BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Dasar Teori
2.1.3 Siklus Kompresi Uap pada Mesin Penangkap Air dari Udara
2.1.3.2 Komponen Siklus Kompresi Uap
Komponen yang digunakan untuk menyusun mesin siklus kompresi uap pada dasarnya dibagi menjadi dua yaitu komponen utama dan komponen pendukung. Berikut adalah penjabaran lengkapnya:
2.1.3.2.1 Komponen Utama
Komponen utama adalah komponen yang harus ada dalam sistem yang akan bekerja. Disebut sebagai komponen utama karena jika salah satu dari komponen tersebut hilang atau tidak ada maka sistem tidak akan bisa bekerja dengan senagaimana mestinya. Komponen utama dalam mesin siklus kompresi uap terdiri dari empat komponen. Komponen tersebut adalah (a) Kompresor, (b) Kondensor, (c) Pipa kapiler, (d) Evaporator, dan (e) Refrigeran. Berikut adalah penjelasannya:
a. Kompresor
Fungsi kompresor layaknya fungsi jantung pada tubuh manusia dan refrigeran sebagai darahnya. Kompresor memiliki dua saluran, yaitu saluran hisap atau yang disebut suction dan saluran buang atau yang disebut discharge. Saluran hisap dihubungkan dengan evaporator dan merupakan sisi bertekanan rendah,
sedangkan pada saluran buang dihubungkan dengan kondensor dan merupakan sisi bertekanan dan bersuhu tinggi.
Refrigeran dalam fase gas pada tekanan dan temperature rendah dihisap oleh kompresor menggunakan saluran hisap kemudian dimampatkan yang menjadikan tekanan dan temperaturnya semakin naik. Selanjutnya dialirkan ke kondensor melalui saluran buang.
Pada mesin siklus kompresi uap terdapat beberapa macam kompresor yang biasanya digunakan. Semua jenis kompresor memiliki keunggulan masing- masing. Dari semua jenis kompresor, pemilihan kompresor bergantung pada kapasitas penggunaan mesin siklus kompresi uap dan penggunaan refrigeran pada mesin siklus kompresi uap tersebut. Gambar 2.18 menyajikan gambar dari kompresor rotary.
Gambar 2.18 Kompresor rotary (Sumber: indonesian.alibaba.com)
b. Kondensor
Kondensor adalah sebuah alat yang memiliki fungsi sebagai penukar kalor, mengubah bentuk refrigeran dari bentuk gas hingga menjadi cair, dan menurunkan suhu temperatur refrigeran. Pada bagian ini normalnya menggunakan udara untuk sebagai media pendinginnya. Jumlah-jumlah kalor yang ada pada refrigeran dilepaskan ke udara lepas dengan bantuan kipas. Agar pelepasan kalor lebih cepat, pipa pada kondensor di desain berliku-liku dan dilengkapi dengan sirip. Oleh sebab itu pembersihan sirip pipa pada bagian kondensor sangatlah penting supaya perpindahan kalor dari refrigeran tidak terganggu. Dan apabila sirip pada kondensor dibiarkan dalam keadaan kotor, bisa menyebabkan turunnya performa kinerja sistem kompresi uap yang dapat membuat udara yang dihasilkan menjadi kurang dingin.
Agar proses perubahan fase yang diinginkan ini dapat terjadi, maka kalor yang ada di dalam refrigeran bertekanan tinggi harus dibuang keluar dari sistem yaitu dibuang ke lingkungan sekitar. Adapun kalor ini berasal dari 2 sumber, yaitu:
1. Kalor yang diserap oleh refrigeran ketika mengalami proses evaporasi. 2. Kalor yang dihasilkan oleh kerja yang dilakukan oleh kompresor selama
terjadinya proses kompresi.
Gas refrigeran bertekanan rendah dikompresi sehingga menjadi gas refrigeran bertekanan tinggi dimana temperaturnya lebih tinggi dari
temperatur media pendingin kondensor. Media pendingin yang digunakan biasanya air, udara, atau bisa juga kombinasi keduanya.
Dengan temperatur kondensasi yang lebih tinggi dari media pendingin maka akan dengan mudah terjadi proses perpindahan kalor dari refrigeran ke media pendingin. Seperti diketahui secara umum “kalor akan mengalir dari substansi yang bertemperatur lebih tinggi ke substansi yang bertemperatur lebih rendah”. Proses perpindahan kalor di kondensor terjadi dalam tiga tahapan, yaitu :
1. Penurunan temperatur refrigeran pada proses desuperheating sampai mencapai temperatur kondensasi. Pada proses ini terjadi perpindahan kalor sensible.
2. Perubahan fase refrigeran dari fase gas jenuh menjadi fase cair jenuh. Pada proses ini terjadi perpindahan kalor latent yang dinamakan dengan proses kondensasi.
3. Pelepasan kalor dari refrigeran cair (sub-cooling) ke media pendingin. Pada proses ini terjadi perpindahan kalor sensible. Proses ini dinamakan dengan proses pendinginan lanjut.
Kapasitas kondensor adalah kemampuan kondensor untuk melepas kalor dari refrigeran (sistem) ke media pendingin. Ada empat hal yang mempengaruhi kapasitas kondensor, yaitu :
1. Material (bahan pembuat kondensor). 2. Luas area kondensor.
4. Kebersihan kondensor.
Gambar 2.19 Kondensor c. Pipa Kapiler
Pipa kapiler berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran. Fungsi utama pipa kapiler ini sangat vital karena pipa kapiler menghubungkan dua bagian tekanan yang berbeda, yaitu tekanan tinggi dan tekanan rendah. Refrigeran bertekanan tinggi sebelum melewati pipa kapiler akan diubah atau diturunkan tekanannya. Penurunan tekanan refrigeran menyebabkan terjadinya penurunan suhu. Pada bagian inilah refrigeran mencapai suhu terendah.
d. Evaporator
Evaporator berfungsi menyerap dan mengalirkan kalor dari udara dari dalam ruangan ke refrigeran. Dan wujud cair refrigeran akan berubah wujud menjadi gas setelah melewati pipa kapiler. Bisa dikatakan bahwa evaporator adalah komponen yang berfungsi untuk menukar kalor. Pada prinsipnya udara yang berada pada ruangan yang memiliki mesin siklus kompresi uap diserap oleh evaporator dan masuk melewati sirip-sirip menjadi lebih rendah dari kondisi semula.
Gambar 2.21 Evaporator e. Refrigeran
Bahan pendingin atau refrigeran pada mesin siklus kompresi uap merupakan suatu jenis zat yang mudah diubah wujudnya dari gas menjadi cair, ataupun sebaliknya. Dalam sistem siklus kompresi uap, refrigeran bekerja untuk menyerap panas dari ruangan sehingga udara yang berada pada ruangan tersebut menjadi dingin. Refrigeran bersirkulasi secara terus-menerus melewati komponen utama mesin siklus kompresi uap. Selama tidak ada kebocoran pada sistem, jumlah
refrigeran yang bersirkulasi tidak akan berkurang. Refrigeran yang digunakan dalam pengambilan data adalah refrigeran dengan tipe R410A.
Syarat-syarat untuk kriteria refrigeran yang digunakan pada mesin siklus kompresi uap adalah :
1. Tidak beracun.
2. Tidak dapat terbakar atau meledak sendiri bila bercampur dengan udara. 3. Bisa menjadi pelumas.
4. Tidak menyebabkan korosi terhadap logam yang dipakai pada sistem pendingin.
5. Mempunyai titik didih yang rendah.
Tanda-tanda jika sebuah mesin siklus kompresi uap kekurangan refrigeran (under charged) adalah sebagai berikut:
1. Tekanan pada sisi tekanan tinggi (kondensor) lebih rendah. 2. Tekanan pada sisi tekanan rendah (evaporator) lebih rendah. 3. Pada pipa masuk menuju ke evaporator terjadi bunga es. 4. Pendinginan yang kurang baik.
Tanda-tanda jika mesin siklus kompresi uap kelebihan refrigeran (over charged) yaitu :
1. Tekanan pada sisi tekanan tinggi (kondensor) lebih tinggi 2. Tekanan pada sisi tekanan rendah (evaporator) lebih tinggi. 3. Kompresor bersuara lebih keras.
Gambar 2.22 Refrigeran 2.1.3.2.2 Komponen Pendukung
Komponen pendukung adalah komponen yang apabila tidak terpenuhi maka sistem masih dapat bekerja, karena fungsi dari komponen ini hanyalah sebagai pelengkap agar sistem dapat bekerja lebih optimal. Alat pendukung dapat berfungsi sebagai alat kontrol ataupun alat pengukur. Jadi untuk dapat menghasilkan kerja sistem yang seimbang dengan efisiensi yang tinggi diperlukan adanya komponen pendukung ini.
Komponen pendukung dari mesin siklus kompresi uap adalah sebagai berikut: (a) Filter, (b) Low Pressure Gauge, (c) High Pressure Gauge, (d) Kipas. Berikut adalah penjelasannya:
a. Filter
Filter atau bisa juga disebut strainer adalah komponen yang berguna untuk menyaring kotoran yang ikut terbawa oleh refrigeran di dalam sistem siklus kompresi uap. Jika filter sampai rusak maka kotoran yang masuk dan lolos dari filter akan menyumbat pipa kapiler, dengan tersumbatnya pipa kapiler maka dapat menyebabkan siklus refrigeran terganggu.
Gambar 2.23 Filter b. Low Pressure Gauge
Low Pressure Gauge berfungsi sebagai pengukur tekanan refrigeran saat refrigeran masuk ke kompresor pada saat sistem sedang bekerja. Pada umumnya low pressure gauge memiliki warna biru tetapi pada mesin kami menggunakan warna merah. Tekanan yang terukur adalah tekanan kerja evaporator atau tekanan rendah dari mesin siklus kompresi uap.
Gambar 2.24 Low pressure gauge c. High Pressure Gauge
High Pressure Gauge berfungsi sebagai pengukur tekanan refrigeran saat refrigeran keluar dari kompresor pada saat sistem sedang bekerja. Pada umumnya high pressure gauge memiliki warna merah. Tekanan yang terukur adalah
tekanan kerja kondensor atau tekanan tinggi dari mesin siklus kompresi uap.
Gambar 2.25 High pressure gauge d. Kipas
Kipas digunakan untuk mengalirkan udara dari luar ruangan ke dalam ruangan dan berfungsi untuk memadatkan udara. Pemadatan udara dapat terjadi jika terjadi hambatan pada aliran udara. Pemadatan udara ini bertujuan untuk menambah kandungan uap air dalam udara. Untuk proses pemadatan udara ini digunakan dua buah kipas angin. Kipas angin diposisikan pada kecepatan yang paling tinggi.