Sistim kerja mesin pendingin ruangan

Pengkondisian udara pada bangunan berukuran sedang dan besar.Kebanyakan urut pengkondisi udara digunakan untuk kenyamanan(comfort air conditioning), yaitu untuk menciptakan kondisi udara yang nyaman bagi orang yang berada di dalam suatu ruangan. Sistem pendingin di musim panas telah menjadi suatu kebutuhan pokok bagi bangunan besar di seluruh dunia, bahkan di seluruh dunia, bahkan di wilayah yang suhu musim panasnya tidak terlalu tinggi, bangunan besar perlu didinginkan untuk menyerap kalor yang dikeluarkan oleh orang, lampu-lampu, dan peralatan listrik lainnya. Di dalam wilayah beriklim panas, system pendingin menciptakan suasana kerja yang lebih efektif dibandingkan dengan yang tidak menggunakannya. Dengan berkembangnya informasi dan teknologi sekarang ini banyak dijumpai mesin pendingin ruangan dengan menggunakan hidrokarbon atau MUSIcool yang ramah lingkungan dan tidak merusak lapisan ozon dibandingkan Refrigeran Sintentik seperti R-22 . Compressor AC yang ada pada sistem pendingin dipergunakan sebagai alat untuk memampatkan fluida kerja (refrigent), jadi refrigent yang masuk ke dalam compressor AC dialirkan ke condenser yang kemudian dimampatkan di kondenser. Di bagian kondenser ini refrigent yang dimampatkan akan berubah fase dari refrigent fase uap menjadi refrigent fase cair, maka refrigent mengeluarkan kalor yaitu kalor penguapan yang terkandung di dalam refrigent. Adapun besarnya kalor yang dilepaskan oleh kondenser adalah jumlahan dari energi compressor yang diperlukan dan energi kalor yang diambil evaparator dari substansi yang akan didinginkan. Pada kondensor tekanan refrigent yang berada dalam pipa-pipa kondenser relatif jauh lebih tinggi dibandingkan dengan tekanan refrigent yang berada pada pipi-pipa evaporator. Setelah refrigent lewat condenser dan melepaskan kalor penguapan dari fase uap ke fase cair maka refrigent dilewatkan melalui katup ekspansi, pada katup ekspansi ini refrigent tekanannya diturunkan sehingga refrigent berubah kondisi dari fase cair ke fase uap yang kemudian dialirkan ke evaporator, di dalam evaporator ini refrigent akan berubah keadaannya dari fase cair ke fase uap, perubahan fase ini disebabkan karena tekanan refrigent dibuat sedemikian rupa sehingga refrigent setelah melewati katup ekspansi dan melalui evaporator tekanannya menjadi sangat turun. Siklus Carnot secara thermodhinamika bersifat reversible secara skema Mesin carnot menerima energy kalor pada suhu tinggi merubah sebagian menjadi kerja dan kemudian mengeluarkan sisanya sebagai kalor pada suhu yang lebih rendah. Siklus refrigerasi carnot merupakan kebalikan dari siklus mesin carnot. Karena siklus refrigerasi menyalurkan energy dari suhu rendah menuju suhu yang lebih tinggi siklus refrigerasi membutuhkan kerja luar untuk mendapatkan kerja. Diagram peralatan, diagram entalpi suhu dari siklus refrigerasi..Tujuan utama sistem refrigerasi Carnot adalah proses penyerapan dari sumber bersuhu rendah. Seluruh proses lainnya siklus tersebut dibuat sedemikian rupa sehingga enegi bersuhu rendah dapat dikeluarkan kelingkungan yang bersuhu lebih tinggi.

-.Siklus Kompresi Uap Teoritis

Siklus kompresi uap merupakan sikuls yang terbanyak digunakan dalam sistem refrigerasi. Didalam siklus ini, uap dikompresikan dan mengalami kondensasi menjadi wujud cair. Selanjutnya cairan tersebut di uapkan kembali pada temperature rendah. Uap yang dikompresikan dapat berada dalam fase uap kering atau sering disebut kompresi kering dan dalam fase campuran uap-cair atau disebut kompresi basah. Kompresi basah umumnya dihindari karena bersifat merugikan (dapat merusak katup-katup pada kompresor).

-Proses kompresi

Refrigeran meninggalkan evaporator dalam wujud uap jenuh dengan temperatur dan tekanan rendah, kemudian oleh kompresor uap tersebut dinaikkan tekanannya menjadi uap dengan tekanan lebih tinggi ( tekanan kondensor ). Kompresor ini diperlukan untuk menaikan temperatur refrigeran, sehingga temperatur refrigeran di dalam kondensor lebih tinggi daripada temperatur lingkungan. Dengan demikian perpindahan panas dapat terjadi dari refrigerant Ke lingkungan. Proses ini berlangsung secara isentropik ( adiabatik dan reversible ).

- Proses Kondensasi

Setelah proses kompresi,refrigeran berada dalam fase panas lanjut dengan tekanan dan temperatur tinggi. Untuk mengubah wujudnya menjadi cair, kalor harus dilepaskan ke lungkungan. Hal ini dilakukan pada penukar kalor yang disebut kondensor. Refrigeran mengalir melalui kondensor dan pada sisi lain dialirkan fuida pendinging ( udara atau air ) dengan temperatur lebih rendah dari pada temperature refrigeran. Oleh karena itu kalor akan berpindah dari refrigerant ke fuida pendingin dan sebagai akibatnya refrigeran mengalami penurunan temperatur dari kondisi uap panas lanjut menjadi kondisi uap jenuh. Selanjutnya mengembun menjadi wujud cair, kemudian keluar dari kondensor dalam wujud cair jenuh (berlangsung secara reversible dan pada tekanan konstan).

- Ekspansi

Refrigeran dalam wujud cair jenuh mengalir melalui alat ekspansi. Refrigeran mengalami ekspansi pada entalpi konstan dan berlangsung secara ireversible. Selanjutnya refrigerant keluar dari alat ekspansi berwujud campuran uap-cair pada tekanan dan temperatur yang sama dengan temperatur dan tekanan evaporator.

- Proses Evaporasi

Refrigeran dalam fase campuran ( uap-cair) mengalir melalui sebuah penukar kalor yang disebut evaporator. Pada tekanan evaporator, titik didih refrigeran harus lebih rendah daripada temperatur lingkungan (media kerja atau media yang didinginkan) sehingga dapat terjadi perpindahan panas dari media kerja ke refrigeran. Kemudian refrigeran yang masih berwujud cair Menguap di dalam evaporator dan selanjutnya refrigerant meninggalkan evaporator dalam fase uap jenuh.Proses ini berlangsung secara reversible dan pada tekanan yang konstan.

- Siklus Kompresi Uap Nyata

Perbedaan penting siklus kompresi nyata dan teoritis

1. Terjadi penurunan tekanan di sepanjang pipa kondensor dan evaporator.

2. Adanya proses sub-cooling cairan yang meninggalkan kondensor sebelum memasuki alat ekspansi.

3. Pemanasan lanjut uap yang meninggalkan kondensor sebelum kompresor.

4. Terjadi kenaikan entropi pada saat proses kompresi

(kompresi tak isentropik)

1. Proses ekspansi berlangsung non adiabatik.

Walaupun siklus aktual tidak sama dengan siklus sistem, tetapi proses ideal dalam siklus standar sangat bermanfaat dan diperlukan untuk mempermudah analisis siklus secara teoritik. Pengaruh penyimpangan siklus aktual dari siklus standar pada saat refrigerasi dapat dijelaskan sebagai berikut:

a. Penurunan tekanan pada evaporator dan kondensor.

Refrigeran ketika melalui pipa evaporator dan kondensor akan mengalami penurunan tekanan, hal ini disebabkan oleh adanya gesekan yang terjadi antara refrigeran dan dinding pipa. Sebagai akibatnya maka kerja kompresi akan mengalami peningkatan. Hal tersebut karena untuk dapat mengalirkan refrigeran dalam jumlah yang cukup, kondensor harus mampu menghasilkan tekanan yang lebih tinggi karena adanya rugi-rugi tekan.

b. Sub-cooled

Kondisi ini lebih menjamin bahwa refrigeran yang memasuki alat ekspansi, seluruhnya dalam fase cair sehingga dapat mencegah penurunan laju massa sebagai akibat adanya fase uap (dengan massa jenis uang lebih kecil daripada fase cair), yang mengalir melalui katup ekspansi. Disamping itu kondisi sub-cooled akan dapat menambah kalor yang lepas dari kondensor dan kalor yang diserap di evaporator.

c. Super Heated

Kondisi ini mengakibatkan efek refrigerasi siklus akan bertambah besar dan jumlah kalor yang dibuang oleh kondensor juga bertambah besar. Tetapi ditinjau dari segi daya kompresor, hal ini kurang menguntungkan karena makin besar kondisi super heated maka daya kompresor menjadi lebih besar.

d. Proses kompresi non-isentropik

Gesekan yang terjadi pada bagian-bagian kompresor yang saling bergerak relatif dan juga gesekan yang terjadi antara refrigeran dengan bagian-bagian kompresor, akan menyebabkan kenaikan entropi. Sebagai akibatnya proses berlangsung secara non-isentropik dan daya kompresor menjadi lebih besar.