Sistem Refrigasi

  Refrigasi adalah proses menurunkan temperatur ruang atau benda dan mempertahankan sehingga temperaturnya lebih rendah daripada temperatur lingkungannya.

Berikut siklus sederhana dari sistem refrigasi;

      (sumber : www.berg-group.com)

Berikut gambar diagram p-h siklus refrigasi.

Proses 1 - 2 : Proses pemasukan energi kalor pada evaporator

Pada proses ini dianggap tidak terjadi penurunan tekanan seperti halnya pada kondensor, proses ini merubah kondisi refrigan dari kondisi campuran (titik 1) menjadi uap jenuh (titik 2) dengan jalan melewatkan udara melalui evaporator. Disini terjadi perpindahan panas antara refrigeran dengan udara. Temperatur refrigeran naik sampai menjadi uap jenuh, sedangkan udara keluar evaporator menjadi dingin. Udara dingin inilah yang dimanfaatkan sebagai pengkondisian udara (Air conditioning) dan pendingin lainnya.

Proses 2 - 3 : Proses kompresi dalam kompresor

Pada proses kompresi ideal dianggap tidak ada perpindahan panas terjadi antara refrigeran dan sekelilingnya (Proses adiabatik), juga dianggap tidak ada kerugian gesekan yang terjadi antara refrigeran dan komponen-komponen kompresor. Proses ini juga disebut proses isentropik, yaitu suatu proses dimana nilai entrophy nya adalah konstan. Proses ini merubah dari kondisi uap jenuh pada tekanan P2 (Low side pressure) menjadi uap kering pada tekanan P3 (High side pressure).

Pada proses kompresi aktual (2 - 3') terjadi perpindahan panas dan gesekan antara refrigan dengan sekelilingnya, sehingga proses yang terjadi bukan adiabatik atau isentropik.

Proses 3 - 4 : Proses pembuangan energi kalor pada kondensor

Pada proses ini dianggap tidak terjadi penurunan tekanan (Drop pressure) sehingga proses disebut isobarik, yaitu suatu proses dimana tekanannya konstan. Proses ini merubah refrigeran dari kondisi uap lanjut (titik 3) menjadi cair jenuh (titik 4) dilakukan dengan jalan mengalirkan udara melalui kondensor, sehingga disini terjadi perpindahan panas antara refrigeran dengan udara.

Proses 4 - 1 : Proses Iso enthalpy pada ekspansion device.

Dalam ekspansion device terjadi penurunan tekanan tanpa terjadi perubahan entalpi dari kondisi cair jenuh (titik 4) menjadi kondisi campuran (titik 1). Dengan turunnya tekanan menyebabkan temperatur refrigeran menjadi turun. Refrigeran dengan suhu yang sangat dingin ini dialirkan ke evaporator.

Secara thermodinamika prinsip kerja siklus pendingin kompresi uap dapat dijelaskan sebagai berikut;

Proses 1 - 2 ; Proses pemasukan kalor pada evaporator secara isobarik.

Proses 2 - 3 ; Proses kompresi isentropik (ideal) pada kompresor.

Proses 2 - 3'; Proses kompresi aktual pada kompresor

Proses 3 - 4; Proses pembuangan kalor pada kondensor secara isobarik

Proses 4 - 1: Proses ekspansi pada katup ekspansi secara iso thermal.

Efisiensi Isentropik kompresor

Efisiensi isentropis kompresor merupakan suatu perbandingan antara kerja kompresi secara isentropis konstan dengan kerjakompresi aktual. Set.uknya performa dan ekonomi dari sebuah kompresor. Efisiensi isentropis kompresor dapat dirumuskan sebagai berikut.

Coefisien of Performance (COP)

COP atau koefisien prestasi digunakan untuk menyatakan efisiensi dari siklus refrigasi. Pada umumnya, efisiensi mesin kalor selalu lebih kecil dari satu. Dengan kata lain, energi yang dimasukkan ke dalam sistem tidak semuanya dapat dirubah menjadi kerja berguna, selalu terjadi kerugian

Berbeda dengan mesin kalor, mesin refrigerasi bekerja sebagai pompa untuk memindahkan kalor. Oleh karena itu, jika kerja yang akan dilakukan (dalam satuan kalor) untuk menggerakkan kompressor dibandingkan dengan kapasitas refrigasi, akan terlihat bahwa kapasitas refrigasi lebih besar dari besaran yang pertama, maka COP dapat dirumuskan sebagai berikut;

Harga COP dijadikan tolak ukur dalam penilaian sebuah sistem pendingin. Semakin besar harga COP maka semakin bagus sistem pendingin tersebut.

Kulkas (Lemari Pendingin)

Dalam lemari pendingin kalor diserap evaporator, dan dibuang ke kondensor. Uap refrigan yang berasal dari evaporator bertemperatur dan bertekanan rendah masuk kedalam kompresor melalui pipa hisap. Di kompresor uap refrigerant dimampatkan, sehingga ketika keluar dari kompresor refrigeran akan bertekanan dan bersuhu tinggi dibanding temperatur udara sekitar. Kemudian uap menuju ke kondensor melalui Di kondensor uap tersebut akan melepas kalor, sehingga berubah fasa dari uap menjadi cair (terkondensasi) dan selanjutnya cairan tersebut terkumpul di penampungan cairan refrigerant. Cairan refrigerant yang bertekanan tinggi mengalir dari penampung refrigerant ke katup ekspansi. Keluar dari katup ekspansi cairab refrigerabt tekanannya berkurang dan akibatnya suhu cairan menjadi rendah. Saat cairan mengalir di evaporator pada saat itulah cairan refrigerant kembali menguap, dengan menyerap kalor disekitarnya maka cairan refrigeran habis menguap. Kemudian evaporator menjadi dingin bagian inilah yang digunakan untuk mendinginkan makanan atau minuman. Kemudian uap refrigerant dihisap evaporator dan demikian siklusnya secara berulang-ulang.

Komponen Sistem Refrigasi

Komponen-komponen yang digunakan mesin pendingin adalah sebagai berikut;
a. Kompresor
b. Kondensor
c. Filter/Strainer
d. Flow control
e. Evaporator

Permasalahan pada Sistem Refrigasi

Evacuating 
Sering disebut Evacuating atau Dehydrating yaitu mengosongkan atau menghampakan sistem dari udara dan lain-lain kotoran.
Membuat vacum pada mekanik mesin pendingin sebelum diisi bahan pendingin dengan pompa vakum dan alat-alat pengukur yang baik adalah suatu keharusan atau standar dari pengisian alat-alat pendingin. Sebab apabila udara dalam sistem, udara ini akan menyebabkan tekanan temperatur naik. Apabila terdapat kotoran pada sistem, sistem akan mudah tersumbat. Apabila terdapat uap air didalam sistem, akan menyebabkan korosi atau uap air ini akan membeku pada bagian evaporator dan sistem akan tersumbat. Oleh karena itu pada mekanik mesin pendingin tidak boleh ada yang bocor.
Peralatan yang dapat dipakai untuk mencari kebocoran pada mekanik mesin pendingin adalah sebagai berikut;
Pencari kebocoran busa sabun
    Untuk mencari kebocoran dengan menggunakan busa sabun terlebih dahulu mekanik mesin pendingin diisi dengan refrigerant. Busa sabun hanya dapat digunakan pada kebocoran-kebocoran yang relatif besar serta mudah dilihat dan dijangkau oleh kita. Pulaskan air sabun dengan menggunakan kuas pada pipa yang kemungkinan terdapat kebocoran, terutama pada sambungan-sambungan, baik sambungan flaring ataupun hasil pengelasan. Pada kebocoran yang kecil harus tunggu beberapa saat, hingga muncul gelembung busa sabun tetapi jika bocornya besar akan langsung kelihatan.
Perhatian!
Jika refrigerant habis jangan melakukan pencarian dengan menggunakan busa sabun karena cairan sabun dapat masuk kedalamnya.
Pencari kebocoran nyala api
   Pencari kebocoran nyala api adalah suatu alat yang digunakan untuk mencari kebocoran dengan menggunakan bahan bakar alkohol atau propane (elpiji-LPG). Dengan nyala api ini dapat diketahui letak kebocoran kecil, warna api akan berubah sedikit kehijauan, namun pada kebocoran besar akan berubah menjadi hijau cerah atau ungu. Ruangan disekitar lokasi sistem harus bebas dari refrigerant, sebab apabila disekitarnya terdapat refrigerant, nyala api akan dipengaruhi oleh refrigerant tersebut.
   Pada pencari kebocoran nyala api dilengkapi sebuah selang yang berfungsi mendeteksi kebocoran. Dengan mendekatkan selang pada tempat yang bocor, refrigerant akan mengalir melalui selang dan dialirkan ke arah api, maka refrigerant akan terbakar. Akibat refrigerant yang terbakar ini akan merubah api dan kebocoranpun terdeteksi.
Perhatian!
   Jangan menempelkan selang pada pipa atau menutup saluran selang karena udara tidak akan dapat mengalir membantu pembakaran api dan akhirnya api akan mati. Nyala api tidak boleh terlalu besar, sebab pada kebocoran yang kecil, menjadi tidak berfungsi dan tidak mampu mempengaruhi perubahan warna nyala api.
Pencari Kebocoran Elektronik
    Adalah suatu alat untuk mencari kebocoran yang baik. Alat ini dapat mendeteksi perubahan tahanan eletronik dari gas tertentu (dalam hal ini refrigerant).
      Apabila terjadi perubahan arus gas oleh karena terdapat kebocoran refrigerant, arus ini akan merubah tahanan gas dan dapat dinyatakan pada perubahan jarum pada meter, nyala lampu atau suara. Pencari kebocoran ini sangat peka, oleh karena itu kebocoran sekecil apapun akan terdeteksi.