BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Dasar Teori
2.1.4 Komponen Mesin Penyejuk Siklus Kompresi Uap
Komponen utama yang sangat penting dari siklus kompresi uap yaitu seperti : kompresor, kondensor, evaporator, dan pipa kapiler.
a. Kompresor
Kompresor merupakan komponen utama yang berfungsi untuk menaikkan tekanan, selain itu kompresor juga berfungsi memompa refrigeran keseluruh komponen mesin penyejuk. Kompresor memiliki 3 macam jenis yang biasa digunakan dalam mesin penyejuk, yaitu kompresor sentrifugal, kompresor rotary, dan kompresor bertorak. Dari ketiga kompresor dapat dibagi menjadi 3 kategori yaitu:
1. Kompresor jenis terbuka ( Open type compressor )
Kompresor jenis terbuka ini terpisah dari sumber tenaga penggeraknya. Kompresor pada umumnya menggunakan tenaga penggerak motor listrik. Cara kerja kompresor terbuka yaitu, salah satu ujung poros dari kompresor yang
menonjol keluar dipasangkan sebuah puli. Puli pada kompresor berfungsi sebagai roda gaya yang digunakan sebagai daun kipas untuk mendinginkan kondesor dan kompresor sendiri. Karena ujung poros keluar dari rumah kompresor, maka harus diberi pelapis agar refrigeran tidak bocor keluar.
Keuntungan kompresor jenis terbuka:
1. Putaran kompresor dapat disesuaikan dengan mengganti diameter puli. 2. Ketinggian minyak pelumas dapat diketahui dengan mudah.
3. Jika terjadi kerusakan dapat dengan mudah diketahui dan melakukan penggantian komponen.
Kerugian kompresor jenis terbuka: 1. Harganya lebih mahal.
2. Bentuk kompresor besar dan berat. 3. Memerlukan ruang yang besar.
2. Kompresor jenis hermatik ( Hermatic type compressor )
Kompresor hermatik adalah kompresor yang banyak digunakan untuk mesin penyejuk seperti kulkas dan showcase. Berbeda dengan kompresor jenis terbuka, kompresor jenis ini bergerak dengan menggunakan tenaga motor listrik dengan komponen-komponen mekanik yang berada dalam satu wadah yang tertutup. Posisi poros dari jenis kompresor ini bisa vertikal maupun horizontal. Seperti digambarkan di Gambar 2.6.
Keuntungan kompresor hermatik: 1. Tidak banyak memakan tempat.
2. Bentuk kompresor kecil dan harga relatif terjangkau.
3. Suara yang dihasilkan kompresor ini relatif kecil sehingga tingkat kebisingan rendah.
4. Tidak memakai sil pada porosnya, sehingga jarang terjadi kebocoran. Kerugian dari kompresor hermatik adalah:
1. Ketinggian minyak pelumas kompresor susah diketahui. 2. Kerusakan sudah diketahui sebelum rumah kompresor dibuka. 3. Digunakan pada mesin penyejuk yang berkapasitas kecil.
Gambar 2.6 Kompresor hermetik (http://kangirie.blogspot.com)
3. Kompresor jenis semi hermatik ( Semi hermatic type compressor )
Kompresor jenis ini memiliki motor penggerak dan kompresornya yang berada dalam satu rumahan, akan tetapi motor penggerak terpisah dari kompresor. Kompresor dapat bergerak karena adanya poros penghubung antara motor penggerak dengan kompresor. Gambar 2.7 menunjukkan kompresor semi hermatik
1. bentuk yang ringkas.
2. mudah dalam perbaikan jika kompresor atau motornya rusak.
Gambar 2.7 Kompresor semi hermetik
(https://www.indotrading.com)
b. Kondensor
Kondensor adalah komponen pendukung dalam siklus kompresi uap yang berfungsi sebagai alat penukaran kalor. Refrigeran yang awalnya berbentuk gas akan didinginkan dengan kondensor dan akan berubah fase menjadi cair. Penempatan kondensor biasanya ditempatkan diantara kompresor dan pipa kapiler. Hal ini bertujuan agar proses pelepasan kalor bias menjadi lebih cepat, pipa pada kondensor dibuat berliku dengan tujuan refrigeran dapat mengalir di kondensor dalam waktu yang lama dan pertukaran kalor pun dapat dilakukan dengan maksimal,. Bila kondensor kotor harus segera dibersihkan kotoran tersebut akan mempengaruhi proses pelepasan kalor.
Berdasarkan cara pendinginannya kondensor dibagi menjadi tiga yaitu: 1. Kondensor menggunakan penyejuk udara
Kondensor bekerja dengan bantuan hembusan udara kondensor ini memiliki diameter pipa dengan ukuran luar 6mm-18mm, biasanya kondensor ini memiliki tambahan sirip di seluruh bagian kondendor, sirip yang terdapat pada kondensor ini bersentuhan langsung dengan pipa kondensor, sehingga pelepasan kalor dan pendinginan dapat lebih maksimal. Gambar 2.8 menunjukkan kondensor
Keuntungan:
1. Pendinginan hanya memerlukan udara yang cukup. 2. Perawatan sangat mudah.
Kerugian:
1. Pemasangan kondensor hanya bisa digunakan pada kulkas dan freezer untuk rumah tangga.
2. Tekanan yang di timbulkan tinggi jika dibandingkan deangan kondensor pendinginan air, akibatnya kerja kompresor akan memerlukan daya yang besar hal ini berdampak tekanan akan naik serta temperatur kerjanya.
Gambar 2.8 Air cooler
2. Kondensor menggunakan pendingin air
Kondensor ini menggunakan media pendingin berupa air. Pendinginan menggunakan air karena air memiliki kemampuan untuk memindahkan kalor yang lebih baik jika di bandingkan dengan udara. Kondensor jenis ini memiliki koil pipa pendingin yang terbuat dari tembaga. Gambar 2.9 menunjukkan water cooler.
Keuntungan:
1. Bentuknya yang sederhana. 2. Pemasangan yang mudah.
3. Pembuatan pipa pendingin sangat mudah. Kerugian:
1. Susahnya perawatan jika terjadi korosi dan kerusakan pada pipa. 2. Pembersihan pipa harus menggunakan detergen.
3. Susah dalam penggantian pipa.
Gambar 2.9 Water cooler (http://4.bp.blogspot.com/)
3. Kondensor pendingin campuran air dan udara
Kompresor ini bekerja dengan kombinasi kompresor air dengan kompresor udara, air dan udara merupakan media pendinginannya. Gambar 2.10 menunjukkan cara kerja evaporative cooler.
Keuntungan:
1. Kinerja kompresor menjadi ringan
2. Tekanan kondensasi dapat dipertahankan supaya tidak terlalu tinggi. Kerugian:
1. Memakan tempat yang luas. 2. Biaya yang mahal.
Gambar 2.10 Evaporative cooler (http://frandhoni.blogspot.co.id/)
Mesin penyejuk udara lokal yang dirancang menggunakan kondensor berbentuk 12U berjenis pipa dengan tambahan besi penguat. Gambar 2.11 menunjukkan kondensor 12U.
Gambar 2.11 Kondensor 12 U
c. Pipa Kapiler
Pipa kapiler adalah sebuah pipa tembaga dengan diameter yang kecil yang digunakan mesin penyejuk baik itu kulkas, ac, freezer, showcase, dll (Gambar 2.12). Pipa kapiler berfungsi sebagai alat menurunkan tekanan bahan pendingin cair yang mengalir di dalam pipa tersebut yang berasal dari pipa-pipa kondensor dan melewati proses penyaringan di filter setelah itu baru menuju pipa kapiler. Pipa kapiler yang berada di pasaran mempunyai diameter 0,026 hingga 0.080 inch, namun yang digunakan pada mesin pendingin berdiameter berkisar antara 0,026 atau 0,031 inch. Pipa kapiler yang digunakan showcase yang dirancang berukuran 0,031 inch.
Gambar 2.12 Pipa kapiler
d. Evaporator
Evaporator adalah suatu alat dimana bahan pendingin menguap dari cair menjadi gas. Melalui perpindahan panas dari dinding-dindingnya, evaporator mengambil panas dari ruangan di sekitarnya ke dalam sistem, panas tersebut lalu dibawa ke kompresor dan dikeluarkan lagi oleh kondensor. Evaporator dibuat dari bahan logam anti karat, yaitu tembaga dan almunium. Ada beberapa macam evaporator sesuai dengan keadaan refrigeran di dalamnya. Gambar 2.13 menunjukkan evaporator.
1. Evaporator kering (dry expantion evaporator)
Keadaan dimana cairan refrigeran yang diekspansikan melalui katup ekspansi pada saat masuk evaporator sudah dalam campuran air dan uap, sehingga pada saat keluar dari evaporator menjadi uap kering
Keuntungan dari evaporator kering:
1. Tidak memerlukan banyak refrigeran dalam jumlah besar.
2. Jumlah minyak pelumas yang tertinggal di dalam evaporator sangat kecil. Kerugian dari evaporator kering:
1. Perpindahan kalor yang terjadi tidak begitu besar dibandingkan dengan evaporator basah.
2. Laju perpindahan kalor dalam evaporator lebih rendah dibandingkan dengan evaporator setengah basah.
Gambar 2.13 Evaporator kering
(http://linasundaritermodinamika.blogspot.co.id)
1. Evaporator setengah basah
Keadaan dimana evaporator berada pada kondisi refrigeran diantara jenis evaporator jenis kering dan evaporator jenis basah, namun selalu terdapat refrigeran cair dalam pipa penguapannya. Keuntungan dan kerugian dari evaporator jenis setengah basah adalah laju perpindahan kalor jenis setengah basah lebih tinggi dari evaporator kering, tetapi laju perpindahan kalor lebih rendah dari evaporator jenis basah. Gambar 2.14 menunjukkan
2. Evaporator basah (flooded evaporator)
Dalam evaporator jenis basah sebagian jenis evaporator terisi oleh cairan refrigeran dan proses penguapannya terjadi seperti pada ketel uap. Pada evaporator basah terdapat sebuah akumulator untuk menampung refrigeran cair dan gas. Dari akumulator tersebut bahan pendingin cair mengalir ke evaporator dan menguap di dalamnya. Sisa refrigeran yang tidak sempat menguap di evaporator kembali kedalam akumulator. Di dalam akumulator refrigeran cair berada di bawah tabung sedangkan yang berupa gas berada di atas tabung. Keuntungan dari evaporator basah adalah laju perpindahan kalor jenis basah lebih
tinggi dari pada evaporator kering dan evaporator jenis setengah basah. Gambar 2.14 menunjukkan evaporator basah.
Gambar 2.14 Evaporator basah (http://www.bppp-tegal.com) 3. Evaporator Plat
Ada beberapa macam evaporator berdasarkan bentuk yang banyak digunakan pada mesin penyejuk adalah jenis pipa dengan plat datar atau plate, pipa-pipa, dan pipa dengan sirip-sirip. Evaporator yang digunakan pada showcase dirancang adalah evaporator jenis kering dengan pipa plat datar. Gambar 2.15 menunjukkan evaporator plat.