Jenis-Jenis/ Klasifikasi Heat Pump
1. Pompa kalor paket (package heat pump) dengan daur reversibel
Jenis ini mencakup unit-unit rumah tangga dan komersil
berukuran kecil yang mampu memanaskan ruangan pada musim dingin dan
mendinginkannya di musim panas. Udara merupakan bahan penting, banyak digunakan
tetapi air sumur mempunyai prestasi kerja lebih baik karena suhunya sama
sepanjang tahun, sedangkan udara dipengaruhi oleh suhu.
2. Pompa kalor tidak terpusat
Sistem dapat memompa kalor dari zona-zona pembangunan yang
membutuhkan pendinginan ke zona lain yang membutuhkan penghangatan. Unit-unit
pompa kalor ini tersedia dalam bentuk yang disesuaikan dalam ruang kit pump dan
ruangan-ruangan dengan peralatan kecil.
3. Pompa kalor dengan kondensor berselubung ganda.
Suatu jenis pompa kalor yang bersumber dari dalam (internal
Source Heat Pump) yang memompa kalor dan mempunyai kondensor berselubung ganda
dimana pendinginan air untuk salah satu bundle dari air panas untuk zona luar
mengalir melalui bundle lain.
4. Pompa kalor industri
Penggunaan pompa kalor saat ini diarahkan pada pemanasan
dan pendinginan bangunan. Salah satu contoh penggunaan pompa kalor industri
adalah sebuah konsentrasi sari buah untuk melindungi rasa.
Penggunaan Heat Pump
1.
Digunakan sebagai pemanas dan
pendinginan bangunan
2.
Digunakan untuk konsentrasi sari
buah. Sari buah ini dibuat konsentrasinya pada suhu rendah untuk melindungi
rasa.
3.
Digunakan pada sebuah pompa yang
memompakan kalor dan kondensor ke pendidih ulang boiler.
4.
Digunakan untuk unit-unit rumah
tangga dan komersil ukuran kecil yang mengalirkan udara poros pada musim dingin
dan musim panas
DIAGRAM P-h
|
|
Dengan garis jenuh sebagai rujukan, maka garis-garis suhu entropik dan
volume spesifik konstan akan muncul pada diagram garis suhu konstan mendatar
pada daerah campuran karena disini suhu tersebut harus cocok dengan besar
daerah cairan bertekanan berada di sebelah kiri garis cairan jenuh dalam daerah
ini, garis konstant secara praktis tegak karena titik suhu cairan bertekanan
menentukan tekanan entalphi bukan tekanan menentukan entalphi cair-cair yang
berada pada keadaan bawah dingin maka entalpi tersebut dibaca sebagai entalpi
cairan jenuh. Pada saat itu waktu tekanan sebenarnya lebih tinggi dari tekanan
jenuh tersebut.
Daerah dipanaskan lanjut akan berada di
sebelah kanan garis uap jenuh pada daerah pemanasan lanjut. Gas tekanan tetap
pertama kali akan sedikit turun ke arah kanan dan kemudian tegak lurus garis
spesifik konstan akan miring ke atas ke arah kanan garis volume spesifik yang
lebih tinggi akan ditentukan pada tekanan jenuh tersebut. Prestasi pompa kalor
dinyatakan dengan faktor prestasi bila induk prestasi didefinisikan sebagai
jumlah komoditi yang diinginkan dibagi dengan jumlah pengeluaran faktor
prestasi :
Faktor prestasi = Kalor yang dilepaskan
Kalor yang diperlukan
Sebenarnya semua sistem refrigerant adalah
pompa kalor, karena sistem tersebut menyerap energi kalor pada tingkat suhu
yang rendah dan membuangnya setingkat suhu yang tinggi akan tetapi diantara
pemakaian sistem refrigerator telah dikembangkan suatu sistem yang memanfaatkan
kalor yang dilepaskan di kondensor untuk pemanasan. Jadi tidak dibuang ke
atmosfer. Ada
kegunaan tertentu dimana pompa kalor melakukan pendinginan sekaligus pemanasan
dalam waktu yang bersamaan ini adalah sesuatu keadaan yang menguntungkan.
|
|
Ø Proses 1-2; kompressi adiabatik. Pada proses ini merupakan kompressi
entropik disepanjang isentropik. Disepanjang entropi konstan melalui uap jenuh
hingga uap dipanaskan lanjut. Proses ini dikatakan kerja kompressor dimana pada
jarak yang tidak jenuh dari kompressor aliran dengan perubahan energi kinetik
dan potensial yang diabaikan karena dalam kompressi adiabatik perpindahan kalor
bernilai nol. Perbedaan entalpi merupakan besaran negatif yang menunjukkan
kerja diberikan pada sistem.
Ø Proses 2-3, ekspansi isotermal. Pada proses ini merupakan pelepasan
kalor yang merupakan perpindahan kalor dari refrigerant, ini berasal dari
persamaan aliran energi yang mantap dimana energi kinetik, energi potensial dan
kerja dikeluarkan untuk menahan kondensor dan untuk menghitung besarnya nilai
cairan pendingin kondensor, perbedaan entalpi merupakan besaran negatif yang
menunjukkan bahwa kalor yang dikeluarkan dari refrigerasi.
Ø Proses 3-4, Ekspansi adiabatik. Pada proses ini merupakan proses yang
berlangsung pada entalpi tetap karena tegak lurus pada bagian proses ini yang
merupakan bagian entalpi konstan dari cairan jenuh menuju evaporate
Ø Proses 4-1, Kompressi isothermal. Proses ini merupakan garis lurus
mendatar karena aliran refrigerant melalui evaporator dianggap bertekanan
konstan.
SIKLUS
REFRIGERASI CARNOT
|
|
Kerja kompresor (kJ/kg) merupakan perubahan entalpi pada proses 1-2
dalam gambar di atas, atau hl-h2. Hubungan ini diturunkan
dari persamaan aliran energi yang mantap (steady flow of energy)
h,+q=hz+W
Dengan perubahan energi kinetik dan potensial diabaikan, karena dalam
kompresi adiabatik, perpindahan kalor q nilainya nol. Kerja W sama dengan hl-h2.
Perbedaan entalpi merupakan besaran negatif yang menunjukkan bahwa kerja
diberikan pada sistem. Walaupun kompresor tersebut dari jenis torak dimana
alirannya terputus-putus. Tidak mantap, tetapi proses 1-2 masih menyatakan
kerja kompresor. Pada jarak yang tidak jauh dari kompresor, aliran menjadi mulus
dan mendekati mantap. Pengetahuan tentang kerja kompresor memang sangat
diperlukan karena merupakan bagian biaya operasi sistem yang terbesar.
Pelepasan kalor dalam kJ/kg adalah perpindahan kalor dari refrigerant
pada proses 2-3, yaitu h3-h2. Pengetahuan ini juga
berasal dari persamaan aliran energi yang mantap dimana energi kinetik, energi
potensial dan kerja dikeluarkan. Harga h3-h2 negatif
menunjukkan bahwa kalor dikeluarkan dari refrigerant. Nilai pelepasan kalor
diperlukan untuk menghitung besarnya aliran cairan pendingin kondensor.
Dampak refrigerasi dalam kJ/kg adalah kalor yang dipindahkan pada
proses 4-1 atau hl-h4. Besarnya harga bagian ini sangat
penting diketahui karena proses ini merupakan tujuan utama dari seluruh sistem.
Koefisien prestasi dari daur kompresi uap standar adalah dampak
refrigerani dibagi dengan kerja kompresi.
Koefisien prestasi =
Kadang kala laju aliran volume dihitung pada seksi masuk kompresor atau
titik keadaan 1. Laju aliran volume merupakan petunjuk kasar ukuran fisik
kompresor. Semakin besar laju tersebut, semakin besar volume langkah kompresor
dalam ukuran m3/s.
Daya untuk setiap kW refrigerasi merupakan kebalikan dari
koefisien prestasi dan suatu sistem refrigerasi yang efisien akan memiliki nilai
daya per kW refrigerasi yang rendah, tetapi koefisien prestasi yang tinggi.
Jenis-Jenis Refrigran
Dasar pemilihan refrigran,
karakteristik refrigran yang merupakan faktor yang dominan dalam pemilihan
tersebut. Berikut ini adalah jenis-jenis refrigran dan penggunaannya.
a.
Udara
Penggunaan umum refrigran udara sebagai refrigran adalah di
pesawat terbang, sistem udara yang ringan menjadi kompensasi bagi COP-nya yang
rendah.
b.
Ammonia
Jenis ini digunakan pada instalasi suhu rendah pada
industri besar. Banyak sistem ammonia yang baru, mulai yang digunakan pada
setiap tahun.
c.
Karbondioksida
Refrigran ini kadang-kadang digunakan untuk pembekuan
dengan cara sentuhan langsung dengan bahan makanan. Tekanan pengembunannya yang
tinggi biasanya membatasi penggunaannya hanya pada bagian suhu yang rendah
dalam sistem kaskada (Cascade), yang untuk bagian suhu tingginya digunakan
refrigran lain.
d.
Refrigran 11
Bersama dengan refrigran 113, refrigran ini populer untuk
sistem-sistem kompresor tunggal.
e.
Refrigran 12
Refrigran ini terutama digunakan dengan kompressor torak
untuk melayani refrigerasi rumah tangga dan didalam pengkondisian udara
kendaraan otomotif.
f.
Refrigran 22
Karena biaya kompressor dapat lebih murah jika menggunakan
refrigran 22 dibandingkan dengan refrigran 12, maka refrigran ini telah banyak
mengambil peranan refrigran 12 untuk keperluan pengkondisian udara.
g.
Refrigran 502
Refrigran ini adalah jenis refrigran yang terbaru, dengan
sejumlah keuntungan seperti yang dimiliki refrigran 22, tetapi mempunyai
kelebihan dari sifatnya terhadap minyak, dan suhu buang (discharge temperature)
yang lebih rendah dibanding refrigran 22.
Jenis-Jenis Penggunaan Refrigran
|
Refrigran
|
Penggunaan
|
Jenis kompressor
|
|
R11
R12
R13
R113
R22
R114
R500
R502
Ammonia
|
Pendingin air sentrifugal
Penyegaran udara
refrigasi dan pendingin.
Pendingin air
sentrifugal ukuran besar
Refrigerasi
temperatur yang sangat rendah
Penyegar udara,
refrigerasi pada umumnya, pendingin beberapa unit refrigerasi unit temperatur
rendah.
Pendingin air
sentrifugal ukuran kecil
Penyegar udara,
refrigerasi pada umumnya, pendingin beberapa unit refrigerasi unit temperatur
rendah.
Pendingin air
sentrifugal ukuran kecil
Pendingin kabin
alat pengangkat
Pendingin air
sentrifugal
Refrigerasi pada
umumnya pendingin, misalnya : penyegar udara
Pendingin air
sentrifugal temp. Rendah
Lemari pamer, unit
temperatur rendah, refrigerasi dan pendinginan umumnya.
Unit pembuatan es,
ruang dingin, pendingin larutan garam, peti es.
|
Sentrifugal
Torak, putar
Sentrifugal
Torak, putar
Sentrifugal
Sentrifugal
Sentrifugal
Torak, putar
Sentrifugal
Torak, putar
Sentrifugal
Torak, putar
Torak
|
JENIS-JENIS EVAPORATOR
Evaporator adalah penukar kalor yang memegang peranan penting di dalam
siklus refrigerasi, yaitu mendinginkan media sekitarnya. Ada beberapa macam evaporator, sesuai dengan
tujuan penggunaannya. Bentuknya pun berbeda-beda. Hal tersebut disebabkan
karena media yang hendak didinginkan dapat berupa gas, cairan atau zat padat.
Maka evaporator dapat dibagi dalam beberapa golongan, sesuai dengan keadaan
refrigeran yang ada di dalamnya, yaitu ekspansi kering, jenis setengah basah,
jenis basah, dan sistem pompa cairan.
Ø Jenis ekspansi kering
Dalam jenis ekspansi kering, cairan refrigeran yang
diekspansikan melalui katup ekspansi, pada waktu masuk ke dalam evaporator
sudah dalam keadaan campuran cair dan uap, sehingga keluar dari evaporator
dalam keadaan uap kering.
Oleh karena sebagian besar dari evaporator terisi oleh uap
refrigeran, maka perpindahan kalor yang terjadi tidak begitu besar, jika
dibandingkan dengan keadaan dimana evaporator terisi oleh refrigeran cair.
Akan tetapi, evaporator jenis ekspansi kering tidak
memerlukan refrigeran dalam jumlah yang besar. Disamping itu, jumlah minyak
pelumas yang tertinggal di dalam evaporator sangat kecil.
Jumlah refrigeran yang masuk ke dalam evaporator dapat
diatur oleh katup ekspansi demikian rupa sehingga semua refrigeran meninggalkan
evaporator dalam bentuk uap jenuh, dan bahkan dalam keadaan super-panas.
Ø Jenis setengah basah
Evaporator jenis setengah basah adalah evaporator dengan
kondisi refrigeran di antara evaporator jenis ekspansi kering dan jenis basah.
Dalam evaporator jenis ini, selalu terdapat refrigeran cair dalam pipa
penguapan. Oleh karena itu, laju perpindahan kalor di dalam evaporator jenis
setengah basah lebih tinggi daripada yang dapat diperoleh pada jenis ekspansi
kering, tetapi lebih rendah daripada yang diperoleh pada jenis basah.
Pada jenis ekspansi kering, refrigeran
masuk dari bagian atas dari koil, sedangkan pada evaporator jenis setengah
basah, refrigeran dimasukkan dari bagian bawah koil evaporator.
Ø Jenis basah
Dalam evaporator jenis basah, sebagian besar dari
evaporator terisi oleh cairan refrigeran. Proses penguapannya terjadi seperti
pada ketel uap. Gelembung refrigeran yang terjadi karena pemanasan akan naik, pecah pada
permukaan cairan atau terlepas dari permukaannya. Sebagian refrigeran kemudian
masuk ke dalam akumulator yang memisahkan uap dari cairan. Maka refrigeran yang
ada dalam bentuk uap sajalah yang masuk ke dalam kompressor. Bagian refrigeran
cair yang dipisahkan ke dalam akumulator akan masuk kembali ke dalam
evaporator, Bersama-sama dengan refrigeran (cair) yang berasal dari kondensor.
Jadi, tabung evaporator terisi oleh cairan refrigeran. Cairan
refrigeran menyerap kalor dari fluida yang hendak didinginkan (air larutan
garam, dan sebagainya), yang mengalir di dalam pipa. Uap refrigeran yang
terjadi dikumpulkan di bagian atas dari evaporator sebelum masuk ke kompressor.
Tinggi permukaan cairan refrigerant yang ada di dalam
evaporator diatur oleh katup pelampung, biasanya sedikit lebih tinggi dari
setengah tinggi tabung. Jumlah refrigeran yang dimasukkan ke dalam tabung
evaporator disesuaikan dengan beban pendinginan yang harus dilayani.
BEBERAPA KONSTRUKSI EVAPORATOR
Ø Evaporator tabung dan koil
Seperti terlihat pada gambar di bawah, pada evaporator
tabung dan koil terdapat koil pipa tunggal atau koil pipa ganda di dalam sebuah
silinder. Refrigerant mengalir di dalam koil pipa untuk mendinginkan air atau
larutan garam yang ada di bagian luar koil.
Evaporator tabung dan koil dapat dibuat dengan mudah sebab
tidak memerlukan pelat pipa untuk memasang ujung dan pangkal pipa seperti yang
terdapat pada kondensor tabung dan pipa. Namun evaporator jenis ini hanya
dipakai pada mesin refrigerasi yang kecil, karena laju perpindahan kalornya
sangat rendah.
Ø Evaporator tabung dan pipa jenis ekspansi kering
Di dalam silinder dipasang pelat sekat yang berfungsi
menunjang pipa refrigerant dan mengarahkan
aliran cairan yang hendak didinginkan sehingga dapat mengalir tegak lurus pada
pipa dengan kecepatan yang lebih tinggi. Dengan demikian, laju perpindahan
kalornya makin baik karena kontak antara cairan yang hendak didinginkan dengan
pipa refrigerant dapat dibuat lebih baik. Sedangkan refrigerant mengalir
melalui 2 atau 4 saluran yang dibentuk dengan cara memasang sekat-sekat di
dalam ruangan tertutup belakang dan tutup depan dari evaporator. Didalam
evaporator, refrigeran menguap sempurna dan selanjutnya mengalir ke dalam
kompresor.
Pemasukan refrigeran ke dalam evaporator diatur oleh katup
ekspansi otomatik termostatik sehingga derajat super panas dari uap refrigeran
keluar evaporator dapat dibuat konstan. Ciri-ciri evaporator tabung dan pipa
jenis ekspansi kering adalah sebagai berikut:
a. Jumlah refrigeran yang diperlukan tidak banyak.
b. Pemasukan refrigeran dapat diatur dengan mudah dan cepat dengan
menggunakan katup ekspansi otomatik termostatik sesuai dengan perubahan beban
yang terjadi.
c. 
Minyak
pelumas dapat kembali ke kompresor dengan cepat karena refrigeran mengalir di
dalam pipa dengan kecepatan tinggi (refrigeran tidak ada yang tertinggal di
evaporator).
Minyak
pelumas dapat kembali ke kompresor dengan cepat karena refrigeran mengalir di
dalam pipa dengan kecepatan tinggi (refrigeran tidak ada yang tertinggal di
evaporator).
d. Tahanan aliran pada air pendingin kecil.
e. Pipa refrigeran jarang rusak karena pembekuan air. Jika ada, terjadi
pada permukaan luar dari pipa refrigeran.
Kelemahan dari evaporator tabung dan pipa jenis ekspansi
kering dibandingkan dengan evaporator jenis basah adalah karena kecepatan
aliran air pendingin yang lebih rendah. Di samping itu, laju perpindahan kalornya
lebih rendah karena refrigeran yang mengalir di dalam pipa ada dalam fasa uap.
Kelemahan tersebut dapat diatasi dengan cara memasang sirip pada bagian dalam
dari pipa refrigeran.
Ø Koil dengan pendinginan udara
Koil dengan pendinginan udara seperti yang dipakai untuk
mendinginkan udara pada penyegar udara terdiri dari koil pipa bersirip pada
bagian luarnya. Ada
2 macam koil dengan pendinginan udara, yaitu jenis ekspansi langsung dan
ekspansi tak langsung. Pada jenis ekspansi langsung, refrigeran divapkan secara
langsung di dalam pipa evaporator; sedangkan pada jenis ekspansi tak langsung,
udara didinginkan oleh refrigeran sekunder seperti air atau larutan garam yang
mengalir melalui pipa tersebut. Sirip-sirip dipasang di bagian luar digunakan
untuk memperbesar luas bidang perpindahan kalor yang berhubungan dengan udara
karena konduktivitas termalnya kecil. Gambar di atas menunjukkan sebuah contoh
pipa bersirip pelat.
Beberapa hal yang perlu diperhatikan pada evaporator jenis ekspansi langsung dengan pendinginan udara adalah:
- Kecepatan aliran udara melalui koil pendinginan adalah 2,0 sampai 3,0 m/detik atau rata-rata 2,5 m/detik.
- Untuk memperoleh efisiensi maksimal, aliran refrigeran hendaknya berlawanan dengan arah aliran udara pendingin.
- Dengan naiknya temperatur penguapan dan refrigeran, biaya operasi kompresor makin murah, koil memerlukan luas bidang perpindahan kalor yang lebih besar. Oleh karena itu, haruslah dicari kompromi yang sesuai antara kedua faktor di atas.
- Apabila udara mengalir melalui koil dengan kecepatan tinggi, misalnya lebih tinggi dari 2,5 m/detik, sebaiknya dipergunakan eliminator untuk mencegah tersemburnya air yang mengembun pada permukaan pipa. Jika tidak dapat dipergunakan eliminator, sebaiknya kecepatan udara tidak lebih besar daripada 2,5 m/detik.
- Sebaiknya digunakan koil pendingin yang panjang dan lebar, daripada yang pendek dan sempit untuk mengurangi biaya instalasi.
JENIS-JENIS KONDENSOR
a) Kondensor tabung dan pipa horizontal
Kondensor tabung dan pipa
banyak digunakan pada unit kondensor berukuran kecil sampai besar. Pada umumnya
jenis kondensor ini digunakan pada ruangan yang tidak terlalu luas, sehingga
biaya operasional yang dibutuhkan tidak
terlalu besar.
b) Kondensor tabung dan koil
Kondensor tabung dan koilk
banyak digunakan untuk unit dengan freon sebagai refrigeran berkapasitas relatif kecil, misalnya pada
penyegar udara paket, pendingin udara dan sebagainya. Koil pipa pendingin
biasanya dibuat dari tembaga, tanpa sirip atau dengan sirip (aerofin tube). Pipa tersebut mudah dibuat dan
murah harganya. Pada kondensor tabung dan koil, air mengalir di dalam koil pipa
pendingin. Endapan dan kerak yang terbentuk dalam pipa harus dibersihkan dengan
menggunakan zat kimia (deterjen)
Ciri-ciri kondensor tabung dan
koil adalah sebagai berikut:
1) Harga murah
2) Kompak karena posisinya yang vertikal dan
mudah pemasangannya
3) Boleh dikatakan tidak mungkin mengganti pipa pendingin,sedangkan
pembersihannya harus dilakukan dengan menggunakan deterjen
c) Kondensor jenis pipa ganda
Kondensor pipa ganda merupakan
susunan dari dua pipa koaksial, dimana refrigeran mengalir melalui saluran yang
terbentuk antara pipa dalam dan pipa luar, dari atas ke bawah. Sedangkan air
pendingin mengalir di dalam pipa dalam
dalam arah berlawanan dengan aliran refrigeran jadi, dari atas ke bawah
Kecepatan aliran di dalam pipa
pendingin kira-kira antara 1 sampai 2 m/detik.sedangkan perbedaan antara
temperatur air pendingin keluar dan masuk
pipa pendingin (kenaikan temperatur air penfingin di dalam kondensor)
kira-kira 8 sampai 10 ºC. Laju perpindahan panas relatif besar.
d) Kondensor pendinginan udara
Menggunakan media pendingin
udara.
Seperti terlihat pada gambar,
kondensor pendinginan udara terdiri dari koil pipa pendingin bersirip plat
(pipa tembaga bersirip aluminium, atau tembaga dengan sirip tembaga. Udara
pendingin mengalir melalui bidang pendingin kecepatan kira kira 2,5
m/detik15 - 20 ºC
KATUP EKSPANSI
Katup ekspansi dipergunakan untuk
mengexpansikan secara adiabatik cairan refrigeran yang bertekanan dan
bertemperatur tinggi hingga mencapai tingkat keadaan tekanan dan temperatur
renda, melaksanakan proses trotel atau proses expansi entalpi konstan. Selain
itu juga mengatur pemsukan refrigeran sesuai dengan beban pendinginan yang
harus dilayani..
Jenis-jenis:
·
Katup
ekspansi otomatik termostatik
Berfungsi mengatur pembukaan katup, yaitu
mengatur pemasukan refrigeran ke dalam evaporator, sesuai dengan beban
pendinginan yang harus dilayani. Katup ini menggunakan sensor temperatur
sehingga disebut otomatik termostatik.
·
Katup
ekspansi manual
Katup ekspansi dengan trotel yang diatur secara manual,
yaitu menggunakan katup jarum untuk
mengatur refrigeran masuk ke dalam evaporator.
·
Katup
ekspansi tekanan konstan
Merupakan katup ekaspansPi dimana katup
digerakkan oleh tekanan di dalan evaporator, untuk mempertahankan supaya
tekanan di dalam eveporator konstan
JENIS-JENIS
KOMPRESOR
a.
Kompresor Torak
Kompresor torak
pada dasarnya bekerja dengan peralatan yang sederhana. Kompresor torak terdiri
atas sebuah piston yang bergerak kedepan dan kebelakang didalam suatu silinder
yang memiliki katup isap dan katup buang ( Suction
Valve dan Discharge Valve ).
Pada saat
beroperasi, sejumlah volume udara tertentu diisap kedalam silinder. Udara
tersebut ditekan menurut proses kompresi politropik untuk menaikkan tekanan dan
temperaturnya. Udara yang tertekan ini disalurkan melalui katup berpegas
kedalam reservoir. Bila tekanan silinder sedikit lebih tinggi dari tekanan
sistem tersebut, pengeluaran udara berlangsung sampai torak mencapai titik mati
atas. Setelah piston bergerak turun, terisap lagi sejumlah volume udara
tertentu melalui katup isap (inlet).
Gambar. Kompresor torak
tunggal satu tingkat (jenis pendinginan udara)
b. Kompresor Sudu
Dua macam jenis
kompresor sudu adalah jenis roller atau bersudu tunggal dan jenis sudu banyak.
Kompresor sudu kebanyakan digunakan untuk lemari es, freezer dan pengkondisian
udara rumah tangga, walaupun dapat juga digunakan sebagai kompresor boster
(kompresor pembantu) pada bagian tekanan rendah sistem kompresi bertingkat yang
besar. Pada jenis garis garis sumbu poros sama dengan garis sumbu silinder.
Tetapi garis sumbu poros tersebut terletak secara eksentrik pada rotor,
sehingga bila rotor tersebut diputar akan menyentuh dinding silinder. Kompresor
jenis ini mempunyai satu pembagi yang diberi pegas untuk memisahkan rongga isap
dan rongga buang.
Pada
kompresor yang bersudu banyak, rotor beredar terhadap garis sumbunya sendiri,
tetapi garis sumbu silinder dan rotor tidak bersamaan. Disini mempunyai dua
atau lebih sudu geser yang selalu menyentuh silinder dengan gaya sentrifugal
c. Kompresor Hermetik
Suatu kompresor yang
porosnya panjang hingga keluar rumah kompresor untuk dapat disambungkan dengan
motor, disebut kompresor jenis terbuka (open type compressor). Tempat keluar
poros pada rumah-rumah kompresor harus dipasang satu perapat (seal). Agar dapat
dicegah kebocoran gas refrigerant atau masuknya udara dari luar ketika tekanan
dalam rumah kompresor lebih rendah dari tekanan atmosfir. Untuk menghindari
kebocoran tersebut maka motor dan kompresor dimasukkan bersama-sama kedalam
rumah kompresor. Teknik-teknik
penyekatan yang telah ditingkatkan untuk pelistrikan motor untuk
tetap bekerja. Walaupun jaringan listriknya bersentuhan langsung dengan
refrigerant. Dalam banyak rancangan, gas isap yang ingin dilewatkan melalui
motor agar motor tersebut tetap dingin. Hampir semua kombinasi motor kompresor
kecil yang digunakan untuk kulkas, Freezer dan sistem pengkondisian udara rumah
tinggal dari jenis hermetic
d. Kompresor sekrup/ulir putar
(Rotari screw compressor)
Kompresor sekrup
terdiri dari dua rotor yaitu rotor jantan dan rotor betina. Uap refrigerant
memasuki satu ujung kompresor (di puncak) dan meninggalkan kompresor dari ujung
yang lain (di bawah). Pada posisi isap, terbentuk ruang hampa sehingga uap
mengalir ke dalamnya. Sesaat sebelum uap interlobe tersebut meninggalkan lubang
pemasukan, rongga tersebut telah dipenuhi oleh gas. Bila putaran terus
berlanjut, gas yang terkurung digerakkan mengelilingi rumah kompresor. Pada
putaran selanjutnya terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor
betina, sehingga memperkecil volume rongga dan menekan gas tersebut. Pada saat
tertentu, dalam proses kompresi katup buang terbuka, sehingga dengan
penangkapan kuping lebih lanjut, gas yang tertekan keluar melalui katup buang
tersebut.
e. Kompresor Sentrifugal
Kompresor
sentrifugal melayani sistem refrigrasi yang berkapasitas antara 200 hingga
10000 KW. Konstruksi kompresor sentrifugal sama dengan pompa sentrifugal.
Fluida memasuki mata impeller yang berputar dan kemudian dilemparkan kearah
lingkaran luar impeller dengan gaya
sentrifugal. Sudu-sudu impeller meninggalkan putaran gas tersebut dan
membangkitkan tekanan. Dari impeller ini gas mengalir dari sudu-sudu penghambur
atau keruang spiral (volute), dimana sejumlah energi kinetik diubah menjadi
tekanan. Kompresor sentrifugal dapat dibuat dengan satu roda bila diinginkan
pebandingan tekanan yang rendah. Walaupun mesin-mesin bertingkat ganda,
kompresor setrifugal bekerja dengan kompresi adiabatik, dengan efesiensi antara
70 % sampai 80%.
GAMBAR INSTALASI HEAT PUMP
X.
PEMBAHASAN
Pembahasan Umum
Pengaruh Beban Pendingin Pada Sistem Refrigerasi.
Beban pendingin merupakan jumlah kalor yang dipindahkan
oleh system pengkondisian udara.Beban pendingin terdiri atas panas yang berasal
dari ruang dan tambahan panas.Tambahan panas adalah jumlah panas yang setiap
saat yang masuk kedalam ruang secara radiasi maupun melalui dinding akibat
perbedaan temperature.Sedangkan sistem refrigerasi merupakan suatu system yang
menggunakan refrigerant sebagai fluida kerja untuk memindahkam kalor baik dari
temperatur rendah maupun temperatur tinggi ke suatu lokasi lain yang
dikondisikan. Pengaruh beban pendingin terhadap system refrigerasi dapat
dilihat secara seksama pada siklus ideal.
P(KPa)
Cair uap
H(kj/kg)
Bila beban pendingin yang di
berikan sesuai,maka kalor yang diserap oleh refrigerant di dalam evaporator
akan sesuai (imbang) sampai pada garis jenuh dan menjadi uap dan kemudian di
kompressikan (kompresi adiabatic) dari uap jenuh menuju tekanan kondensor.Pada
kondensor terjadi pelepasan kalor udara dingin melalui suatu saluran dengan
bantam FAN,menyebabkan penurunan panas lanjut dan pengembunan refrigerant.Udara
dingin tersebut melewati kondensor
sehingga terjadi perpindahan kalor dari kondensor ke udara dingin
tersebut.Udara dingin tersebut yang telah menerimah kalor,temperaturnya
meningkat (panas) ,udara panas tersebut di alirkan ke lokasi atau daerah yang
dikondisikan.
Lain halnya,bila beban pendingin
besar,maka penyerapan kalor yang terjadi oleh refrigerant di dalm evaporator juga akan besar,akibatnya
penguapan yang terjadi melewati garis jenuh dan kamudian di kompresikan ke kondensor,pada
kondensor terjadi pelepasan kalor refersibel pada tekanan konsrant menyebabkan
penurnan panas lanjut dan pengembunan refrigerant.Jadi dapat di simpulkan bahwa
bila beban pendinginnya besar,maka kalor yang diserap juga besar sehingga
prestasi dari mesin (system refrigerasi) akan meningkat.
P(KPa)
H (kj/kg)
Bila beban pendinginnya
rendah,maka penyerapan kalor yang terjadi oleh refrigerant di dalam evaporator
akan rendah pula sehingga penguapan yang terjadi lebih sedikit bahkan tidak sampai pada garis
jenuh dan masih mengandung air,sehingga apabila di kompresikan ke kondensor
maka air yang belum menjadi uap juga akan ikut terkompresi ke kondensor yang
dapat menyebabkan terjadinya kerusakan pada system.Jadi bila beban pendingin
rendah,maka tidak menutp kemungkinan terjadi kerusakan akibat penguapan yang
tidak sempurna pada evaporator yang dilakukan oleh refrigerant.
P(KPa)
H (kj/kg)
Pembahasan Khusus
|
Mi
(L/menit)
|
T3 (K)
|
|
1,4
|
52
|
|
1.6
|
47
|
|
1.8
|
45
|
|
2
|
44
|
|
2,2
|
44
|
|
2,4
|
42
|
|
2,6
|
42
|
|
2,8
|
41
|
Mi vs T3
Dari tabel hasil perhitungan dan grafik terlihat bahwa antara laju
aliran debit air (Mi) dan temperatur air sebelum evaporator (T3)
mempunyai hubungan yang berbanding terbalik atau semakin besar laju aliran
debit air maka semakin kecil temperatur air sebelum evaporator. Pada prinsipnya
hal ini sama dengan prinsip gesekan yang berlaku secara umum. Jika laju aliran
yang melewati heater besar maka panas yang akan diserap oleh aliran tersebut
akan sedikit akibat adanya gesekan yang kecil antara fluida yang mengalir dengan
koil pemanas sehingga temperatur yang diukur pada saat sebelum memasuki
evaporator (T3) akan kecil. Hal ini juga dipengaruhi karena
reservoir yang digunakan cuma satu
sehingga air yang keluar telah diserap
panasnya oleh evaporator temperaturnya turun
dan akan masuk kembali kedalam saluran.
Mi vs Q6|
Mi
(L/menit)
|
Q6 (kW)
|
|
1,4
|
31,3678
|
|
1.6
|
35,3665
|
|
1.8
|
39,5693
|
|
2
|
43,8447
|
|
2,2
|
48,2291
|
|
2,4
|
52,3223
|
|
2,6
|
56,6825
|
|
2,8
|
60,8726
|
Mi adalah debit air yang mengalir yang dipanaskan oleh
inersia heater. Sedangkan Q6 adalah kalor air sirkulasi masuk
sistem.
Pada
grafik hubungan antara Mi dan Q6 ditunjukkan bahwa hubungannya
sebagai suatu garis linier, yaitu semakin besar Mi maka semakin besar pula Q6.
Hal ini dikarenakan apabila semakin besar debit air yang mengalir, semakin
banyak pula kalor yang dipindahkan dari inersia heater ke air. Sehingga kalor
yang dipindahkan dari air ke evaporator juga besar yang menimbulkan naiknya
kalor sirkulasi air pendingin.
Temperatur pada air yang mengalir melewati inersion heater
akan cenderung meningkat, karena air yang dipanaskan selama air bersirkulasi.
Air cenderung lama dalam mentransfer panas yang diterimanya, sehingga
temperatur di sekitar pintu masuk air ke evaporator cenderung mengalami
peningkatan. Karena pemanasan yang menerus oleh heater maka air yang masuk dan
terukur akan cenderung meningkat.
v Mi vs T7
|
Mi
(L/menit)
|
T7 (K)
|
|
1,4
|
20
|
|
1.6
|
22
|
|
1.8
|
22
|
|
2
|
22
|
|
2,2
|
42
|
|
2,4
|
23
|
|
2,6
|
41
|
|
2,8
|
41
|
Mi adalah debit air yang mengalir yang dipanaskan oleh
inersia heater. Sedangkan T7 adalah temperatur refrigeran setelah
evaporator.
Semakin besar debit air yang mengalir, semakin banyak kalor
yang berpindah dari inersion heater ke air. Sehingga kalor yang diserap oleh
evaporator menjadi semakin besar karena dalam air banyak terkandung kalor hasil
pemanasan oleh inersion heater. Temperatur refrigeran menjadi naik karena
semakin banyaknya kalor yang diserap oleh evaporator.
Semakin besar debit air maka temperatur T7
cenderung meningkat. Tetapi pada debit yang tinggi, temperatur refrigeran
setelah evaporator menurun. Hal ini karena kemampuan heater memanaskan air
berkurang pada debit yang semakin tinggi. Sehingga kalor yang dibawa oleh air
ke evaporator menjadi rendah. Kalor yang diserap refrigeran pun akan menjadi
semakin rendah pada debit air yang semakin tinggi.
IX. PENUTUP
Kesimpulan
Pompa kalor
adalah suatu sistem yang memanfaatkan kalor yang dilepaskan kondensor untuk
pemanasan.
Komponen utama
dari heat pump :
Ø Evaporator : Menyerap
kalor dari lingkungan.
Ø Kompressor : Menaikkan
tekanan dan temperatur refrigeran.
Ø Kondensor :
Melepaskan kalor.
Ø Katup Ekspansi : Menurunkan
tekanan dan temperatur refrigeran.
Semakin besar
penambahan debit aliran air maka kalor yang dilepaskan oleh kondensor akan
semakin besar sehingga koefissien prestasi kerja (COP) yang dihasilkan oleh
sistem akan semakin besar sedangkan kalor yang tidak dilepaskan oleh kondensor
semakin kecil.
Besarnya energi
yang terbuang selama pengujian, yang maksimal terjadi pada debit aliran 2,6
L/menit.
Efek pemanasan
dipengaruhi oleh koefisien prestasi kerja yang ada pada sistem.
Saran
Alat-alat yang tidak berfungsi dengan baik agar
sekiranya di perbaiki atau diganti dengan yang baru demi kelancaran praktikum.
Syarat-Syarat Refrigerant
Refrigeran
(bahan pendingin) yang baik harus memenuhi syarat-syarat sebagai berikut :
1.
Tidak beracun,tidak berbau dalam
semua keadaan
2.
Tidak dapat terbakar atau meledak
sendiri,juga bila bercampur dengan udara,minyak,dan sebagainya.
3.
Tidak mempnyai daya korosi
terhadap logam yang dipakai pada sistem AC.
4.
Dapat bercampr dengan minyak
kompresor,tetapi tidak merusak atau mempengaruhi minyak kompressor.
5.
Mempunyai struktur kimia yang
stabil,tidak boleh terurai setiap kali di mampatkan,diembunkan ,dan di uapkan.
6.
Mempunyai suhu penguapan atau suhu
didih yang rendah.
7.
Mempunyai tekanan pengembunan atau
kondensasai yang rendah..
8.
Mempunyai tekanan penguapan yang
sedikit lebih tinggi dari 1 Atm,sehingga apabila terjadi kebocoran,udara luar
tidak dapat masuk ke dalam sistem.
9.
Mempunyai panas laten penguapan
yang besar.
10. Bila terjadi kebocoran mudah untuk di deteksi.
11. Harganya tidak mahal.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar