Teknik Pendingin Sistem Kompresi Uap Muhammad Hasbi ST

Teknik Pendingin Sistem Kompresi Uap Muhammad Hasbi, ST. , MT 1

• Sistem pendingin (refrigeration system) adalah suatu proses untuk menjaga temperatur ruang atau zat/barang tetap rendah dari temperatur udara sekitar. • Sebagai suatu alat untuk menjaga temperatur agar tetap rendah dari udara sekitar, sistem pendingin banyak dipakai secara luas dalam kehidupan masyarakat, baik untuk pengawetan (makanan) maupun untuk penghasil barang di industri. • Peralatan/mesin pendingin terdiri dari empat komponen utama, yaitu evaporator, kompresor, kondensor, dan alat kontrol refrigeran (alat penahan untuk ekspansi refrigeran). • Disamping itu ada alat tambahan untuk menjaga mesin bekerja sesuai dengan temperatur yang diinginkan, misalnya termostart, alat kontrol kompresor dll. Muhammad Hasbi, ST. , MT 2

Siklus Sistem Mesin Pendingin • • Air Cycle (Siklus Udara) Steam Jet Cycle (Siklus Uap Bertemperatur Tinggi) Absorption Cycle (Siklus Absorpsi) Vapour Compression Cycle (Siklus Kompresi Uap) Dari Ke empat siklus sistem mesin pendingin yang banyak dipakai pada berbagai unit mesin pendingin sampai saat ini adalah siklus kompresi uap Muhammad Hasbi, ST. , MT 3

Siklus Kompresi Uap Sering disebut “mechanical refrigeration”, secara sederhana prinsip dari siklus kompresi uap adalah memanfaatkan proses penguapan (cairan pada saat menguap menyerap panas) Contoh sederhana : Alkohol diteteskan di atas telapak tangan, pada saat alkohol tersebut menguap maka pada telapak tangan terasa dingin, artinya ada panas yang terserap pada saat alkohol tersebut menguap dari telapak tangan. Muhammad Hasbi, ST. , MT 4

Pengertian Siklus Kompresi Uap Adalah siklus sistem mesin pendingin yang menggunakan proses penguapan dalam menyerap panas, dengan menggunakan media refrigeran serta peralatan utama yang meliputi : - Kompresor - Kondensor - Katup ekspansi - Evaporator Muhammad Hasbi, ST. , MT 5

Tahapan proses yang dialami oleh refrigerant dalam sistem mesin pendingin meliputi : - Kompresi - Kondensasi - Ekspansi - Evaporasi Muhammad Hasbi, ST. , MT 6

Tahapan Siklus Kompresi Uap Tahap Kompresi: proses penekanan dan penghisapan media pendingin dengan menggunakan komponen kompresor. Muhammad Hasbi, ST. , MT 7

Tahapan Siklus Kompresi Uap Tahap Kondensasi: Proses pengembunan media pendingin dengan menggunakan komponen kondensor. Muhammad Hasbi, ST. , MT 8

Tahapan Siklus Kompresi Uap Tahap Ekspansi: Proses penurunan tekanan media pendingin dengan menggunakan komponen katup ekspansi. . Muhammad Hasbi, ST. , MT 9

Tahapan Siklus Kompresi Uap Tahap Evaporasi : Proses penguapan media pendingin dengan menggunakan komponen evaporator. Muhammad Hasbi, ST. , MT 10

Muhammad Hasbi, ST. , MT 11

Muhammad Hasbi, ST. , MT 12

Perubahan Wujud Benda Status benda dapat berwujud dalam tiga fasa yang berbeda, yaitu sebagai zat padat, zat cair dan gas. Misalnya, air berbentuk zat cair, tetapi dapat muncul pula berupa zat padat, yaitu es, dan dapat muncul pula berupa uap air atau gas. Semua benda atau materi, di bawah kondisi suhu dan tekanan tertentu, dapat muncul dalam salah satu dari ketiga fase tersebut di atas. Penambahan dan penurunan energi yang dikenakan pada suatu benda dapat berpengaruh terhadap suhu dan wujud benda. Muhammad Hasbi, ST. , MT 13

Fasa Padat Benda dalam fasa padat atau solid, memiliki energi potensial internal relative kecil. Molekul benda tersebut agak sedikit rapat akibat adanya gaya tarik dan gaya grafitasi. Struktur molekulnya menjadi kaku sehingga pergerakan molekul menjadi terbatas. Karena struktur molekulnya kaku (rigit) maka pada fasa padat ini ukuran dan bentuk benda cenderung tetap dan tidak dapat dimampatkan (non compressible). Muhammad Hasbi, ST. , MT 14

Fasa Cair Molekul pada benda yang berada pada fasa cair memiliki energi yang lebih besar daripada ketika berada pada fasa padat. Energi yang lebih besar ini, dapat mengatasi adanya gaya tarik-menarik molekul sehingga dapat lebih bebas bergerak. Molekulnya bebas bergerak kemana saja sehingga zatnya mudah mengalir mengikuti bentuk bejana yang ditempatinya. Muhammad Hasbi, ST. , MT 15

Fasa Gas Molekul benda dalam fasa gas memiliki energi yang lebih besar daripada energi yang dimiliki ketika berada dalam fasa cair. Ia mempunyai energi yang lebih dari cukup untuk mengatasi adanya gaya yang dapat mengekangnya. Konsekuensinya, mereka dapat terbang dengan kecepatan tinggi. Selalu bertubrukan dengan sesamanya dan juga dinding kontainernya. Oleh karena itu gas akan tetap berada pada ukurannya tetapi tidak pada bentuknya. Gas mudah dikompresi tetapi juga mudah bocor bila kontainernya tidak bagus. Muhammad Hasbi, ST. , MT 16

• Panas laten adalah energi panas yang bila ditambahkan atau diambil dari suatu benda akan menimbulkan perubahan wujud tanpa merubah suhunya. Muhammad Hasbi, ST. , MT 17

Saturasi, Panas lanjut, dan Super dingin Saturasi (saturation), Panas lanjut (superheat) dan dingin lanjut atau superdingin (subcooled) adalah istilah untuk kondisi benda ketika berada pada suhu dan tekanan tertentu. Refrijeran yang digunakan sebagai fluida penukar kalor dalam mesin refrijerasi, akan mengalami ketiga kondisi tersebut ketika sedang bersirkulasi di dalam mesin refrijerasi. Muhammad Hasbi, ST. , MT 18

Kondisi wujud air pada saat berada di garis DE adalah campuran antara bentuk cair dan gas. Mendekati titik D, jumlah air lebih banyak, tetapi mendekati titik E jumlah uap lebih banyak. Kondisi wujud benda yang terdiri dari campuran gas dan cair, lazim disebut sebagai kondisi saturasi (saturation). Air pada titik D disebut likuid saturasi dan Uap pada titik D disebut gas saturasi. Muhammad Hasbi, ST. , MT 19

• Uap pada titik F, disebut uap panas lanjut (superheat vapour) • Kondisi wujud es pada saat berada di garis BC adalah campuran antara bentuk padat dan cair. Mendekati titik B, jumlah masih bentuk padat, tetapi mendekati titik C, bentuk cair lebih banyak. Es pada titik B, disebut sebagai suhu saturasi es, dan pada titik C, disebut suhu saturasi air. • Es pada suhu -20 o. C, titik A, disebut sebagai suhu dinginlanjut es (subcolled) dengan derajad subcooled sebesar 20. Muhammad Hasbi, ST. , MT 20

Muhammad Hasbi, ST. , MT 21

Muhammad Hasbi, ST. , MT 22

Refrigeran Proses pendinginan atau refrigerasi pada hakekatnya merupakan proses pemindahan energi panas yang terkandung di dalam ruangan tersebut. Sesuai dengan hukum kekekalan energi maka kita tidak dapat menghilangkan energi tetapi hanya dapat memindahkannya dari satu substansi ke substansi lainnya. Untuk keperluan pemindahan energi panas ruang, dibutuhkan suatu fluida penukar kalor yang selanjutnya disebut Refrigeran. Muhammad Hasbi, ST. , MT 23

Proses pemindahan panas berlangsung antara es dan udara yang ada di dalam refrijerator. Es menerima energi panas dari udara, suhu udara turun. Es mengalami pemanasan sehingga suhunya naik dan mencair menjadi air, dan dibuang ke luar melalui saluran pembuangan. Muhammad Hasbi, ST. , MT 24

Efek refrigerasi diperoleh dengan cara menguapkan liquid refrijeran yang ditempatkan di dalam refrijerator. Karena refrijeran (R 134 a) berada di bawah tekanan atmosfir normal (1, 0132 bar), maka kondisi saturasi refrijeran dicapai pada suhu -29, 8 o. C. Penguapan pada suhu rendah ini, menyebabkan refrijeran dapat menyerap panas udara ruang dengan cepat. Panas yang diserap melalui penguapan liquid refrijeran akan dibuang keluar ruang melalui lubang angin oleh gas refrijeran. Efek pendinginan akan berlangsung terus hingga liquid refrijeerannya habis. Kontainer yang digunakan untuk menyimpan liquid refrijeran disebut evaporator. Evaporator adalah satu bagian penting dalam sistem refrijerasi kompresi mekanikal. Muhammad Hasbi, ST. , MT 25

Sistem Kompresi Uap merupakan mesin refrigerasi yang berisi fluida penukar kalor (refrigeran) yang bersirkulasi terus menerus. Selama bersirkulasi di dalam unitnya maka refrigeran tersebut akan selalu mengalami perubahan wujud dari uap ke liquid dan kembali ke uap. Proses tersebut berlangsung pada suhu dan tekanan yang berbeda, yaitu tekanan tinggi dan pada tekanan rendah. Tekanan tinggi diperoleh karena adanya efek kompresi, yang dikerjakan oleh kompresor. Oleh karena itu sistem refrijerasi ini lazim disebut sebagai sistem kompresi uap. Muhammad Hasbi, ST. , MT 26

Pengaruh Tekanan Liquid terhadap Suhu Evaporasi Refrigeran • Besarnya tekanan liquid refrigeran pada sistem kompresi gas akan menentukan besarnya suhu liquid mencapai titik penguapannya. Oleh karena itu dalam sistem kompresi gas penentuan besarnya tekanan liquid refrigeran yang disalurkan ke bagian evaporator memegang peranan penting dalam upaya memperoleh suhu evaporasi yang diinginkan. Dalam sistem kompresi gas pengaturan tekanan liquid refrigeran yang akan diuapkan di evaporator dilakukan melalui katub ekspansi. • Dalam sistem kompresi gas, biasanya suhu evaporasi normal dibuat dengan ketentuan sebagai berikut 90 C di bawah suhu ruang yang diinginkan. Sebagai contoh, suatu ruang pendingin (coldroom) diinginkan mampu memelihara suhu konstan sebesar 0 0 C, maka suhu evaporasinya harus diatur agar dapat mencapai -9 0 C. Muhammad Hasbi, ST. , MT 27

Muhammad Hasbi, ST. , MT 28

Kompresor 1. Penggolongan berdasarkan Metode Kompresi - Metode Kompresi Positif : * Kompresor torak bolak balik (Kerja tunggal dan kerja ganda ) * Kompresor torak tingkat ganda bolak balik * Kompresor putar * Kompresor sekrup - Metode kompresi Sentrifugal : * Kompresor sentrifugal satu tingkat * Kompresor sentrifugal tingkat ganda Muhammad Hasbi, ST. , MT 29

Kompresor 2. Penggolongan Menurut bentuk - Jenis vertikal - Jenis horisontal - jenis silinder banyak (jenis-V , jenis-W dan Jenis VV) 3. Penggolongan menurut kecepatan putar - jenis kecepatan rendah - jenis kecepatan tinggi Muhammad Hasbi, ST. , MT 30

Kompresor 4. Penggolongan berdasarkan jenis refrigeran - kompresor ammonia - kompresor freon - kompresor CO 2 5. Penggolongan menurut konstruksi - jenis terbuka - jenis hermatik - jensi semi hermatik Muhammad Hasbi, ST. , MT 31

AC berteknologi Inverter • INVERTER yang terdapat di dalam unit AC merupakan alat/komponen untuk mengatur kecepatan motor-motor listrik. Disini INVERTERnya terdiri dari Rectivier dan Pulse-width modulator, dengan menggunakan INVERTER motor listrik menjadi variable speed, kecepatannya bisa diubah-ubah atau disetting sesuai dengan kebutuhan. • Teknologi inverter sendiri sudah umum dipakai industri dalam proses produksi dengan tujuan “lebih cepat, lebih hemat dan lebih akurat” (tapi tentu saja harga lebih mahal) Muhammad Hasbi, ST. , MT 32

Bagaimana AC inverter bekerja • AC inverter menggunakan kompresor dengan arus DC (Direct Current: arus searah), seperti arus listrik yang dihasilkan oleh batu baterai. Berbeda dengan kompresor dengan arus AC (Alternating Current: arus bolak balik) yang mempunyai kecepatan putaran motor yang konstant, motor DC kompresor mempunyai kecepatan putaran yang dapat diatur oleh seberapa besar arus listrik yang diberikan. • Kata kunci yang kedua adalah regulasi (pengaturan), yaitu mengatur berapa arus listrik yang diberikan kepada kompresor. • Apa parameternya? Parameternya adalah perbedaan suhu, yaitu antara suhu ruangan yang sebenarnya dan suhu yang kita inginkan (suhu yang tertera di remote AC). Jika perbedaan suhunya besar, maka arus yang diberikan juga besar, supaya kompresor bekerja full power. Muhammad Hasbi, ST. , MT 33

Kondensor • Kondensor adalah suatu alat yang berfungsi untuk memindahkan Refrigran bersuhu tinggi ke media lain Muhammad Hasbi, ST. , MT 34