MAKALAH
Mesin Pendingin GURU PEMBIMBING : Retno Tri P S.Pd
1. 2. 3. 4. 5. 6.
Nama Kelompok : Adi Winarto Ayunda Pamungkas Danny Listiyo Wahyudi Devi Puspitasari K Nanda Putri Novita Guntur Prabowo
(01) (06) (07) (09) (20) (36)
SMA NEGERI 3 BOJONEGORO Jl. Monginsidi No. 9 Bojonegoro 1
2013
2
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Dewasa ini energi merupakan kebutuhan manusia yang paling pokok. Kebutuhan manusia terhadap ketersediaan energi listrik sangatlah besar, sehingga pemakaiannya
haruslah bijaksana, produktif dan efisien. Kita semua menyadari
bahwa sumber energi yang kita pakai cadangannya terbatas, bahkan untuk sumber energi dari minyak bumi dan gas alam, disamping cadangannya terbatas juga tidak dapat diperbaharui. Refrigerasi merupakan suatu kebutuhan dalam kehidupan saat ini teruma bagi masyarakat perkotaan. Karena itu kita perlu mempelajari sitem kerja refrigerasi
dan
sekaligus
mengenal
komponen - komponen refrigerasi.
Refrigerasi dapat berupa lemari es pada rumah tangga, mesin pembeku (freezer),
pendingin sayur
dan
buah - buahan pada
supermarket
dan
sebagainya. Peralatan ini dapat dijumpai mulai dari skala kecil pada rumah tangga hingg skala besar pada aplikasi di industri. Sistem refrigerasi kompressi uap juga digunakan pada aplikasi tata udara (air condition). Aplikasi tata udara untuk hunian manusia, mesin yang digunakan dapat ditemui mulai dari skala kecil seperti AC window dan AC spilit dan skala besar seperti air cooled chiller.
B. Tujuan
3
Dalam pembahasan mengenai system pendingin dan tata udara ini memiliki beberapa tujuan yaitu : 1.
Dapat mengetahui pengertian dari system pendingin dan tata udara
yang meliputi AC, refrigerator, dan freezer 2.
Dapat mengetahui bagian – bagian dari system pendingin itu
3.
Dapat mengetahui cara perawatannya
4.
Dapat mengetahui pengoperasian dari AC, refrigerator, dan freezer
C. Manfaat Pada topik pembahasan system pendingin dan tata udara ini dapat ditemukan beberapa manfaat yang dapat dambil, diantaranya : 1.
Mengetahui pengertian tentang system pendingin dan tata udara serta
cara kerjanya 2.
Mengetahui bagian – bagian tentang system pendingin dan tata udara
3.
Mengetahui cara perawatan dan manjemen system pendingin dan tata
udara 4.
Mengetahui pengoperasian system pendingin dan tata udara
D. Batasan Masalah Dalam pembuatan makalah ini penulis memiliki batasan masalah sebagai berikut : 1.
Membahas mengenai sistem pendingin dan tata udara
2.
Membahas mengenai jenis atau macam dari sistem pendingin dan tata udara
3.
Membahas mengenai prinsip kerja sistem pendingin dan tata udara
4
BAB II PEMBAHASAN
A.
Refrigerasi Sistem refrigerasi sangat menunjang peningkatan kualitas hidup manusia. Kemajuan dalam bidang refrigerasi akhir-akhir ini adalah akibat dari perkembangan sistem kontrol yang menunjang kinerja dari sistem refrigerasi. Apalikasi dari sistem refrigerasi tidak terbatas, tetapi yang paling banyak digunakan adalah untuk pengawetan makanan dan pendingin suhu, misalnya lemasi es gambar 1 freezer, cold strorage, air conditioner/AC Window, AC split gambar 2 dan AC mobil. Dengan perkembangan teknologi saat ini, refrigeran (bahan pendingin) yang di pasarkan dituntut untuk ramah lingkungan, disamping aspek teknis lainnya yang diperlukan. Apapun refrigeran yang dipakai, semua memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing oleh karena itu, diperlukan kebijakan dalam memilih refrigerant yang paling aman berdasarkan kepentingan saat ini dan masa yang akan datang. Selain itu, tak kalah pentingnya adalah kemampuan dan ketrampilan dari para teknisi untuk mengaplikasikan refrigeran tersebut, baik dalam hal mekanisme kerja sistem, pengontrolan maupun keselamatan kerja dalam pemakaiannya.
5
Gambar 1. AC Splite
Sistem Kerja Air Conditioner
Air Conditioner (AC)
Manusia selalu berusaha untuk membuat keadaan disekelilingnya menjadi lebih baik dan suasana lebih nyaman. Air Conditioner adalah salah satu yang dapat memenuhi kebutuhan itu. Dengan membuat keadaan menjadi lebih sejuk.
Proses Dasar Terjadinya Dingin
Dingin merupakan hasil yang diciptakan oleh mesin pendingin terutama kulkas dan freezer. Sedangkan AC lebih ke keadaan sejuk. Proses terjadinya pendinginan yang diciptakan oleh mesin pendingin sebenarnya merupakan tiruan terjadinya dinginyang disebabkan oleh alam. Dan dingin sebenarnya merupakan suatu proses penguapan karena adanya panas akan menimbulkan
6
udara dingin disekitarnya. Dingin terjadi karena adanya penguapan, dan penguapan berlangsung karena adanya panas. Istilah- istilah yang dipakai dalam teknik di bidang pendinginan: 1. Kalor (Panas)
Kalor adalah energi yang diterima oleh benda, sehingga suhu benda atau wujudnya berubah. Jika kalor dilepaskan suhu benda akan turun. Kalor adalah suatu bentuk energi yang dapat dipindahkan, tetapi tidak dapat dihilangkan. Kalor dapat diukur meskipun kita tidak melihatnya. Satuan dari kalor joule (J), Kalori BTU. 2. Kompresor
Kompresor memompa bahan pendingin ke seluruh sistem. Gunanya adalah untuk menghisap gas tekanan rendah dan suhu terendah dari evaporator dan kemudian menekan/memampatkan gas tersebut, sehingga menjadi gas dengan tekanan dan suhu tinggi, lalu dialirkan ke kondensor. Jadi kerja kompresor adalah untuk Menurunkan tekanan di evaporator, sehingga bahan pendingin cair di evaporator dapat menguap pada suhu yang lebih rendah dan menyerap lebih banyak panas dari sekitarnya. Menghisap gas bahan pendingin dari evaporator, lalu menaikkan tekanan dan suhu gas bahan pendingin tersebut, dan mengalirkannya ke kondensor sehingga gas tersebut dapat mengembun dan memberikan panasnya pada medium yang mendinginkan kondensor. 3. Kondensor
Kondensor adalah suatu alat untuk merubah bahan pendingin dari bentuk gas menjadi cair. Bahan pendingin dari kompresor dengan suhu dan tekanan tinggi, panasnya keluar melalui permukaan rusuk-rusuk kondensor ke udara. Sebagai akibat dari kehilangan panas, bahan pendingin gas mula-mula didinginkan menjadi gas jenuh, kemudian mengembun berubah menjadi cair. 4. Evaporator
Evaporator adalah suatu alat dimana bahan pendingin menguap dari cair menjadi gas. Melalui perpindahan panas dari dinding – dindingnya, mengambil panas dari ruangan di sekitarnya ke dalam sistem, panas tersebut lalu di bawa ke kompresor dan dikeluarkan lagi oleh kondensor.
7
5. Saringan
Saringan untuk AC dibuat dari pipa tembaga berguna untuk menyaring kotoran-kotoran di dalam sistem, seperti : potongan timah, lumpur, karat, dan kotoran lainnya agar tidak masuk ke dalam pipa kapiler atau keran ekspansi. Saringan harus menyaring semua kotoran di dalam sistem, tetapi tidak boleh menyebabkan penurunan tekanan atau membuat sistem menjadi buntu.
6. Pipa Kapiler
Pipa kapiler gunanya adalah untuk : Menurunkan tekanan bahan pendingin cair yang mengalir di dalam pipa tersebut. Mengontrol atau mengatur jumlah bahan pendingin cair yang mengalir dari sisi tekanan tinggi ke sisi tekanan rendah. 7. Bahan Pendingin (Refrigerant)
Refrigerant adalah suatu zat yang mudah menguap dan berfungsi sebagai penghantar panas dalam sirkulasi pada saluran instalasi mesin pendingin. Bahan pendingin (refrigerant) adalah suatu zat yang mudah berubah wujud dari gas menjadi cair atau sebaliknya. Dapat mengambil panas dari evaporator dan membuangnya di kondensor. Untuk instalasi Refrigerator/kulkas, AC dipakai freon R-12 atau R-22 sebagai refrigerant. 8. Frost
Bila kita mendinginkan udara terus-menerus, volume uap air dalam udara menjadi kecil, dan sebagian uap air yang menyentuh pada permukaan suatu benda yang rendah suhunya akan berbentuk embun-es yang halus. Peristiwa demikian disebut Frost. 9. Fan Motor
Fan motor digunakan sebagai tenaga penggerak untuk memutar daun kipas atau blower untuk mengalirkan udara dingin dari evaporator dan untuk mendinginkan kondensor.
Terjadinya Dingin Pada Ruang mesin
Proses dingin di dalam mesin pendingin karena adanya pemindahan panas. Setiap mesin pendingin mampu menghasilkan suhu dingin dengan cara
8
menyerap panas dari udara yang ada dalam ruang pada mesin pendingin itu sendiri. Bahan yang digunakan untuk menghasilkan penguapan yang begitu cepat sehingga mampu menghasilkan udara dingin. Biasanya untuk keperluan ini digunakan gas Freon. Gas ini dalam sistem pendinginan memiliki bentuk yang berubah-ubah, yaitu dari bentuk cairan menjadi bentuk gas (uap). Pada kompresor, gas yang telah berubah menjadi uap tadi takanan dan panasnya dinaikkan untuk selanjutnya uap panas yan berasal dari gas itu diturunkan atau didinginkan pada bagian kondensor sampai membentuk cairan. Kemudian sesampainya pada evaporator cairan itu diturunkan tekanannya sehingga menguap dan menyerap panas yang ada di sekitarnya. Kemudian dalam bentuk uap refrigerant tadi dihisap kembali oleh bagian kompresor dan dikeluarkan lagi seperti semula. Proses seperti ini berlangsung secara berulang. Dalam sistem mesin pendingin jumlah refrigerant yang digunakan adalah tetap, yang berubah adalah bentuknya karena adanya proses seperti diatas Air conditioner atau alat pengkondisi udara membantu manusia memberikan udara sejuk dan menyediakan uap air yang dibutuhkan bagi tubuh. Air conditioner bentuknya lebih kecil dari lemari es, tetapi tenaga motor listrik sebagai penggerak yang diperlukan jauh lebih besar. Proses pendinginan yang harus dilakukan yaitu untuk menyejukkan udara dalam suatu ruangan luas atau kamar, adalah jauh lebih lebih besar dari pada lemari pendingin atau kulkas.
Secara umum dapat dibedakan menjadi 2 jenis : AC Window/ Jendela AC Split
Prinsip kerja AC dapat dibagi 3 bagian :
Kerja bahan pendingin, Setelah ke dalam kompresor diisi gas freon , maka gas itu dapat dikeluarkan kembali dari silinder oleh kompresor untuk diteruskan ke kondensor, setelah itu menuju saringan, setelah itu menuju ke pipa kapiler dan akan mengalami penahanan. Adanya penahanan ini akan menimbulkan suatu tekanan di dalam pipa kondensor. Sebagai akibatnya gas tersebut menjadi cairan di dalam pipa kondensor. Dari pipa kapiler cairan tersebut terus ke evaporator dan terus menguap untuk menyerap panas. Setelah menjadi gas
9
terus dihisap lagi ke kompresor. Demilian siklus kembali terulang. Kerja Aliran Udara, kerja aliran udara ada 2 bagian yang terpisah yaitu : bagian muka atau bagian depan dan bagian belakang atau bagian yang panas. Bagian depan bagian dari evaporator merupakan bagian dingin, dimana fan menghembuskan udara meniup evaporator sehingga udara yang keluar dari bagian depan udara dingin. Sedangkan bagian belakang fan meniup kondensor untuk mendinginkan sehingga udara yang keluar udara panas dari kondensor. Kerja Alat-alat Listrik, Alat-alat listrik dari AC adalah bagian-bagian yang paling banyak variasinya dan paling banyak menimbulkan gangguangangguan. Pada prinsipnya dapat dibagi dalam 2 bagian : fan motor dan kompresor dengan alat – alat pengaman dan pengaturnya.
Jenis dan Macam macam Refrigerant (freon)
ARefrigerant 11 ARefrigerant 12 ARefrigerant 13 ARefrigerant 13b1 ARefrigerant 22 ARefrigerant 23 ARefrigerant 32 ARefrigerant 113 ARefrigerant 114 ARefrigerant 116 ARefrigerant 123 ARefrigerant 124 ARefrigerant 125 ARefrigerant 134a ARefrigerant 134a No Leak ARefrigerant 134a High Mileage ARefrigerant 134a Cool Blast ARefrigerant 134a Leak Check ARefrigerant 134a LeakFixR ARefrigerant 142B
10
ARefrigerant 152A ARefrigerant 401A ARefrigerant 401B ARefrigerant 402A ARefrigerant 402B
Yang Patut Diketahui Tentang Freon AC dan Jenis Refrigerant Lainnya
Refrigerant pada air conditioner merupakan media yang sudah cukup lama digunakan, berfungsi untuk memindahkan panas dari satu tempat ke tempat lain. Jenis-jenis refrigerant termasuk Ammonia, Sulfur Dioksida, Hidrokarbon seperti methane, methyl klorida, methylene klorida, HFC seperti R11 (umum digunakan pada refrigerator dan air conditioner) dan R22. Karena kesadaran bahwa HFC turut berperan dalam kerusakan lapisan ozon, maka penggunaan R11 dan R22 selanjutnya dialihkan ke R-401A, R-134A, R-407C.
Ammonia adalah refrigerant yang paling umum diketahui. Ammonia dapat menghasilkan pendinginan dengan mekanisme yang cukup simpel. Penguapan Ammonia bersifat mudah terbakar, meledak dan beracun. Ammonia lebih ringan daripada udara. Sulfur Dioksida (SO2) sudah tidak digunakan dan susah ditemukan penggunaannya kecuali di peralatan pendingin yang sudah tua. SO2 tidak mudah terbakar atau meledak namun bersifat korosif.
11
Hydrocarbons seperti methane CH4, isobutane C4H10, dan propane C3H8 sering digunakan sebagai bahan bakar dan biasa dijual dalam kemasan kaleng. Methyl klorida CH3Cl juga biasa digunakan sebagaimana CH2Cl2. Freon dan Genetron: para ahli kimia juga telah mencoba menggunakan carbon tetraklorida CCl4 sebagai refrigerant dengan menambahkan dua atom chlorine untuk memproduksi CCl2F2 yang kemudian dikenal dengan keluarga “R”, yaitu R11 dan R22. Inilah yang sering dimaksud dengan Freon AC. Refrigerant HFC atau “CFC” tidak bersifat mudah terbakar, tidak beracun pada manusia dan secara luas digunakan sampai kemudian diketahui efek buruknya di atmosfer. Air sebagai refrigerant masih digunakan terus sampai sekarang sebagai media pemindah panas pada sistem air conditioner yang menggunakan cooling tower yang mana bekerja efektif dimana kelembaban lingkungan cukup rendah untuk menghasilkan tingkat penguapan yang bagus. Sistem i ni banyak digunakan di Amerika.
12
Gambar2. Refrigerator / kulkas
B.
Siklus refrigerasi Prinsip terjadinya suatu pendinginan di dalam sistem refrigerasi adalah penyerapan kalor oleh suatu zat pendingin yang dinamakan refrigeran. Karena kalor yang berada disekeliling refrigeran diserap, akibatnya refregeran akan menguap, sehingga temperatur di sekitar refrigeran akan bertambah dingin. Hal ini dapat terjadi mengingat penguapan memerlukan kalor. Di dalam suatu alat pendingin (misal lemari es) kalor ditesarap di“ evaporator” dan dibuang ke “kondensor” Perhatikan skema dengan lemari es yang sederhana gambar 3. Uap refrigeran yang berasal dari evaporator yang bertekanan dan bertemperatur rendah masuk ke kompresor melalui saluran hisap. Di kompresor, uap refrigerant tersebut dimampatkan, sehingga ketika ke luar dari kompresor, uap refrigeran akan bertekanan dan bersuhu tinggi, jauh lebih tiggi dibanding temperatur udara sekitar. Kemudian uap menunjuk ke kondensor melalui saluran tekan. Di
13
kondensor, uap tersebut akan melepaskan kalor, sehingga akan berubah fasa dari uap menjadi
cair (terkondensasi)
dan
selanjutnya
cairan tersebut terkumpul di
penampungan cairan refrigeran. Cairan refrigeran yang bertekanan tinggi mengalir dari penampung refrigean ke katup ekspansi. Keluar dari katup ekspansi tekanan menjadi sangat berkurang dan akibatnya cairan refrigeran bersuhu sangat rendah. Pada saat itulah cairan tersebut mulai menguap yaitu di evaporator, dengan menyeap kalor dari sekitarnya hingga cairan refrigeran habis menguap. Akibatnya evaporator menjadi dingin. Bagian inilah yang dimanfaatkan untuk mengawetkan bahan makanan atau untuk mendinginkan ruangan. Kemudian uap rifregean akan dihisap oleh kompresor dan demikian seterusnya proses-proses tersebut berulang kembali.
Gambar 3. Diagram lemari Es
14
Gambar 4. Diagram AC mobil C.
Komponen Sistem Refrigerasi Mekanik mesin pendingin terdiri dari beberapa komponen yang masingmasing dihubungkan dengan menggunakan pipa-pipa tembaga atau selang pada akhirnya merupakan sebuah system yang bekerja secara serempak. Komponen - komponen mesin pendingin yang digunakan adalah sebagai berikut : 1. Kompresor a.
Fungsi dan cara kerja kompresor Kompresor adalah suatu alat mekanis dan bertugas untuk mengisap
uap refrigeran
menekannya (mengkompres)
dari
evaporator.
Kemudian
dan dengan demikian suhu dan
tekanan uap tersebut menjadi lebih tinggi. Tugas kompresor adalah mempertahankan perbedaan tekanan dalam sistem. Kompresor
atau
mengalirkan refrigeran
pompa
hisap
tekan
berfungsi
ke seluruh sistem pendingin. Sistem
kerjanya adalah dengan mengubah tekanan sehingga berpindah dari sisi bertekanan tinggi ke sisi berekanan lebih rendah. Semakin tinggi temperatur yang dipompakan semakin besar tenaga yang dikeluarkan oleh kompresor. 15
Kompresor merupakan jantung dari sistem refrigerasi. Pada saat yang sama komrpesor menghisap uap refrigeran yang bertekanan rendah dari evaporator dan mengkompresinya menjadi uap bertekanan tinggi sehingga uap akan tersirkulasi. Kebanyakan kompresor-kompresor yang dipakai saat ini adalah dari jenis torak. Ketika torak bergerak turun dalam silinder, katup hisap terbuka dan uap refrigerant masuk dari saluran hisap ke dalam silinder. Pada saat torak bergerak ke atas, tekanan uap di dalam silinder meningkat dan katup hisap menutup, sedangkan katup tekan akan terbuka, sehingga uap refrigean akan ke luar dari silinder melalui saluran tekan menuju ke kondensor.
b.
Kebocoran arus pada kompresor Beberapa masalah pada kompresor adalah bocornya katup terkabarnya motor kompresor. Jika katup tekan bocor ketika torak menghisap uap dari saluran hisap, sebagian uap yang masih tertinggal disaluran tekan akan terhisap kembali ke dalam silinder, sehingga mengakibatkan efisiensinya berkurang. Hal yang sama juga dapat terjadi bila katup hisap bocor ketika torak menekan uap ke saluran tekan, sebagian uap di alam silinder akan tertekan kembali ke saluran hisap. Untuk mencegah kebocoran torak terhadap dinding silinder, biasanya dipasang cincin torak. Jika cincin ini aus atau pecah, refrigeran dapat bocor sehingga “tekanan tekan” akan lebih rendah dan menyebabkan kekurangan efisiensi. Jika motor kompresor terbakar, terutama untuk jenis hermetik dan semi hermetik, dan jika rifrigeran yang dipakai adalah CFC dan HCFC, maka akan timbul asam yang bersifat korosif.
c.
Pengecekan kompresor
16
Beberapa tes sederhana dapat dilakukan untuk mengetahui jika ada kebocoran yang nyata dalam kompresor. Pertama jika saluran hisap disumbat, maka saluran hisap kompresor akan vakum/hampa udara. Jika katup hisap atau katup tekan atau torak bocor, refrigeran yang akan dipompa oleh kompresor tak akan sebesar yang dikehendaki. Tes kebocoran yang lain diperlihatkan jika kompresor dapat mempertahankan vakum yang dapat dicapai. Jika kompresor dimatikan, tekanan hisap diamati apakah turun dengan nyata. Jika katup hisap atau katup tekan torak bocor, tekanan bisap akan turun. Tes yang sama dapat dilakukan dengan mengamati “tekanan tekan”. Jika saluran tekan disumbat, kompresor akan mempertahankan tekanan tersebut. Jika katup tekan bocor tekanan tekan akan turun.
Gambar 5. Kompresor
Energi mekanik pada motor penggerak dirubah menjadi energi pneumatis oleh kompresor, sehingga zat pendingin beredar dalam instalasi sistem AC. Secara umum kompresor ada 2 jenis. 1.
Kompresor model torak
2.
Kompresor model rotari
17
b. Condensor Kondensor juga merupakan salah satu komponen utama dari sebuah mesin pendingin. Pada kondensor terjadi perubahan wujud refrigeran dari uap super-heated (panas lanjut) bertekanan tinggi ke cairan sub-cooled (dingin lanjut) bertekanan tinggi. Agar terjadi perubahan wujud refrigeran (dalam hal ini adalah pengembunan/ condensing), maka kalor harus dibuang dari uap refrigeran. Kalor/panas yang akan dibuang dari refrigeran tersebut berasal dari : 1. Panas yang diserap dari evaporator, yaitu dari ruang yang didinginkan 2. Panas yang ditimbulkan oleh kompresor selama bekerja Jelas kiranya, bahwa fungsi kondensor adalah untuk merubah refrigeran gas menjadi cair dengan jalan membuang kalor yang dikandung refrigeran tersebut ke udara sekitarnya atau air
sebagai medium
pendingin/condensing. Gas dalam kompresor yang bertekanan rendah dimampatkan / dikompresikan menjadi uap bertekanan tinggi sedemikian rupa, sehingga temperatur jenuh pengembunan (condensing saturation temperature) lebih tinggi dari temperature medium pengemburan (condensing medium temperature). Akibatnya kalor dari uap bertekanan tinggi akan mengalir ke medium pengembunan, sehingga uap refrigean akan t erkondensasi.
18
Gambar 6. Kondensor
c. Flow Control / Katup ekpansi Alat ini digunakan untuk mengatur jumlah cairan refrigeran yang masuk ke dalam evaporator. Alat ini terletak diantara evaporator dan kondensor. Refrigeran yang keluar dari kondensor mempunyai suhu dan bertekanan tinggi. Sedangkan refrigeran yang masuk ke dalam evaporator harus memiliki suhu dan tekanan rendah. Oleh karena itu, untuk menurunkan suhu dan tekanan tinggi ini diperlukan suatu alat ekspansi. Seperti telah dijelaskan sebelumnya bahwa refrigeran yang dalam evaporator berbentuk cair dan keluar dalam bentuk panas. Keadaan refrigeran yang keluar dari evaporator inilah yang dijadikan dasar untuk
mengatur
jumlah refrigeran
Komponen-komponen
penting
cair yang
yang
masuk
terdapat
evaporator.
pada
katub
ekspansi thermostatis antara lain badan katup, diafragma, jarum dan dudukan pegas, serta bola sensor dan pipa transmisinya. Beberapa katup dilengkapi dengan equalizer. Equalizer dibutuhkan bila evaporator sangat penjang sehingga berakibat turunnya tekanan. Tugas equalizer adalah membantu beban kerja katup. Jika beban kerja mesin pendingin bertambah besar evaporeator akan menjadi minus refrigeran dan temperatur di evaporator menjadi tinggi sehingga kerjanya menjadi tidak efisien. Dengan adanya equalizer refrigeran yang masuk ke evaporator dapat menjadi lebih banyak.
Sistem equalizer yang dipasang pada katup ekspansi thermostatis bisa diluar atau didalam katup. Equalizer yang diluar berupa saluran yang dipasang dari katup (di bawah diafragma) ke pipa di sisi luar evaporator. Saliran ini harus dipasang setelah bola sensor (sensing bulb).
19
Setelah refrigeran terkondensasi di kondensor, refrigeran cair tersebut masuk ke katup ekspansi yang mengontrol jumlah refrigeran yang masuk ke evaporator. Ada banyak jenis katup ekspansi, tiga diantaranya adalah pipa kapiler, katup ekspansi otomatis, dan katup ekspansi termostatik. a.
Pipa Kapiler (capillary tube) Katup ekspansi yang umum digunakan untuk sistem refrigerasi rumah tangga adalah pipa kapiler. Pipa kapiler adalah pipa tembaga dengan diameter lubang kecil dan panjang tertentu. Gambar 6. Besarnya tekanan pipa kapiler bergantung pada ukuran diameter lubang dan panjang pipa kapiler. Pipa kapiler diantara kondensor dan evaporator Refrigeran yang melalui pipa kapiler akan mulai menguap. Selanjutnya berlangsung proses penguapan yang sesungguhnya di evaporator. Jika refrigeran mengandung uap air, maka uap air akan membeku dan menyumbat pipa kapiler. Agar kotoran tidak menyumbat pipa kapiler, maka pada saluran masuk pipa kapiler dipasang saringan yang disebut strainer. Ukuran diameter dan panjang pipa kapiler dibuat sedemikian rupa, sehingga refrigeran cair harus menguap pada akhir evaporator. Jumlah refrigeran yang berada dalam sistem juga menentukan sejauh mana refrigeran di dalam evaporator berhenti menguap, sehingga pengisian refrigeran harus cukup agar dapat menguap sampai ujung evaporator. Bila pengisian kurang, maka akan terjadi pembekuan pada sebagian evaporator. Bila pengisian berlebih, maka ada kemungkinan refrigerant cair akan masuk ke kompresor yang akan mengakibatkan rusaknya kompresor. Jadi sistem pipa kapiler mensyaratkan suatu pengisian jumlah refrigeran yang tepat.
b.
Katup Ekspansi Otomatis
20
Sistem pipa kapiler sesuai digunakan pada sistem-sistem dengan beban tetap (konstan) seperti pada lemari es atau freezer, tetapi dalam beberapa keadaan, untuk beban yang berubah-ubah dengan cepat harus digunakan katup ekspansi jenis lainnya. Beberapa katup ekspansi yang peka terhadap perubahan beban, antara lain adalah katup ekspansi otomatis (KEO) yang menjaga agar tekanan hisap atau tekanan evaporator besarnya tetap konstan. Bila beban evaporator bertambah maka temperatur evaporator menjadi naik karena banyak cairan refrigeran yang menguap sehingga tekanan di dalam saluran hisap (di evaporator) akan menjadi naik pula. Akibatnya “bellow” akan bertekan ke atas hingga lubang aliran refrigeran akan menyempit dan ciran refrigeran yang masuk ke evaporator menjadi berkurang. Keadaan ini menyebabkan tekanan evaporator akan berkurang dan “bellow” akan tertekanan ke bawah sehingga katup membuka lebar dan cairan refrigeran akan masuk ke evaporator lebih banyak. Demikian seterusnya.
c.
Katup Ekspansi Termostatik (KET) Jika KEO bekerja untuk mempertahankan tekanan konstan di evaporator, maka katup ekspansi termostatik (KET) adalah satu katup ekspansi yang mempertahankan besarnya panas lanjut pada uap refrigeran di akhir evaporator tetap konstan, apapun kondisi beban di evaporator. Lihat gambar 8. Cara kerja KET adalah sebagai berikut : Jika beban bertambah, maka cairan refrigran di evaporator akan lebih banyak menguap, sehingga besarnya suhu panas lanjut di evaporator akan meningkat. Pada akhir evaporator diletakkan tabung sensor suhu (sensing bulb) dari KET tersebut. Peningkatan suhu dari evaporator akan menyebabkan uap atau cairan yang terdapat ditabung sensor
21
suhu
tersebut
akan
menguap
(terjadi
pemuaian)
sehingga
tekanannya meningkat. Peningkatan tekanan tersebut akan menekan diafragma ke bawah dan membuka katup lebih lebar. Hal ini menyebabkan cairan refrigeran yang berasal dari kondensor akan lebih banyak masuk ke evaporator. Akibatnya suhu panas lanjut di evaporator kembali pada keadaan normal, dengan kata lain suhu panas lanjut di evaporator dijaga tetap konstan pada segala keadaan beban.
Gambar 7. K. E. O
Gambar 8. K.E.T
22
e. Evaporator Pada evaporator, refrigeran menyerap kalor dari ruangan yang didinginkan. Penyerapan kalor ini menyebabkan refrigeran mendidih dan berubah wujud dari cair menjadi uap (kalor/panas laten). Panas yang dipindahkan berupa : 1. Panas sensibel (perubahan tempertaur) Temperatur refrigeran yang memasuki evaporator dari katup ekspansi harus demikian sampai temperatur jenuh penguapan (evaporator saturation temparature). Setelah terjadi penguapan, temperatur uap yang meninggalkan evaporator harus pupa dinaikkan untuk mendapatkan kondisi uap panas lanjut (super-heated vapor) 2. Panas laten (perubahan wujud) Perpindahan panas terjadi penguapan refrigeran. Untuk terjadinya perubahan wujud, diperlukan panas laten. Dalam hal ini perubahan wujud tersebut adalah dari cair menjadi uap atau menguap (evaporasi).
Refrigeran
akan
menyerap
panas
dari
ruang
sekelilingnya. Adanya proses perpindahan panas pada evaporator dapat menyebabkan perubahan wujud dari cair menjadi uap. Kapasitas evaporator adalah kemampuan evaporator untuk menyerap panas dalam periode waktu tertentu dan sangat ditentukan oleh perbedaan temperatur evaporator
(evaporator
temperature
difference). Perbedaan tempertur evaporator adalah perbedaan antara temperatur jenis
evaporator
(evaporator
saturation
temperature)
dengan
temperatur substansi/benda yang didinginkan. Kemampuan memindahkan panas dan konstruksi evaporator (ketebalan, panjang dan sirip) akan sangat mempengaruhi kapaistas evaporator.
23
Evaporator adalah komponen yang digunakan untuk mengambil kalor dari suatu ruangan atau suatu benda yang bersentuhan dengannya. Pada evaporator
terjadi
pendidihan
(boiling)
atau
penguapan
(evaporation), atau perubahan fasarefrigran dari cair menjadi uap. Refrigeran pada umumnya memiliki titik didih yang rendah. Sebagai contoh, refrigeran 22 (R22) memiliki titik didih -41° C. Dengan demikian, refrigeran mampu menyerap kalor pada temperatur yang sangat rendah. Evaporator dapat berupa koil telanjang tanpa sirip (bare pipe coil), koil bersirip (finned coil), pelat (plate evaporator) shell and coil, atau shell and evaporator
tube
evaporator.
Jenis
yang digunakan pada suatu sistem refrigerasi tergantung pada
jenis aplikasinya. Evaporator atau sering juga disebut boiler, freezer, froster, cooling coil, chilling unit, dan lain-lain. Fungsi dari evaporator adalah untuk menyerap panas
dari
udara
atau
benda
di
dalam
mesin
pendingin
dan mendinginkannya. Kemudian membuangnya kalor tersebut melalui kondensor di ruang yang tidak didinginkan. Kompresor yang sedang bekerja menghisap bahan pendingin gas dari evaporator, sehingga tekanan di dalam evaporator menjadi rendah dan vakum. Evaporator fungsinya kebalikan dari kondensor, yaitu tidak membuang panas kepada udara di sekitarnya, tetapi untuk mengambil panas dari udara
di dekatnya. Kondensor ditempatkan di luar ruangan yang sedang
didinginkan, sedangkan evaporator ditempatkan di dalam ruangan yang sedang didinginkan. Kondensor terletak pada sisi
tekanan tinggi, yaitu
diantara kompresor dan alat pengatur bahan pendingin. Evaporator terletak pada sisi tekanan rendah, yaitu diantara alat pengatur bahan pendingin dan kompresor. Dalam
konsep
evaporator merupakan
pemindahan bagian
yang
panas dalam
sehingga
menjadi
mekanisme
percepatan yang terjadi tergantung dari beberapa faktor, yaitu: a) Bahan pipa
24
ini.
dingin Proses
Pada panjang pipa evaporator terjadi proses perpindahan panas
secara konveksi.
digunakan
harus
Maka
dari
itu
mempunyai kemampuan
bahan
pipa
penghantar
yang panas
yang baik dan tahan karat. Biasanya bahan yang digunakan adalah bahan dari aluminium, tembaga, kuningan dan baja tahan karat
(stainless
steel). Aluminium dan tembaga mempunyai
sifat penghantar panas yang baik tetapi tidak asam. Baja mempunyai sifat tahan karat dan korosi akan tetapi kurang baik dalam menghantarkan panas. Dalam praktik, pemilihan bahan ini disesuaikan dengan kondisi kerja AC. b) Luas permukaan Perpindahan panas dari satu sisi ke sisi lain sangat tergantung pada luas permukaan evaporator. Semakin luas permukaan tempat berlangsungnya
perpindahan
panas,
semakin
cepat
laju
perpindahan panas yang terjadi. Sepanjang luas permukaan evaporator diberikan sirio yang tersusun rapi argar panas diserpa lebih banyak dan luas. c) Faktor Film (kerak) Faktor film suatu permukaan pada sirip-sirip evaporator berkaitan dengan laju kecepatan udara yang melaluinya. Bila kecepatan
udara
yang melaluinya terlalu rendah maka akan
terbentuk lapisan kerak permukaan sirip-sirip sehingga akan menghambat laju perpindahan panas. d) Bahan Pendingin (refrigeran) Perpindahan panas bahan pendingin cair ke cair lebih baij daripada cair ke gas. Namun kenyataanya perindahan panas lebih sering terjadi antar udara denga refrigeran uap. Perpindahan panas dari gas ke gas mempunyai prose yang kurang cepat. Oleh karena
itu pemakaian refrigeran hendaknya disesuaikan
dengan kondisi kerja evaporator.
25
e) Konstruksi Pipa Evaporator Pipa atau koil evaporator yang digunakan terdiri berbagai macam
tipe tergantung
Perbedaan
jenis
pipa
kondisi
dan
kebutuhan
metalasi.
yang digunakan satu dengan yang lain
terletak pada sistem pengaliran udara pada pipa evaporator dan pengaliran air yang terkondensasi. Beberapa tipe pipa evaporator yang biasa digunakan adalah sebagai berikut: · Pipa Tipe Slant
Pada tipe ini biasanya digunaka untuk mengalirkan udara yangmengarah ke atas, bawah dan horisontal. Dimana struktur pipa merupakan
satu
kesatuan
panel
yang
dipasang
mempermudah pengaliran hasil kondensasi. Bak penampungan air hasil kondensasi ditempatkan di bagian bawah. · Pipa Tipe A Untuk tipe ini aliran udara mengarah ke atas atau ke bawah
saja terkadang pipa tipe A juga digunakan untuk
mengalirkan udara secara horisontal.
Namun
untuk
posisi
mengalirkan udara yang arahnya horisontal tidak umum pada tipe A ini, biasanya untuk kondisi ini dipakai pipa evaporator tipe H. Bak penampungan air hasil kondesasi diletakkan di bawah bentuk A. · Pipa Tipe H
Pipa tipe H biasanya digunakan untuk mengelirkan udara secara horisontal. Bak penampungan hasil kondensasi terletak di
bagian bentuk H. Namun bila tipe H ini digunakan untuk
mengalirkan udara secara vertikal maka bak penampungan harus ditempatkan
khusus yang memungkinkan air hasil kondensasi
tertampung dengan baik.
26
27
DAFTAR PUSTAKA
Buntarto, service dan reparasi AC, Graha Ilmu, Yogyakarta ;2009 http://id.wikipedia.org/wiki/Refrigerasi (19-12-2011) http://www.polban.ac.id/jurusan/teknik-refrigerasi.html (19-12-2011)
28
29
