Transcript klik disini - WordPress.com

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 -20oC, 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 (R134a) berada di bawah
tekanan atmosfir normal (1,0132 bar),
maka kondisi saturasi refrijeran dicapai
pada suhu -29,8oC. 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 salah 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 90C di bawah suhu
ruang yang diinginkan. Sebagai contoh, suatu ruang
pendingin (coldroom) diinginkan mampu memelihara suhu
konstan sebesar 0 0C, maka suhu evaporasinya harus diatur
agar dapat mencapai -9 0C.
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 CO2
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