Sistem Refrigerasi Kompresi Uap
Sistem
ini merupakan sistem yang paling sering digunakan pada alat refrigerasi yang memiliki empat komponen utama, yaitu kompresor, kondenser, alat ekspansi, dan evaporator. Refrigeran yang
berfasa uap dari evaporator masuk ke kompresor yang berperan sebagai jantung
sistem yang berfungsi untuk mensirkulasikan refrigeran ke sistem sekaligus
menaikkan tekanan dan temperatur agar refrigeran dapat terjadi perubahan fasa.
Setelah
mengalami proses kompresi, refrigeran masuk ke kondenser yang berfungsi untuk
membuang kalor ke lingkungan kemudian mengalami perubahan fasa dari gas ke
cair. Setelah mengalami proses kondensasi, refrigeran masuk ke alat ekspansi yang
berfungsi untuk menurunkan tekanan dan temperatur agar refrigeran dapat terjadi
perubahan fasa. Setelah mengalami proses ekspansi, refrigeran masuk ke
evaporator yang berfungsi untuk menarik kalor dari ruangan sehingga temperatur ruangan
menjadi dingin dan terkondisikan. Refrigeran di evaporator berubah fasa dari
cair ke gas. Kemudian refrigeran kembali masuk ke kompresor untuk dikompresi
dan disirkulasikan kembali. Gambaran proses siklus refrigerasi kompresi uap dapat
dilihat pada Gambar II.1 .
Gambar II. 1 Siklus Refrigerasi
Kompresi Uap
(Sumber:
ASHRAE Fundamentals (SI Edition), 2017)
Keterangan:
1 – 2: Proses Kompresi
2 – 3: Proses Kondensasi
3 – 4: Proses Ekspansi
4 – 1: Proses Evaporasi
1.
Proses Kompresi
Refrigeran
dari evaporator kemudian dihisap oleh kompresor dan selanjutnya mengalami
proses kompresi. Saat proses kompresi refrigeran akan mengalami kenaikan tekanan
dan temperatur sehingga refrigerant keluar kompresor berfasa uap dan panas. Menurut (R.J.Dossat
1961) besarnya kerja kompresi dapat dihitung menggunakan Persamaan 2-1.
h2
- h1
keterangan:
w = kerja kompresi,
[kJ/kg].
h2 = entalpi refrigeran keluar kompresor, [kJ/kg].
h1 = entalpi refrigeran masuk kompresor, [kJ/kg].
2.
Proses Kondensasi
Refrigeran
yang keluar dari kompresor akan dialirkan ke kondensor dan mengalami proses
kondensasi. Selanjutnya saat berada di kondensor refrigeran tersebut mengalami
penurunan temperatur dikarenakan uap refrigeran melepaskan panas ke lingkungan,
sehingga fasa refrigeran akan berubah dari gas menjadi cair. Besarnya panas persatuan massa refrigeran yang dilepaskan di kondenser dapat dihitung
menggunakan Persamaan 2-2.
h2
- h3
keterangan:
qc = panas yang dilepas
oleh kondenser, [kJ/kg].
h2 = entalpi
refrigeran yang keluar dari kompresor, [kJ/kg].
h3 = entalpi refrigeran yang keluar
dari kondenser,
[kJ/kg].
3.
Proses Ekspansi
Refrigeran
dengan fasa cair dan bertekanan tinggi dari kondensor akan disalurkan ke alat
ekspansi untuk
mengalami proses penurunan temperatur dan tekanan. Refrigeran berubah fasa menjadi campuran uap dan cairan
dengan fasa dominan cair. Secara umum, dalam proses ekspansi ini makan berlaku
Persamaan 2-3.
h3 = h4 ……………………………………………….
(2-3)
keterangan:
h3 = entalpi refrigeran masuk alat ekspansi, [kJ/kg].
h4 = entalpi refrigeran keluar alat ekspansi,
[kJ/kg].
4.
Proses Evaporasi
Selanjutnya
refrigeran dialirkan ke evaporator untuk menyerap panas dari benda yang akan dindinginkan, sehingga refrigerant berubah fasa menjadi uap bertekanan rendah. Besarnya panas yang diserap oleh evaporator dihitung menggunakan Persamaan
2-4.
h1 – h4
keterangan:
qe = panas yang diserap
oleh evaporator, [kJ/kg].
h1 = entalpi refrigeran masuk kompresor, [kJ/kg].
h4 = entalpi refrigeran masuk evaporator, [kJ/kg].
