SISTEM REFRIGERASI KOMPRESI UAP (THERMO)

 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

w =              ………………………………………… (2-1)

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

q_c =          …………………………………………… (2-2)

keterangan:

q_c    = 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

q_e =                …………………………………………… (2-4)

keterangan:

q_e    = panas yang diserap oleh evaporator, [kJ/kg].

h₁    = entalpi refrigeran masuk kompresor, [kJ/kg].

h₄    = entalpi refrigeran masuk evaporator, [kJ/kg].