modul-4

MODUL

4 MESIN REFRIGERASI

Pada Pada bab bab ini ini akan akan diba dibaha hass jeni jenis-j s-jen enis is sikl siklus us refrig refrigera erasi si,, kalsi kalsifi fika kasi si,, kara karakt kter erist istik ik serta serta aplikasinya. Siklus Refrigerasi Kompresi uap yang paling banyak digunakan akan dibahas lebih rinci dibandingkan dengan jenis siklus refrigerasi lainnya.

4.1 PENDAHULU PENDAHULUAN AN

Refr Refrig iger erasi asi adal adalah ah suatu suatu pros proses es peny penyera erapa pan n pana panass dari dari suat suatu u zat zat atau atau prod produk uk sehin sehingg ggaa temperaturny temperaturnyaa berada berada dibawah dibawah temperatur temperatur lingkungan lingkungan.. esin refrigerasi atau disebut juga mesin pendingin adalah mesin yang dapat menimbulkan efek refrigerasi tersebut, sedangkan refrigeran adalah zat yang digunakan sebagai fluida kerja dalam proses penyerapan panas. Seca Secara ra umum umum bida bidang ng refri refrige geras rasii menc mencak akup up kisar kisaran an temp temper erat atur ur sampa sampaii deng dengan an !"# !"# K. Sedangkan proses-proses dan teknik yang beroperasi pada kisaran temperatur di bawah !"# K  disebu disebutt Krioge Kriogenik nikaa $cryogenics%&! cryogenics%&!'. '. Pembed Pembedaan aan ini disebab disebabkan kan karena karena adany adanyaa fenom fenomena ena-fenomena khas yang terjadi pada temperatur dibawah !((K di mana pada kisaran temperatur  ini gas-gas seperti nitrogen, oksigen, hidrogen, dan helium dapat mencair.

Saat ini aplikasi refrigerasi meliputi bidang yang sangat luas, mulai dari keperluan rumah tangga, tangga, pertanian, pertanian, sampai ke industri industri gas, petrokimia, petrokimia, perminyakan perminyakan dsb. )erbagai jenis mesin refrigerasi refrigerasi yang yang bekerja bekerja berdasarkan berdasarkan berbagai proses dan siklus dapat ditemui dalam praktek. praktek.  *amun demikian mesin refrigerasi dapat dikelompokan berdasarkan berdas arkan jenis siklusnya dan jenis  pemakaiannya. )erdasarkan jenis siklusnya mesin refrigerasi dapat dikelompokan menjadi+ !. esin esin refrig refrigeras erasii siklus siklus termo termodin dinami amika. ka. ". esin esin refrig refrigeras erasii silus silus termo-el termo-elekt ektrik rik.. #. esin esin refrige refrigerasi rasi siklu sikluss termo-m termo-magn agneti etik. k.

ang ang termasuk mesin refrigerasi re frigerasi siklus termodinamika ter modinamika antara lain+ !. esin esin refrige refrigerasi rasi Sikl Siklus us Komp Kompresi resi ap ap $SK%. $SK%. /

". esin refrigerasi Siklus 0bsorbsi $S0%. #. esin refrigerasi Siklus 1et ap $S1% atau Siklus kompresi 1et. 2. esin refrigerasi Siklus dara $S%. . esin refrigerasi 3abung 4orteks $34% atau Pipa 4orteks.

)erdasarkan aplikasinya mesin refrigerasi dapat dikelompokan seperti yang ditunjukan pada 3abel 2.!

3abel 2.! Kelompok aplikasi mesin refrigerasi 1enis esin refrigerasi Refrigerasi 6omestik Refrigerasi Komersial Refrigerasi 9ndustri Refrigerasi transport Pengkondisian udara domestik dan komersial 5hiller  obile 0ir 5ondition $05%

5ontoh 7emari es, dispenser air   Pendingin minuman botol, bo8 es krim, lemari pendingin supermarket  Pabrik es, cold storage, mesin pendingin untuk industri proses  Refrigerated truck, train and containers  AC window, split , dan package. Water cooled and air cooled chillers 05 mobil

4.2 PRINSIP KERJA MESIN REFRIGERASI KOMPRESI UAP

esin refrigerasi Siklus Kompresi ap merupakan jenis mesin refigerasi yang paling banyak  digunakan saat ini. esin refrigerasi ini terdiri dari empat komponen utama, yaitu kompresor, kondensor, alat ekspansi dan e:aporator. Susunan empat komponen tersebut secara skematik  ditunjukan pada ;ambar 2.!.a dan sketsa proses Siklus Kompresi ap Standar dalam diagram 3-s ditunjukan pada ;ambar 2.!.b 6i dalam siklus kompresi uap standar ini, refrigeran mengalami empat proses $mengacu pada ;ambar 2.!.b%, yaitu+ 1.

Proses 1-2 + refrigeran meninggalkan e:aporator dalam wujud uap jenuh dengan

temperatur dan tekanan rendah, kemudian oleh kompresor uap tersebut dinaikkan tekanannya menjadi uap dengan tekanan yang lebih tinggi $tekanan kondensor%. Kompresi ini diperlukan untuk menaikkan temperatur refrigeran, sehingga temperatur  refrigeran di dalam kondensor lebih tinggi daripada temperatur lingkungannya.

leh karena itu kalor akan berpindah dari refrigeran ke fluida pendingin dan sebagai akibatnya refrigeran mengalami penurunan temperatur dari kondisi uap  panas lanjut menuju kondisi uap jenuh, selanjutnya mengembun menjadi wujud cair. Kemudian keluar dari kondensor dalam wujud cair jenuh. Proses ini berlangsung secara re:ersibel pada tekanan konstan. 3.

Proses 3-4+ refrigeran, dalam wujud cair jenuh $tingkat keadaan #, ;ambar ".! $b%%,

mengalir melalui alat ekspansi. Refrigeran mengalami ekspansi pada entalpi konstan dan berlangsung secara tak-re:ersibel. Selanjutnya refrigeran keluar dari alat ekspansi  berwujud campuran uap-cair pada tekanan dan temperatur sama dengan tekanan serta temperatur e:aporator. 4.

Proses 4-1+ refrigeran, dalam fasa campuran uap-cair, mengalir melalui sebuah

 penukar kalor yang disebut e:aporator. Pada tekanan e:aporator, titik didih refrigeran haruslah lebih rendah daripada temperatur lingkungan $media kerja atau media yang didinginkan%, sehingga dapat terjadi perpindahan panas dari media kerja ke dalam refrigeran. Kemudian refrigeran yang masih berwujud cair menguap di dalam e:aporator dan selanjutnya refrigeran meninggalkan e:aporator dalam fasa uap jenuh. Proses penguapan tersebut berlangsung secara re:ersibel pada tekanan yang konstan.

4.3 PRINSIP KERJA MESIN REFRIGERASI ABSORBSI

Komponen utama mesin refrigerasi absorbsi terdiri dari enam buah seperti yang ditunjukan  pada ;ambar 2.". ?ungsi kompresor pada mesin refrigerasi SK digantikan oleh absorber,  pompa dan generator. ?luida kerja yang digunakan adalah campuran tak bereaksi seperti air  $=">% @ ammonia $*=#%, atau 7ithium )romida $7i)r "% @ 0ir $=">%. Pada sistem ="> @ *= #,

, 7i)r " berfungsi sebagai absorben dan = "> berfungsi sebagai refrigeran.

   i   s   n   a   p   s    k   e    t   a    l   a

   r    #     "    !    r    e        m    e      T

Qrj 3 kondensor 

  r   o   s   e   r   p   m   o    k

2

Wk

2 3

h konstan evaporator  1

4 1 4

Qrc (a)

Entropi (b)

Gambar 4.1 Siklus kompresi uap standar (a) Diagram alir proses (b) Diagram temperatur-entropi

5ampuran refrigeran @ absorben dipanaskan di dalam generator sehingga refrigeran menguap dan terpisah dari absorben. ap refrigeran selanjutnya dimurnikan dalam rectifier   dengan mendinginkannya sehingga uap absorben yang terbawa akan mengembun dan mengalir  kembali ke generator. ap refrigeran murni kemudian diembunkan di kondensorA kondensatnya kemudian diekspansikan dan menyerap panas dengan penguapan di e:aporator. ap refrigeran yang keluar dari e:aporator dicampur dengan absorben $larutan lemah% yang keluar dari generatorA melewati katup ekspansi agar tekanannya sama dengan tekanan e:aporator. Proses absorbsi refrigeran biasanya berlangsung secara eksotermalA hasil dari proses ini akan menghasilkan campuran refrigeran - absorben $larutan kuat% yang selanjutnya dipompakan ke generator.

4.4 PRINSIP KERJA MESIN REFRIGERASI EJEKTOR UAP

8ford ni:ersity Press, *ew ork !/H. G!

2* 0rora, 5. P, Refrigeration and 0ir 5onditioning, c. ;raw-=ill 9nternational Fditions,

Second Fdition, "((!.

------------------------------------

G"