muhammad Anis. 2020. Topic 4 Refrigerator Cycle Analysis (Contoh  Soal Sistem Refrigerasi). https://lms.ppns.ac.id/course/view.php?id=983&section=4 (Diakses pada tanggal 1 Oktober 2020)

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *