DAFTAR ISI KATA PENGANTAR

DAFTAR ISI

Halaman

KATA PENGANTAR ii

DAFTAR ISI iii

DAFTAR GAMBAR x

DAFTAR TABEL xiv

DAFTAR LAMPIRAN xv

BAB I DASAR-DASAR REFRIGERASI DAN TATA UDARA 1

A. Kalor 1

B. Zat (Benda) 4

C. Gaya (Force) 5

D. Tekanan 5

1. Tekanan Atmosfir 5

2. Tekanan Manometer (Pengukuran) 6

3. Tekanan Absolut 6

4. Hubungan Suhu dan Tekanan 7

E. Kerja (Work) 7

F. Daya 8

G. Hukum konservasi energi 8

H. Jumlah panas 8

I. Panas jenis 9

J. Humidity (Kelembaban) 9

K. Hubungan temperatur-volume pada tekanan konstan 10

L. Hukum Charles untuk proses tekanan konstan 11

M. Hubungan tekanan-volume pada temperatur konstan 12 N. Hubungan tekanan-temperatur pada volume konstan 13

O. Hukum Charles untuk proses volume konstan 14

P. Hukum Gas Umum 15

Q. Gas ideal atau gas sempurna 16

R. Proses-proses untuk gas ideal 16

1. Proses volume konstan 17

2. Proses tekanan konstan 18

3. Proses temperatur konstan 18

4. Proses adiabatik 18

5. Proses politropik 20

6. Hubungan PVT selama proses adiabatik 21

S. Titik didih 21

T. Temperatur jenuh 22

U. Uap Jenuh 22

V. Uap panas lanjut dan Cairan dingin lanjut 23

W. Pengaruh tekanan pada temperatur jenuh 24

BAB II KOMPONEN UTAMA REFRIGERASI DAN TATA UDARA 27

A. Kompresor 27

1. Jenis kompresor berdasarkan letak motornya 27

a. Kompresor open type 27

b. Kompresor semi hermetic 29

c. Kompresor hermetic 30

2. Jenis kompresor berdasarkan cara kerjanya 30

a. Kompresor Reciprocating (Torak) 30

b. Kompresor rotary centrifugal 31

c. Kompresor helical-rotary screw 33

d. Kompresor scroll 34

B. Kondensor 35

1. Air Cooled Condenser 36

a. Remote condenser 37

b. Condensing unit 38

2. Water Cooled Condenser 39

a. Shell and Tubes Condenser 40

b. Shell and Coil Condenser 41

c. Tubes in Tube Condenser 41

C. Evaporator 44

1. Jenis evaporator berdasarkan konstruksinya 44

a. Bare tube evaporator 44

b. Finned tube evaporator 44

c. Plate surface evaporator 45

2. Jenis evaporator berdasarkan metoda pemasokan refrigerannya 45

a. Dry expansion evaporator 45

b. Flooded evaporator 46

3. Jenis evaporator berdasarkan sirkulasi udaranya 47

a. Natural convection evaporator 47

b. Forced convection evaporator 47

4. Jenis evaporator berdasarkan fluida yang didinginkan 48

a. Air cooling evaporator 48

b. Liquid chilling evaporator 48

1) Double pipe cooler (tube in tube cooler) 48 2) Baudelot cooler (falling film surface) 49

3) Shell and coil evaporator 49

4) Shell and tube evaporator 49

5. Jenis evaporator berdasarkan sistem kontak refrigerannya 50

a. Direct system 50

b. Indirect system 50

D. Alat ekspansi 50

1. Keran ekspansi yang diputar dengan tangan (manual) 51

2. Keran pelampung sisi tekanan rendah 52

3. Keran pelampung sisi tekanan tinggi 53

4. Keran ekspansi otomatis 54

5. Keran ekspansi thermotatis 55

6. Pipa kapiler 56

BAB III REFRIGERAN DAN MINYAK PELUMAS 57

A. Definisi Refrigeran 57

B. Jenis-jenis Refrigeran 59

1. Refrigerant R-11, CC13F, Trichloro Monofluora Methane 59 2. Refrigerant R-12, CL2F2 Dichloro Difluoro Methane 59

3. Refrigerant R-22, CHCLF2 Chloro Difluoro Methane 61 4. Refrigerant R-113, C2Cl2F3, Trichloro Trifluoro Ethane 62 5. Refrigerant R-114 C2Cl2F4, Dichloro Tetrafluoro Ethane 62 6. Refrigerant R-500, CCL2F2/CH3-CHF2 Azeotrope 63 7. Refrigerant R-502, ChCLF2/CClF2-CF3 Azeotrope 64 8. Amonia R-717. NH3 65 9. Carbon Dioxide, R-744, CO2 66 10. Sulfur Dioxide, R-764, SO2 67 11. Methylchloride, R-40, CH3CL 67 C. Minyak Pelumas 68

D. Kekentalan (Viscosity) Minyak Pelumas 69

BAB IV SISTEM KOMPRESI UAP 71

A. Siklus kompresi uap 71

B. Model siklus kompresi uap 72

C. Diagram tekanan-entalpi 73 D. Proses pendinginan 75 1. Proses ekspansi 76 2. Proses evaporasi 77 3. Proses kompresi 77 4. Proses kondensasi 77

E. Pengaruh superheating refrigeran uap pada siklus refrigerasi 78 F. Pengaruh subcooling refrigerant cair pada siklus refrigerasi 80

BAB V PSYCHROMETRIC 83

A. Definisi Psychrometric 83

B. Letak Garis dan Skala Pada Grafik 85

C. Hubungan antara Bagian-bagian Psychrometric 87

D. Penggunaan Praktis Kandungan Uap Air (Humidity) 96

1. Pengkondisian Udara Di Musim Dingin 96

2. Pengkondisian Udara Di Musin Panas 98

3. Kondensasi atau Pengembunan Di Musim Dingin 99 E. Aplikasi Term Pengembunan/Kondensasi Secara Praktis 100

BAB VI ESTIMASI BEBAN PENDINGINAN 103

A. Macam-macam beban pendinginan 103

B. Waktu operasi (equipment running time) 103

C. Perhitungan beban pendinginan 105

1. Beban panas dari dinding (the wall gain load) 105 2. Beban panas dari pertukaran udara (the air change load) 105

3. Beban panas dari produk 106

4. Beban panas dari alat-alat (beban tambahan) 107 D. Faktor perpindahan panas melalui dinding (wall gain load) 107 E. Menentukan harga faktor U (determination of the U faktor) 108 F. Perbedaan temperatur diantara dinding ruangan pendingin 111 G. Perbedaan temperatur diantara lantai dan langit-langit 111

H. Pengaruh radiasi matahari 112

I. Perhitungan beban panas dari dinding 112

J. Perhitungan beban panas dari udara 115

K. Perhitungan beban panas dari produk 117

L. Faktor pendinginan mula (chilling rate faktor) 119

M. Panas respirasi 120

N. Beban panas dari pembungkus produk 121

O. Perhitungan beban tambahan (miscellaneous load) 121 P. Penggunaan faktor keselamatan (safety faktor) 121 Q. Cara pendek untuk menghitung beban pendinginan 122

BAB VII SISTEM AIR CONDITIONING 123

A. Gambaran umum Air Conditioning 123

B. Jenis-jenis Air Conditioning 124

1. AC Window 124

2. AC Mini split 124

3. AC Split Duct 125

4. VRV System 126

C. Prinsip Kerja Air Conditioning 127

1. Siklus Aliran Refrigeran 127

2. Siklus Aliran Udara 129

D. Precision Air Conditioning (PAC) 129 1. Keakuratan pengontrolan temperatur dan kelembaban ruangan 130

2. Kualitas udara yang disirkulasikan 130

3. Jam operasi unit 131

E. Fungsi Precision Air Conditioning 131

F. Jenis-jenis PAC 132

1. Jenis PAC berdasarkan sistem kerjanya 132

a. DX (Direct Expansion) 132

b. Chilled Water 134

c. Dual Cooling System 134

2. Jenis PAC berdasarkan arah alirannya 135

a. Up flow 135

b. Down flow 135

G. Prinsip kerja Precision Air Conditioning 135

H. Gambaran Umum AC Sentral 135

1. Chiller 137

2. Jenis – jenis Chiller 137

a. Air cooled Chiller 137

b. Water cooled Chiller 138

c. Absorption Chiller 139

3. Air Handling Unit (AHU) 140

4. Cooling Tower 140

BAB VIII PERALATAN KERJA REFRIGERASI DAN TATA UDARA 142

A. Manifold Gauge 142 B. Pompa Vakum 143 C. Leak Detector 144 D. Thermometer 145 E. Multitester 145 F. Tang ampere 146 G. Kapasitor Tester 147

H. Mesin 3R (Recovery, Recycle dan Recharging) 148

I. Cutting Copper Tubing 148

K. Swaging Copper Tubing 149

L. Bending Copper Tubing 150

M. Brazing Copper Tubing 150

N. Dental Mirror 151

O. Alat Pembuntu pipa (Pinch-Off tool) 151

1. Pembuntu pipa jenis Vise-Grip 151

2. Pembuntu pipa jenis plat (Imperial) 152

3. Pembuntu pipa jenis ragum (Robin air) 152

P. Katup Servis (Service Valve) 153

DAFTAR PUSTAKA 154

GLOSSARY 155

LAMPIRAN 159

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1.1 Skala temperature 1

Gambar 1.2 Proses perpindahan kalor 2

Gambar 1.3 Proses penambahan kalor 2

Gambar 1.4 Nilai Kalor sensibel dan laten 3

Gambar 1.5 Perubahan wujud zat dari cair ke gas 4

Gambar 1.7 Tekanan atmosfir 6

Gambar 1.8 Skala pengukuran tekanan atmosfir dan manometer 6

Gambar 1.9 Skala pengukuran tekanan absolut 7

Gambar 1.10 Kandungan uap air relativ 10

Gambar 1.11 Proses tekanan konstan 11

Gambar 1.12 Proses temperatur konstan 12

Gambar 1.13 Proses volume konstan 13

Gambar 1.14 Hubungan tekanan-volume pada proses adiabatik 19 Gambar 1.15 Hubungan tekanan-volume pada proses politropik 20

Gambar 1.16 Uap jenuh (saturated vapor) 22

Gambar 1.17 Uap panas lanjut (superheated vapor) 23

Gambar 1.18 Grafik hubungan tekanan dan temperatur uap jenuh air 24 Gambar 1.19 Pengaruh tekanan pada temperatur jenuh cairan 25

Gambar 2.1 Kompresor Open-Type 28

Gambar 2.2 Kompresor Semi hermetic 29

Gambar 2.3. Hermetic-Type Compressor 30

Gambar 2.4 Kompresor resiprocating 31

Gambar 2.5 Rotary-Centrifugal Compressor 31

Gambar 2.6 Impeller blade, passage, diffuser passage dan volute 32

Gambar 2.7 Multistage Centrifugal Compressor 32

Gambar 2.8 Kompresor twin screw dan single screw 33

Gambar 2.10 Kompresor Scroll 35

Gambar 2.11 Air Cooled Condenser 36

Gambar 2.12 Jenis remote air cooled condenser 38

Gambar 2.13 Condensing unit. 38

Gambar 2.14 Water Cooled Condenser 39

Gambar 2.15 Shell and Tubes Condenser 40

Gambar 2.16 Shell and Coil Condenser 41

Gambar 2.17 Tubes and Tube Condenser 41

Gambar 2.18 Evaporative condenser 42

Gambar 2.19 Bare tube evaporator 44

Gambar 2.20 Finned tube evaporator 45

Gambar 2.21 Plate surface evaporator 45

Gambar 2.22 Dry expansion evaporator 46

Gambar 2.23 Flooded evaporator 46

Gambar 2.24 Natural convection evaporator 47

Gambar 2.25 Forced convection evaporator 47

Gambar 2.26 Tube in tube evaporator 48

Gambar 2.27 Baudelot cooler 49

Gambar 2.28 Shell coil evaporator 49

Gambar 2.29 Shell and tube evaporator 50

Gambar 2.30 keran ekspansi yang diputar dengan tangan 51 Gambar 2.31 keran pelampung sisi tekanan rendah pada evaporator banjir 52

Gambar 2.32 Keran pelampung sisi tekanan tinggi 53

Gambar 2.33 Keran ekspansi otomatis 54

Gambar 2.34 Keran ekspansi thermostatis, Sporlan tipe G 55 Gambar 4.1 Siklus diagram sistem refrigerasi kompresi uap sederhana 71

Gambar 4.2 Model siklus kompresi uap 72

Gambar 4.3 Sketsa diagram tekanan-entalpi 74

Gambar 4.4 Sketsa Ph diagram 75

Gambar 4.5 Diagram Ph untuk siklus refrigerasi pada temperatur 75 penguapan 200F dan temperatur kondensasi 1000F

Gambar 4.6 Diagram alir dari siklus refrigerasi sederhana 76

Gambar 4.7 Siklus diagram aliran superheated 78

Gambar 4.8 Ph diagram untuk perbandingan siklus satarusi dengan 79 siklus superheated

Gambar 4.9 Ph diagram untuk perbandingan siklus satarusi dengan 80 siklus subcooled

Gambar 5.1 Grafik psychrometric 83

Gambar 5.2 Ilustrasi Grafik psychrometric 86

Gambar 5.3 Garis temperatur kering dan basah 86

Gambar 5.4 Garis temperatur kondensasi dan kanduangan uap air relatif 87

Gambar 5.5 Garis tetes uap air (grains of moisture) 87

Gambar 5.6 Cara menentukan kandungan uap air relatif (RH) 88

Gambar 5.7 Cara menentukan temperatur basah 89

Gambar 5.8 Cara menentukan temperatur kering 90

Gambar 5.9 Cara menentukan temperatur pengembunan kesatu 91 Gambar 5.10 Cara menentukan temperatur pengembunan kedua 92 Gambar 5.11 Cara menentukan temperatur pengembunan ketiga 93

Gambar 5.12 Cara menentukan jumlah tetes air 94

Gambar 5.13 Cara menentukan jumlah tetes air per ft3 udara 95 Gambar 5.14 Cara menentukan kondisi nyaman di musim dingin 97 Gambar 5.15 Cara menentukan kondisi nyaman di musim panas 98 Gambar 5.15 Cara menentukan temperatur pengembunan di musim dingin 100

Gambar 5.16 Cara menentukan temperatur pengembunan 101

pada permukaan saluran udara (duct)

Gambar 6-1 blok beton 109

Gambar 6.2 Denah took 113

Gambar 7.1 Skema sistem air conditioning 123

Gambar 7.2. AC windows 124

Gambar 7.3 AC Split 125

Gambar 7.4 AC Split Duct 125

Gambar 7.5 VRV system 126

Gambar 7.6 siklus air conditioning 128

Gambar 7.7 siklus aliran udara 129

Gambar 7.8 Tampilan Precision Air Conditioning (PAC) 129

Gambar 7.9 PAC tipe Air cooled system 132

Gambar 7.11 PAC tipe Glycool system 133

Gambar 7.12 PAC tipe Chilled water system 134

Gambar 7.13 Dual cooling system 134

Gambar 7.14 Arah Aliran udara PAC 135

Gambar 7.15 AC Sentral 136

Gambar 7.16 Chiller 137

Gambar 7.16 Air Coold Chiller 138

Gambar 7.17 Water coold chiller 138

Gambar 7.18 Absoption Chiller 139

Gambar 7.19 Air Handling Unit 140

Gambar 7.19 Cooling Tower 141

Gambar 7.20 Natural draft 141

Gambar 7.21 Force Draft 141

Gambar 8.1 Manifold gauge 142

Gambar 8.2 Pompa vakum 143

Gambar 8.3 Elektronik Leak Detector 144

Gambar 8.4 Thermometer 145

Gambar 8.5 Multitester 145

Gambar 8.5 Tang ampere 146

Gambar 8.6 Capasitor Tester 147

Gambar 8.7 Mesin 3R 148

Gambar 8.8 Tubing Cutter 148

Gambar 8.9 Flaring Tools 149

Gambar 8.10 Swaging Tools 149

Gambar 8.11 Bending 150

Gambar 8.12 Brazzing Tools 151

Gambar 8.13 Dental Mirror 151

Gambar 8.14 Pembuntu pipa jenis vise grip 152

Gambar 8.15 Pembuntu pipa jenis plat 152

Gambar 8.16 Pembuntu pipa jenis ragum 152

Gambar 8.17 Katup servis 153

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 2.1 Kelebihan dan kekurangan kompresor open type 28 Tabel 2.2 Kelebihan dan kekurangan kompresor semi hermetic 29 Tabel 2.3 Kelebihan dan kekurangan kompresor hermetic 30

Tabel 2.4 Patokan penentuan suhu kondensasi 43

Tabel 3.1 Beberapa Merk dagang refrigeran 58

Tabel 3.2 Warna tabung Refrigeran 58

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman Lampiran 1 Tabel 6.1 Heat transfer coefficient (U) for cold storage rooms 159 Lampiran 2 Tabel 6.2 Heat transfer coefficient (U) for cold storage rooms 160 Lampiran 3 Tabel 6.3 Heat transfer coefficient (U) for cold storage rooms 161 Lampiran 4 Tabel 6.4 Thermal conductivity of materials used in cold storage 162

Rooms

Lampiran 5 Tabel 6.5 Faktor U untuk kaca atau gelas dan Tabel 6.5A Surface 163 Conductance (f) for building structures

Lampiran 6 Tabel 6.6 Refrigerations design ambient temperature guide 164

Lampiran 7 Tabel 6.7 Allowance for solar radiation 170

Lampiran 8 Tabel 6.8A Btu/ft3 of air removed in cooling to storage conditions 171 above 300F dan Tabel 6.8B Btu/ft3 of air removed in cooling to

storage conditions below 300F

Lampiran 9 Tabel 6.9A Average air changes per 24 hours for storage rooms 172 above 320F due to door opening and infiltration dan Tabel 6.9B

Average air changes per 24 hours for storage rooms below 320F due to door opening and infiltration

Lampiran 10 Tabel 6.10 Design data for fruit storage 173 Lampiran 11 Tabel 6.11 Design data for vegetable storage 175

Lampiran 12 Tabel 6.12 Design data for meat storage 177

Lampiran 13 Tabel 6.13 Design data for miscellaneous storage 179 Lampiran 14 Tabel 6.14 Reaction heat from fruits and vegetables 181 Lampiran 15 Tabel 6.15 Heat equivalent of electric motors 182

Lampiran 16 Tabel 6.16 Heat equivalent of occupancy 183

Lampiran 17 Tabel 6.17 Usages heat gain, Btu/24 Hr for one cubic feet 184 interior capacity

Lampiran 18 Tabel 6.18 Wall heat gain 185

BAB I

DASAR-DASAR REFRIGERASI DAN TATA UDARA

A. Kalor

Kalor adalah salah satu bentuk energi yang tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan. Kalor dapat diubah bentuknya menjadi energi lain. Kalor adalah energi yang berpindah jika terdapat perbedaan temperatur. Kalor akan mengalir dari benda yang bertemperatur tinggi ke benda yang bertemperatur rendah. Kejadian ini akan terus berlangsung sampai diperoleh keseimbangan temperatur (termal).

Gambar 1.1 Skala temperatur

Sumber : http://www.nc-climate.ncsu.edu/edu/k12/.Temperature

Temperatur adalah tingkatan atau derajat panas atau dingin dari suatu benda yang umumnya diukur dalam satuan derajat Fahrenheit (0F) atau Celcius (0C), seperti ditunjukkan oleh Gambar 1.1. Jika kalor ditambahkan pada suatu benda maka temperatur benda itu akan naik. Begitu pula sebaliknya jika kalor dikurangi/dipindahkan dari suatu benda maka temperatur benda itu akan turun atau menjadi rendah. Temperatur rendah itulah yang disebut dingin.

Gambar 1.2 Proses perpindahan kalor Sumber: https://www.educate-sustainability.eu

Sebagaimana ditunjukkan oleh Gambar 1.2, proses perpindahan kalor pada suatu zat terjadi dengan tiga cara yaitu konduksi, konveksi dan radiasi. Perpindahan kalor secara konduksi adalah perpindahan kalor melalui suatu zat yang sama tanpa disertai perpindahan bagian-bagian dari zat itu. Contoh: besi yang dipanaskan. Konveksi adalah perpindahan kalor melalui media gas atau cairan, sebagai contoh udara di dalam lemari es dan air yang dipanaskan di dalam cerek. Radiasi adalah perpindahan kalor dari suatu bagian yang yang lebih tinggi suhunya ke bagian lain yang lebih rendah suhunya tanpa melalui zat perantara, contohnya: cahaya matahari, panas lampu dan tungku api. Perpindahan kalor secara radiasi hanya dapat terjadi melalui gas, benda yang transparan, dan ruang yang hampa udara (vacum).

Pada sistem refrigerasi dan air conditioning, satuan energi kalor dinyatakan dalam British Thermal Unit (BTU). BTU adalah sejumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan temperatur 1 pon air sebesar 10F. Air digunakan sebagai standar untuk menghitung jumlah kalor. Pada gambar 1.3 ditunjukkan ilustrasi dari proses penambahan kalor pada air.

Gambar 1.3 Proses penambahan kalor 2

Pada penggunaannya dikenal dua istilah kalor yaitu kalor sensibel dan kalor laten. Kalor sensibel adalah kalor yang dapat diukur, kalor yang menyebabkan terjadinya kenaikkan/penurunan temperatur. Kalor laten adalah kalor yang diperlukan untuk merubah phasa benda, mulai dari titik lelehnya atau titik didihnya atau titik bekunya sampai benda itu berubah phasa secara sempurna, tetapi temperaturnya tetap. Kalor laten yang diperlukan untuk merubah phasa padat ke cair disebut kalor laten fusi (latent heat of fusion). Kalor laten yang diperlukan untuk merubah phasa cair ke padat disebut kalor laten pembekuan (latent heat of freezing). Kalor laten yang diperlukan untuk merubah phasa cair ke gas (uap) disebut kalor laten penguapan (latent heat of vaporization) dan kalor laten yang diperlukan untuk merubah phasa gas ke cair disebut kalor laten pengembunan (latent heat of condensation). Besaran nilai kalor laten dan sensible dari air untuk berubah wujud dan temperaturnya ditunjukkan oleh Gambar 1.4.

Gambar 1.4 Nilai Kalor sensibel dan laten

B. Zat (Benda)

Wujud (phasa) benda yang ada dipermukaan bumi terdiri atas tiga keadaan yaitu padat, cair dan gas. Diantara ketiganya itu terdapat perbedaan sebagai berikut: (1) benda dalam keadaan padat memiliki bentuk dan isi yang tetap karena molekul-molekulnya saling merapat satu sama lain. (2) benda dalam keadaan cair isinya tetap dan bentuknya berubah-ubah menyesuaikan dengan tempatnya. (3) benda dalam keadaan gas bentuk dan isinya selalu berubah-ubah. Walaupun ketiga benda tersebut memiliki phasa yang berbeda-beda, tetapi salah satu phasa benda itu bisa berubah ke phasa benda yang lainnya. Sebagai contoh pada Gambar 1.5 Proses perubahan phasa suatu benda, dimana air (cair) dapat berubah menjadi uap (gas) yang bergantung pada temperatur dan tekanan disekitarnya. Beberapa proses perubahan phasa benda adalah sebagai berikut :

1. Membeku, yaitu perubahan dari cair ke padat 2. Mencair, yaitu perubahan dari padat ke cair 3. Menguap, yaitu perubahan dari cair ke gas (uap) 4. Mengembun, yaitu perubahan dari uap ke cair

5. Menyublim, yaitu perubahan dari padat ke uap tanpa melalui proses perubahan ke cair.

6. Mengendap (deposition) yaitu perubahan dari gas ke padat tanpa melalui proses perubahan ke cair.

Gambar 1.5 Perubahan wujud zat dari cair ke gas

Sumber: http://www.chemistry.wustl.edu/~edudev/LabTutorials/Thermochem

Pada sistem refrigerasi dan tata udara proses perubahan phasa benda sangat berperan besar, secara khusus dilakukan oleh refrigeran. Refrigeran adalah bahan pendingin

berupa fluida yang digunakan untuk menyerap kalor melalui perubahan phasa cair ke gas (menguap) dan membuang kalor melalui perubahan phasa gas ke cair (mengembun).

C. Gaya (Force)

Gaya didefinisikan sebuah dorongan atau tarikan. Sesuatu yang cenderung mendorong benda untuk melakukan suatu gerakan atau untuk membantu gerakan benda untuk berhenti, atau untuk mengubah arah gerakan. Gaya juga dapat merubah ukuran atau bentuk sebuah benda. Benda tersebut dapat berupa belitan, belokan, rentangan, yang ditekan atau yang lainnya yang berubah bentuk oleh gerakan akibat sebuah gaya. Gaya lebih dikenal sebagai berat (weight). Berat suatu benda dapat diukur dengan gaya yang didesakan pada benda oleh tarikan gravitasi bumi (Gambar 1.7). Ada banyak gaya selain gaya gravitasi, semua gaya diukur dengan satua berat. Namun demikian, kebanyakan gaya diberi satuan dalam pound (lb) dan satuan lain juga dapat digunakan.

D. Tekanan

Cara memahami air conditioning terlebih dahulu harus memahami tekanan. Tekanan adalah gaya per satuan luas. Semua benda padat, cair dan gas mempunyai tekanan. Benda padat memberikan tekanan kepada benda lain yang menunjangnya. Misalnya kaki lemari es memberikan tekanan kepada lantai. Cairan di dalam bejana memberikan tekanan kepada dinding dan alas bejana itu. Gas di dalam tabung memberikan tekanan kepada tabung. Tekanan gas di dalam tabung dipengaruhi oleh suhu dan jumlah gasnya. Kerja suatu AC sebagian besar tergantung dari perbedaan tekanan di dalam sistem. Kita harus mengerti arti macam-macam tekanan yang berhubungan dengan air conditioning. Tekanan tersebut ada tiga macam yaitu tekanan atmosfir, tekanan manometer (pengukuran) dan tekanan absolut (mutlak).

1. Tekanan Atmosfir

Bumi kita diselimuti udara (21% oksigen, 78% nitrogen dan 1% unsur lain) yang disebut atmosfir, yang tebalnya diperkirakan lebih dari 600 mil (965,6 km) diukur dari permukaan bumi. Udara itu mempunyai berat dan berat itulah yang dikenal sebagai tekanan atmosfir. Besarnya tekanan atmosfir diukur mulai dari permukaan air laut, besarnya kira-kira 14,7 psi, seperti ditunjukkan oleh Gambar 1.7.

Gambar 1.7 Tekanan atmosfir

Sumber : http://hendrix2.uoregon.edu/~imamura/102/section2/chapter14.html

2. Tekanan Manometer (Pengukuran)

Manometer adalah alat untuk mengukur tekanan uap air dalam ketel atau tekanan gas dalam suatu tabung. Tekanan yang ditunjukkan oleh jarum manometer disebut tekanan manometer (pengukuran). Sebagai standar tekanan manometer, tekanan atmosfir pada permukaan air laut diambil sebagi 0, dengan satuan psig atau kg/cm2. jadi pada permukaan air laut tekanan atmosfir 14,7 psi = 0 psig tekanan manometer, sebagaimana ditunjukkan oleh Gambar 1.8.

Gambar 1.8 Skala pengukuran tekanan atmosfir dan manometer

3. Tekanan Absolut

Tekanan absolut adalah tekanan yang sesungguhnya. Jumlah tekanan manometer dan tekanan atmosfir pada setiap saat disebut tekanan absolut. Titik nol (0) pada tekanan

absolut adalah vakum 100% atau tidak ada tekanan sama sekali = 0 psia. Pada Gambar 1.9 ditunjukkan skala pengukuran tekanan absolut, dimana tekanan 1 atmosfir pada tekanan absolut adalah 14,7 psia. Tekanan absolut = tekanan manometer + tekanan atmosfir.

Gambar 1.9 Skala pengukuran tekanan absolut

4. Hubungan Suhu dan Tekanan

Umumnya benda-benda dalam wujud padat, cair dan gas jika dikalori gerak moleku-molekulnya menjadi lebih kuat dan volumenya mengembang. Jika mengembangnya dibatasi, akan timbul gaya yang besar dari benda dalam usahanya untuk mengembang. Makin besar kalor yang diberikan, makin besar tekanan yang ditimbulkan. Tekanan tersebut dapat diukur denagn manometer. Makin rendah tekanan pada permukaan cairan, maikn rendah titik didih cairan itu. Hal ini pun berlaku untuk bahan pendingin di dalam evaporator. Makin rendah tekanan di atas permukaan bahan pendingin, makin rendah titik didihnya sehingga suhu evaporator juga menjadi makin rendah.

E. Kerja (Work)

Kerja sesuatu yang dilakukan ketika gaya bekerja pada benda yang bergerak sejauh benda itu. Jumlah kerja yang dilakukan adalah gaya yang dihasilkan dan sejauh jarak, dimana gaya bekerja. Hubungan tersebut ditunjukkan oleh persamaan 1-1.

W : Kerja yang dilakukan

F : Gaya

I : Jarak sejauh gaya yang bekerja

Kerja yang dilakukan selalu dinyatakan dalam bentuk satuan yang sama dengan yang digunakan untuk menyatakan besarnya gaya dan jarak. Untuk jarak, jika gaya dinyatakan dalam pound (lb) dan jarak dinyatakan dalam feet (ft), kerja yang dilakukan dnyatakan dalam foot-pound (ft-lb). Foot-pound satuan yang sering digunakan untuk mengukur kerja.

F. Daya

Daya adalah jumlah kerja yang dilakukan. Daya adalah kerja yang dilakukan yang didapat dari waktu yang dibutuhkan untuk melakukan kerja. Satuan daya adalah tenaga kuda (Horsepower, Hp). Satu tenaga kuda didefinisikan daya yang diperlukan untuk melakukan kerja sejumlah 33.000 ft-lb per menit atau 33.000/60 sama dengan 550 ft-lb per detik. Daya yang dibutuhkan dalam tenaga kuda dapat ditentukan dengan persamaan 1-2. Hp = W (1-2) 33.000xt dimana : Hp : Tenaga kuda

W : Kerja yang dilakukan (foot-pound) t : Waktu (menit)

G. Hukum konservasi energi

Hukum pertama termodinamika menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan, tapi dapat diubah bentuknya menjadi bentuk energi lain. Hukum kedua termodinamika menyatakan bahwa perpindahan energi panas berlangsung jika terdapat perbedaan-perbedaan temperatur. Panas itu akan mengalir dari benda bertemperatur tinggi ke benda bertemperatur rendah, kejadian ini akan berlangsung sampai dicapai keseimbangan temperatur.

H. Jumlah panas

Ukuran jumlah panas dinyatakan dalam British thermal unit (Btu). Air digunakan sebagai standar untuk menghitung jumlah panas, karena untuk menaikkan 8

temperatur 10 F untuk tiap 1 lb air diperlukan panas 1 Btu (pada permukaan air laut). Dua Btu artinya menaikkan temperatur air sebanyak 1 lb untuk 20 F atau menaikkan temperatur air sebanyak 2 lb sebesar 10 F. Oleh karenanya untuk menghitung jumlah panas yang dibutuhkan/dibuang digunakan persamaan1-3.

Btu = W x t (1-3) Di mana:

W : jumlah air (lb)

t : perbedaan temperatur (0F)

I. Panas jenis

Panas jenis suatu benda artinya jumlah panas yang diperlukan benda itu agar temperaturnya naik 10 F. Panas jenis air adalah 1, untuk mendapatkan panas jenis benda lain panas jenis air dijadikan sebagai pembanding. Harga panas jenis benda tentu saja tergantung pada perubahan temperaturnya. Berdasarkan hal itu maka jumlah panas yang diberikan/dibuang dari suatu benda dapat dihitung dari persamaan1-4.

Btu = W x c x t (1-4)

Di mana c : panas jenis benda.

Panas jenis benda akan berubah jika fase benda itu berubah. Air adalah salah satu contoh yang baik dimana kita dapat lihat perubahan panas jenisnya pada fase yang lain. Air pada fase cair panas jenisnya 1, tetapi pada fase gas dan padat nilai panas jenisnya hampir 0,5. udara bila dipanaskan dan bergerak bebas pada tekanan tetap panas jenisnya 0,24. uap refrigeran R-12 pada tekanan konstan dan temperatur 700 F mempunyai panas jenis 0,148, padahal pada temperatur 860 F adalah 0,24. untuk menghitung jumlah perpindahan panas yang terjadi pada kombinasi beberapa benda digunakan persamaan1-5.

Btu = (W₁ x c₁ x t₁) + (W₂ x c₂ x t₂) + (W₃ x c₃ x t₃) + ... (1-5)

J. Humidity (Kelembaban)

Tetes air di udara diukur dengan istilah (terminologi) humidity (kelembaban) atau kandungan uap air di udara. Sebagai contoh pada Gambar 1.10, kandungan uap air relativ (relativ humidity) 50% artinya udara itu mengandung tetes air sebanyak 50% dibanding jumlah total yang mampu dikandungnya secara maksimal berdasarkan temperatur yang diberikannya. Kandungan uap air relativ yang rendah memungkinkan

tubuh kita untuk mengeluarkan kalor dengan cara penguapan (evaporasi). Karena kelembaban yang rendah berarti udara itu cenderung kering, sehingga ia dapat dengan mudah menyerap uap air. Jika kandungan uap air relativ itu tinggi, maka akan berakibat sebaliknya. Proses penguapan akan berjalan lambat pada kondisi lembab,sehingga kecepatan pengeluaran kalor dari tubuh melalui proses penguapan akan menurun sampai akhirnya berhenti. Kondisi nyaman yang dapat diterima oleh tubuh manusia berada pada kisaran temperatur 720 – 800 F (22,20 – 26,60 C) dan 45% - 50% kelembaban relativ.

a 4 tetes/ft3

T ruang 70 F

b 8 tetes/ft3

T ruang 70 F

Gambar 1.10 Kandungan uap air relativ. a) RH 50% dan b) RH 100%

K. Hubungan temperatur-volume pada tekanan konstan

Jika gas dipanaskan di bawah satu kondisi dimana tekanan dijaga agar tetap, maka volume akan meningkat 1/492 dari volume semula pada temperatur 32 0F untuk setiap peningkatan temperatur 1 0F. Demikian juga, jika suatu gas didinginkan pada tekanan konstan, maka volume akan menurun 1/492 dari volume semula pada temperatur 32 0F untuk setiap penurunan temperatur 1 0F. Supaya penggambaran perubahan kondisi pada tekanan konstan lebih baik, diasumsikan bahwa gas disimpan dalam silinder dilengkapi dengan alat yang benar-benar pas, seperti ditunjukkan Gambar 1.11a. Tekanan gas adalah tekanan yang dihasilkan oleh berat piston dan oleh berat atmosfir pada bagian atas piston. Karena piston bebas bergerak ke atas dan ke bawah dalam silinder, maka gas dapat mengembang atau mengkerut, yaitu mengubah volume dengan cara temperatur gas tetap konstan. Pada waktu gas dipanaskan, temperatur dan volume meningkat dan piston bergerak naik dalam silinder. Pada waktu gas didinginkan, temperatur dan volume menurun dan piston bergerak turun dalam

silinder. Pada kasus lain, tekanan gas tetap sama atau berubah selama proses pemanasan atau pendinginan.

Gambar 1.11 Proses tekanan konstan. (a) Gas di dalam selinder. (b) Gas dipanaskan sehingga temperatur dan volumenya naik. (c) Gas

didinginkan sehingga temperatur dan volumenya turun.

L. Hukum Charles untuk proses tekanan konstan

Hukum Charles untuk proses tekanan konstan mempunyai pengaruh, yaitu ketika tekanan gas tetap konstan, volume gas langsung berubah dengan temperatur absolut. Kemudian, jika temperatur absolut gas digandakan pada waktu tekanan dijaga tetap konstan, maka volume juga akan digandakan. Demikian juga, jika temperatur absolut gas dikurangi setengah kali pada waktu tekanan konstan, maka volume juga akan berkurang setengah kali. Persamaan ini diilustrasikan dalam Gambar 1.11b dan 1.11c. Hukum Charles untuk proses tekanan konstan ditulis pada persamaan 1-6, jika tekanan dijaga tetap konstan, maka :

T₁ V₂ = T₂ V₁ (1-6) Dimana :

T₁ = Temperatur awal gas (o Rankine) T₂ = Temperatur akhir gas (o Rankine) V₁ = Volume awal gas (cu ft)

V₂ = Volume akhir gas (cu ft)

Jika tiga macam nilai lebih dahulu diketahui, maka yang keempat dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 1.6.

Contoh 1:

Sebuah gas mempunyai temperatur awal 520 oR dan volume awal 5 cu ft, melakukan ekspansi pada tekanan konstan sampai volumenya 10 cu ft. Tentukan temperatur akhir gas pada derajat Rankine.

Jawab : Gunakan persamaan 1-6

Temperatur akhir gas, T₂ = T1V2 = 520x8 = 1040 oR

V1 5

M. Hubungan tekanan-volume pada temperatur konstan

Ketika volume gas meningkat atau menurun di bawah suatu kondisi, maka temperatur gas tidak akan berubah, tekanan absolut akan terbalik dengan volume. Kemudian, ketika gas ditekan (volume menurun), maka temperatur tetap tidak berubah, tekanan absolut akan meningkat yang sebanding dengan penurunan volume. Secara bersamaan, ketika gas mengembang pada temperatur konstan, tekanan absolut akan menurun yang sebanding dengan peningkatan volume. Pernyataan tersebut adalah hukum Boyle untuk proses tekanan konstan dan digambarkan pada Gambar 1.12.

Gambar 1.12 Proses temperatur konstan. (a) kondisi awal. (b) Proses ekspansi pada temperatur konstan. (c) Proses kompresi pada

temperatur konstan.

Ketika gas ditekan pada temperatur konstan, kecepatan molekul tetap tidak berubah. Peningkatan tekanan terjadi disebabkan oleh volume gas yang berkurang dan mempunyai jumlah molekul gas yang ditahan pada ruang yang kecil sehingga frekuensi

tumbukan menjadi besar. Sebaliknya keadaan akan terjadi ketika gas mengembang pada temperatur konstan. Pada beberapa proses termodinamika yang terjadi seperti hal di atas yaitu temperatur tidak berubah selama proses disebut proses isothermal (temperatur konstan).

Hukum Boyle untuk proses temperatur konstan ditunjukkan oleh persamaan 1-7.

P₁V₁ = P₂V₂ (1-7)

dimana :

P₁ = Tekanan absolut awal P₂ = Tekanan absolut akhir V₁ = Volume awal (cu ft) V₂ = Volume akhir (cu ft) Contoh 2:

5 lb udara mengembang pada temperatur konstan dan volume awal 4 cu ft sampai volume akhir 10 cu ft. Jika tekanan awal udara 20 psia, berapa tekanan akhir dalam psia ?

Jawab : Gunakan persamaan 1-7 Tekanan akhir P2 =

P

₁

xV

₁

=

20x5

= 10 psia

V2 10

N. Hubungan tekanan-temperatur pada volume konstan

Gambar 1.13 Proses volume konstan. (a) Kondisi awal. (b) Tekanan absolut naik berbanding lurus dengan kenaikan temperatur absolut. (c) Tekanan absolut turun

Diasumsikan bahwa suatu gas disimpan dalam silinder tertutup sehingga volumenya tidak akan berubah pada waktu dipanaskan atau didinginkan (Gambar 1.13a). Ketika temperatur gas meningkat oleh penambahan kalor, tekanan absolut akan naik berbanding lurus dengan kenaikan temperatur absolut (Gambar 1.13b). Jika gas didinginkan, tekanan absolut gas akan menurun berbanding lurus dengan penurunan temperatur absolut (Gambar 1.13c). Pada saat temperatur (kecepatan molekul) gas ditingkatkan sedangkan volume gas (ruang pada molekul terbatas) tetap sama, besarnya tekanan (gaya dan frekuensi molekul menubruk dinding silinder) meningkat. Sedangkan, ketika gas didinginkan pada volume konstan, gaya dan frekuensi molekul menimpa dinding wadah berkurang dan tekanan gas akan berkurang dari sebelumnya. Penurunan gaya dan frekuensi tumbukan molekul disebabkan oleh penurunan kecepatan molekul.

O. Hukum Charles untuk proses volume konstan

Hukum Charles menguraikan bahwa ketika gas didinginkan atau dipanaskan di bawah satu kondisi dimana volume gas tetap tidak berubah atau konstan, tekanan absolut berbanding lurus dengan temperatur absolut. Hukum Charles dapat ditulis pada persamaan 1-8 jika volumenya sama, maka :

T₁ P₂ = T₂ P₁ (1-8)

Dimana :

T₁ = Temperatur awal (o Rankine) T₂ = Temperatur akhir (o Rankine) P₁ = Tekanan awal (psia)

P₂ = Tekanan akhir (psia) Contoh 3:

Sejumlah berat suatu gas disimpan dalam tangki yang mempunyai temperatur awal 80 o

F dan tekanan awal 30 psig. Jika gas dipanaskan sampai akhir tekanan ukur yaitu 50 psi, berapakah temperatur akhir dalam derajat Fahrenheit ?

Jawab : Gunakan persamaan 1-8.

T₁ xP₂ (80  460)x(50 14,7) o

T₂ = _P = = 782 R

1 30 14,7

Konversi oR ke oF = 782 – 460 = 322 oF

P. Hukum Gas Umum

Kombinasi dari Hukum Charles dan Boyle menghasilkan persamaan 1-9.

P₁V_{1 = P2}V_{2 (1-9)}

T1 T2

Persamaan 1-9 adalah pernyataan bahwa untuk beberapa berat suatu gas dihasilkan tekanan psfa dan volume dalam cu ft dibagi oleh temperatur absolut dalam derajat Rankine akan selalu konstan. Konstan di sini akan berbeda untuk setiap gas yang berbeda dan untuk gas yang lain akan memberikan berat yang berbeda-beda pada setiap gas. Jika suatu gas digunakan berat pound, kemudian V akan menjadi volume spesifik ν, dan persamaan 1-9 dapat ditulis menjadi:

Pv

_{= R}

T

Di mana : R = konstanta gas (berbeda untuk setiap gas).

Jika kedua ruas pada persamaan 1-9 dikalikan dengan M, maka berubah menjadi persamaan 1-10: PMν = MRT Tetapi karena : Mν = V Maka PV = MRT (1-10) Di mana : P = Tekanan (psfa) V = Volume (cu ft) M = Massa (lb) R = Konstanta gas T = Temperatur (oR)

Persamaan 1.10 disebut Hukum Gas Umum dan sering digambarkan dalam menyelesaikan beberapa persoalan menyangkut gas. Karena nilai R untuk beberapa gas dapat dicari dalam tabel, jika tiga variabel dari empat variabel P, V, M dan T diketahui, maka bentuk keempat dapat ditentukan oleh persamaan 1.10. Catatan bahwa tekanan harus dalam pound per square foot absolut (psfa).

Contoh 4:

Tangki udara kompresor mempunyai volume 5 cu ft dan diisi oleh udara pada temperatur 100 oF. Jika alat ukur pada tangki terbaca 151,1 psia, berapakah berat udara dalam tangki ?

Dari tabel 3-1 (Dossat, 1961: 430) didapat nilai R udara = 53,3 Gunakan persamaan 1.10.

Berat udara, M = (151,1 14,7)x144x5 = 165,3x144x5 = 4 lb

53,3x(100  460) 53,3x560

Contoh 5:

2 lb udara mempunyai volume 3 cu ft. Jika tekanan udara 135,3 psig, berapakah temperatur dalam derajat Fahrenheit ?

Jawab : Gunakan persamaan 1.10

Dari tabel 3-1 (Dossat, 1961: 430) didapat nilai R udara = 53,3

Temperatur udara dalam oR; T = PV = (135,3 14,7)x144x3 = 150x144x3 MR 2x53,3 2x53,3 T = 607,9 oR Konversi ke oF = 607,9 – 460 = 147,9 oF.

Q. Gas ideal atau gas sempurna

Berbagai macam hukum yang menentukan hubungan tekanan-volume-temperatur gas yang akan didiskusikan dalam bab ini dengan menggunakan ketelitian absolut pada hipotesis gas ideal atau sempurna. Gas sempurna digambarkan sebagai suatu kondisi dimana tidak ada interaksi antara molekul gas. Molekul gas tersebut seluruhnya bebas dan independen dari gaya tarik molekul lain. Karena itu, tidak ada energi yang dipindahkan ke atau dari suatu gas ideal yang mempunyai pengaruh pada energi potensial internal. Konsep gas ideal atau gas sempurna sangat sederhana dalam menyelesaikan soal perubahan dalam kondisi suatu gas. Beberapa permasalahan yang rumit dalam mekanika elemen dibuat sederhana dengan mengasumsikan tidak ada gesekan yang terjadi, pengaruh gesekan dapat dianggap terpisah. Fungsi dari gas ideal adalah sama dengan kehilangan gesekan permukaan. Suatu gas ideal diasumsikan melewati perubahan kondisi tanpa gesekan internal, yaitu tanpa performansi kerja internal dalam mengatasi gaya internal molekul.

R. Proses-proses untuk gas ideal

Suatu gas dikatakan mengalami proses ketika melewati beberapa keadaan awal atau kondisi awal sampai beberapa keadaan akhir atau kondisi akhir. Perubahan kondisi gas dapat terjadi dengan cara yang tidak terbatas, tetapi hanya ada 5 cara yang dibahas. Cara tersebut antara lain:

1) Volume konstan (isometerik) 2) Tekanan konstan (isobar)

3) Temperatur konstan (isothermal) 4) Adiabtik

5) Proses politropik.

Upaya menggambarkan gas ideal dapat dikatakan bahwa molekul gas selalu terpisah dan molekul teersebut tidak mempunyai gaya tarik satu sama lain, dan tidak ada energi yang diserap oleh gas ideal dan tidak mempunyai pengaruh pada energi potensial internal. Jelaslah bahwa, ketika panas diserap oleh gas ideal akan menaikan energi kinetik internal (temperatur) gas atau akan meninggalkan gas sebagai kerja eksternal atau keduanya. Karena perubahan pada energi potensial internal, ΔP, akan selalu menjadi nol, persamaan umum energi untuk gas ideal dapat ditulis seperti pada persamaan 1-11.

ΔQ = ΔK + ΔW (1-11) Supaya dapat dimengerti lebih baik, perubahan energi terjadi selama berbagai proses harus selalu diingat bahwa perubahan pada temperatur gas menunjukkan perubahan pada energi kinetik internal gas, sebaliknya, perubahan pada volume gas menunjukkan kerja telah dilakukan oleh atau pada gas.

1. Proses volume konstan

Ketika gas dipanaskan pada saat itu juga gas ditahan dan volume tidak berubah, tekanan dan temperatur akan merujuk pada hukum Charles (Gambar 1.13). Karena volume gas tidak berubah, maka tidak ada kerja eksternal yang dilakukan dan ΔW sama dengan nol. Karena itu, untuk proses volume konstan ditunjukkan oleh huruf v kecil.

ΔQ_v = ΔK_v (1-12) Persamaan 1-12 dapat dinyatakan selama proses volume konstan semua energi

dipindahkan pada gas sehingga energi kinetik internal gas meningkat. Tidak ada energi yang hilang pada waktu gas sedang bekerja. Ketika gas didinginkan (kalor dibuang) pada waktu volume konstan, semua energi dibuang secara efektif pada pengurangan energi kinetik internal gas. Telah ditulis pada persamaan 1-11, ΔQ menunjukkan panas dipindahkan pada gas, ΔK menunjukkan meningkatnya energi kinetik internal, dan ΔW menunjukkan kerja yang dilakukan oleh gas. Karena itu, jika panas diberikan oleh gas, maka ΔQ negatif. Sebaliknya, jika energi kinetik internal gas menurun, maka ΔK

negatif, dan jika kerja dilakukan pada gas, maka ΔW negatif. Sebab itu, dalam persamaan 1-12, ketika gas didinginkan ΔQ dan ΔK negatif.

2. Proses tekanan konstan

Jika temperatur gas meningkat oleh penambahan panas pada waktu gas mulai mengembang dan tekanan dijaga tetap konstan, volume gas akan meningkat sesuai dengan hukum Charles (Gambar 1.11). Karena volume gas meningkat selama proses, maka kerja dilakukan oleh gas pada waktu yang sama sehingga energi internal meningkat. Sebab itu, pada waktu satu bagian dipindahkan, energi meningkat dan disimpan sebagai energi kinetik internal. Untuk proses tekanan konstan, ditunjukkan oleh huruf p kecil, persamaan energi dapat ditulis seperti pada persamaan 1-13.

ΔQ_p = ΔK_p + ΔW_p (1-13)

3. Proses temperatur konstan

Menurut hukum Boyle, ketika gas ditekan atau mengembang pada temperatur konstan, tekanan akan berbanding terbalik dengan volume. Tekanan meningkat pada waktu gas ditekan dan tekanan akan menurun pada waktu gas mengembang. Karena gas akan melakukan kerja pada waktu mengembang, jika temperatur tetap konstan, energi akan melakukan kerja yang harus diserap dari sumber luar (Gambar 1.12b). karena temperatur gas tetap konstan, semua energi diserap oleh gas, selama proses gas ke luar sebagai kerja, tidak ada yang disimpan oleh gas yang akan meningkatkan energi internal. Ketika gas ditekan, kerja dilakukan pada gas, dan jika gas tidak didinginkan selama kompresi, energi internal gas akan meningkat oleh sejumlah yang sama dengan kerja kompresi. Oleh karena itu, jika temperatur gas tetap konstan selama kompresi, gas harus membuang panas ke luar (lingkungan), sejumlah panas yang sama dengan jumlah kerja yang dilakukan pada gas selama kompresi (Gambar 1.12c). Tidak ada perubahan pada energi kinetik internal selama proses temperatur konstan. Oleh karena itu, dalam persamaan 1-13, ΔK sama dengan nol dan persamaan umum energi untuk proses

temperatur konstan dapat ditulis seperti pada persamaan 1-14.

ΔQ_t = ΔW_t (1-14)

4. Proses adiabatik

Proses adiabatik digambarkan sebagai satu perubahan gas pada kondisi di mana tidak ada penyerapan atau pembuangan panas, seperti dari atau ke luar benda selama

proses. Selanjutnya, tekanan, volume dan temperatur gas semuanya selama proses adiabatic tidak ada yang konstan. Ketika mengembang secara adiabatik, gas melakukan kerja eksternal dan energi dibutuhkan untuk melakukan kerja. Pada proses sebelumnya digambarkan, gas menyerap energi untuk melakukan kerja dari sumber luar. Karena selama proses adiabatik tidak ada panas yang diserap dari sumber luar, maka gas harus melakukan kerja eksternal pada energinya sendiri. Ekspansi adiabatik selalu disertai oleh penurunan temperatur gas pada waktu gas memberikan energi internalnya untuk melakukan kerja (Gambar 1.14).

Gambar 1.14 Hubungan tekanan-volume pada proses adiabatik

Ketika gas ditekan secara adiabatik, kerja dilakukan pada gas oleh benda luar. Energi gas meningkat yang jumlahnya sama dengan yang diberikan oleh gas pada benda luar selama kompresi, energi panas ekivalen dengan kerja yang dilakukan pada gas sehingga meningkatkan energi internal dan temperatur gas meningkat. Karena tidak ada panas, seperti yang dipindahkan ke atau dari gas selama proses adiabatik, ΔQ_a selalu nol dan persamaan energi untuk proses adiabatik dapat ditulis seperti pada persamaan 1-15.

ΔK_a + ΔW_a = 0 (1-15)

Oleh karena itu ;

5. Proses politropik

Mungkin ada cara sederhana untuk mendefinisikan proses politropik oleh perbandingan proses adiabatik dengan isothermal. Ekspansi isothermal, merupakan energi untuk melakukan kerja ekspansi yang disuplai seluruhnya dari sumber luar, dan ekspansi adiabatik merupakan energi untuk melakukan kerja ekspansi yang disuplai seluruhnya dari gas itu sendiri, dapat dijadikan sebagai batas ekstrim antara semua proses ekspansi yang terjadi. Kemudian, proses ekspanasi lain merupakan energi untuk melakukan kerja ekspansi yang disuplai sebagian dari sumber luar dan sebagian dari gas itu sendiri yang dapat masuk melalui garis antara proses adiabtik dan isothermal (Gambar 1.15). Proses tersebut sebagai proses politropik.

Gambar 1.15 Hubungan tekanan-volume pada proses politropik

Jika selama ekspansi politropik lebih banyak energi untuk melakukan kerja yang diambil dari sumber luar, proses politropik akan lebih mendekati isothermal. Sebaliknya, jika sebagian besar energi yang digunakan untuk melakukan kerja eksternal yang diambil dari gas itu sendiri, proses lebih mendekati adiabatik. Hal ini juga berlaku untuk proses kompresi. Ketika gas kehilangan panas selama proses kompresi, kehilangan panas yang besar, proses politropik akan mendekati isothermal. Pada waktu kehilangan sedikit panas, proses politropik akan mendekati adiabatik. Jelas, ketika tidak ada kehilangan panas, proses menjadi adiabatik. Penekanan gas yang sebenarnya pada kompresor biasanya akan mendekati kompresi adiabatik. Hal tersebut disebabkan waktu kompresi biasanya sangat pendek dan tidak mempunyai waktu cukup untuk

memindahkan jumlah panas yang banyak dari gas melewati dinding silinder ke sekelilingnya. Pemberian water jacket pada silinder biasnya akan meningkatkan jumlah panas yang dibuang keluar dari kompresi mendekati isothermal.

6. Hubungan PVT selama proses adiabatik

Karena tekanan, volume dan temperatur semuanya berubah selama proses adiabatik, semuanya tidak akan sesuai dengan hukum Charles dan hukum Boyle. Hubungan antara tekanan, temperatur dan volume selama proses adiabatik dapat dihitung oleh persamaan 1-16 sampai dengan 1-21.

V (k -1) T2 = T1 x _V1 _{(k -1)} 2 (k -1)/k T2 = T1 x ( P₂ ) P1 P₂ = P₁ x (

V

1 ) k

V

2 k /(k-1 ) P2 = P1 x ( T₂ ) T1 1 /(k-1 ) V2 = V1 x ( T₁ )

T

2 P 1 /k V2 = V1 x (

P

1 ) 2 S. Titik didih (1-16) (1-17) (1-18) (1-19) (1-20) (1-21)

Hal yang paling penting pada sistem pendingin adalah pengertian tentang titik didih cairan refrigeran dalam sistem. Dengan menurunkan titik didih, refrigeran mengambil panas sambil berubah wujud dan sebaliknya dengan menaikkan titik pengembunannya, uap refrigeran menyerahkan panas yang dikandungnya sambil berubah wujud pula. Pada dasarnya teknik pendingin bekerja hanya dengan menyetel titik didih dari refrigeran. Titik didih dinyatakan sebagai temperatur di mana cairan berubah jadi uap atau uap air jadi air kembali, tergantung pada arah mana enegri panas itu mengalir.

T. Temperatur jenuh

Pada bagian yang lalu telah dibahas bahwa titik didih dan temperatur pengembunan suatu cairan pada tekanan kerja tertentu adalah sama. Ini berarti bahwa cairan itu telah mencapai suatu titik di mana ia akan mulai berubah wujudnya menjadi uap, temperatur inilah yang disebut temperatur jenuh cairan (saturated liquid) atau temperatur didih atau temperatur penguapan. Sebaliknya jika uap didinginkan sampai dicapai suatu keadaan uap jadi semakin merapat, akhirnya jadi tetes air, temperatur inilah yang disebut temperatur jenuh uap (saturated vapor).

U. Uap Jenuh

Uap lanjut dari penguapan cairan disebut uap jenuh sepanjang temperatur dan tekanan uap sama seperti cairan jenuh yang terjadi. Uap jenuh dapat digambarkan juga sebagai uap pada temperatur dimana pendinginan uap lanjut disebabkan oleh sebagian uap mengembun dan dengan cara tersebut struktur molekul cairan kembali lagi. Hal tersebut penting untuk dipahami bahwa temperatur jenuh benda cair (temperatur pada waktu cairan akan menguap jika panas ditambahkan) dan temperatur jenuh uap (temperatur pada saat uap akan mengembun jika panas dibuang) akan memberikan tekanan yang sama dan cairan tidak akan cair lagi pada temperatur di atas temperatur jenuh, sedangkan uap tidak akan tetap uap pada temperatur di bawah temperatur jenuh.

Gambar 1.16 Uap jenuh (saturated vapor)

Contoh dalam Gambar 1.16, air dalam bejana yang dipanaskan akan jenuh dan menguap pada 212 oF sebagai panas laten penguapan yang disuplai oleh pemanas. Uap (steam) meningkat dari air jenuh dan tetap pada temperatur jenuh (212 oF) sampai mencapai kondenser. Uap jenuh memberikan panas pada air yang dingin dalam kondenser, air tersebut mengembun kembali menjadi cairan. Karena pengembunan terjadi pada temperatur konstan, maka air dihasilkan dari pengembunan uap juga pada 212 oF. Panas laten penguapan menyerap penguapan air ke dalam uap air (steam) yang diberikan oleh uap air sebagai uap air pengembunan yang kembali menjadi air.

V. Uap panas lanjut dan Cairan dingin lanjut

Uap pada temperatur di atas temperatur jenuh adalah uap panas lanjut. Jika setelah penguapan, uap dipanaskan sehingga temperatur naik di atas penguapan cairan, uap dikatakan panas lanjut (superheated). Uap panas lanjut diperlukan untuk memisahkan uap dari penguapan caiaran ditunjukkan dalam Gambar 1.17. Sepanjang uap tetap berhubungan dengan cairan, maka akan tetap jenuh. Hal tersebut disebabkan adanya penambahan panas pada campuran uap-cairan yang hanya akan menguap lebih lanjut adalah ciaran dan tidak ada superheating yang terjadi.

Gambar 1.17 Uap panas lanjut (superheated vapor)

Sebelum uap panas lanjut dapat mengembun, uap harus di desuperheated, yaitu uap harus didinginkan sampai temperatur jenuh. Panas dibuang dari uap panas lanjut yang akan menyebabkan temperatur uap menurun sampai temperatur jenuh tercapai. Pada titik ini, pembuangan panas terus-menerus akan menyebabkan bagian dari uap akan mengembun (kondensasi). Jika setelah kondensasi, cairan didinginkan sehingga

temperatur turun di bawah temperatur jenuh, cairan disebut dingin lanjut (subcooled). Kemudian cairan pada temperatur di bawah temperatur jenuh dan di atas titik peleburan adalah cairan dingin lanjut (subcooled).

W. Pengaruh tekanan pada temperatur jenuh

Temperatur jenuh cairan atau uap berbeda tekanannya. Meningkatnya tekanan akan menaikan temperatur jenuh dan penurunan tekanan akan menurunkan temperatur di bawah temperatur jenuh. Contoh : temperatur jenuh air pada tekanan atmosfir (0 psig atau 14,7 psia) adalah 212 oF. Jika tekanan di atas air meningkat dari 0 psig sampai 5,3 psig (20 psia), temperatur jenuh air meningkat dari 212 oF sampai 228 oF. dilain pihak, jika tekanan di atas air berkurang dari 14,7 psia menjadi 10 psia, maka temperatur jenuh air yang baru akan menjadi 193,2 oF. Gambar 1.18 menunjukkan grafik hubungan antara tekanan dan temperatur uap jenuh air.

Gambar 1.18 Grafik hubungan tekanan dan temperatur uap jenuh air

Guna menggambarkan pengaruh tekanan pada temperatur jenuh cairan, diasumsikan bahwa air disimpan dalam bejana tertutup yang dilengkapi dengan katup penutup pada bagian atas (Gambar 1.19a). Alat ukur compound digunakan untuk menentukan tekanan yang terjadi dalam bejana dan dua termometer dipasang untuk mencatat temperatur air dan temperatur uap di atas air. Dengan katup penutup membuka, tekanan terjadi di atas air yaitu pada tekanan atmosfir (0 psig atau 14,7 psia). Karena temperatur jenuh air pada tekanan atmosfir 212 oF, maka temperatur air akan meningkat pada waktu air dipanaskan sampai mencapai 212 oF. Pada titik ini, jika dipanaskan lebih lanjut, air akan mulai menguap. Segera ruang di atas air akan terisi

oleh milyaran molekul uap air dengan cepat pada kecepatan tinggi. Beberapa uap air akan jatuh lagi ke dalam air menjadi molekul cairan kembali, sedangkan yang lain akan keluar melalui sisi yang terbuka dan dibawa oleh aliran udara. Jika pembukaan bagian atas bejana mempunyai ukuran yang cukup untuk memungkinkan uap bebas keluar, uap akan meninggalkan bejana jumlahnya sama dengan jumlah air yang menguap. Jumlah molekul yang meninggalkan cairan menjadi molekul uap akan sama dengan jumlah molekul uap yang meninggalkan ruangan, ada yang keluar ruangan atau yang kembali menjadi ciaran. Kemudian jumlah molekul uap dan berat jenis uap (density) di atas air akan tetap konstan dan tekanan terjadi oleh uap akan sama dengan tekanan luar bejana. Di bawah kondisi ini, uap air yang lain dari penguapan cairan akan menjadi jenuh, yaitu temperatur dan tekanan akan menjadi sama dengan air 212 oF dan 14,7 psia. Berat jenis uap air pada temperatur dan tekanan tersebut akan menjadi 0,0373 lb/cu ft dan volume spesifik akan menjadi 1/0,0373 atau 26,8 cu ft/lb. Sejumlah uap diabaikan pada waktu caiaran menguap, sepanjang uap tersebut dapat meninggalkan ke udara luar sehingga tekanan dan berat jenis uap di atas cairan tidak berubah, ciaran akan menguap lebih lanjut pada 212 oF.

Gambar 1.19 Pengaruh tekanan pada temperatur jenuh cairan

Andaikata katup penutup ditutup sebagian sehingga gas yang keluar dari bejana agak terhalang, kadang-kadang kesetimbangan agak terganggu oleh uap yang tidak keluar dari bejana sesuai dengan jumlah cairan yang menguap. Jumlah molekul uap dalam ruangan di atas cairan akan meningkat, dengan meningkatnya berat jenis dan tekanan uap di atas cairan, maka temperatur jenuh akan meningkat. Jika diasumsikan bahwa

temperatur uap meningkat sampai 5,3 psig (20 psia) sebelum kesetimbangan tercapai, maka jumlah yang menjadi uap yang keluar sama dengan jumlah cairan yang menguap, temperatur jenuh akan 228 oF, berat jenis uap menjadi 0,0498 lb/cu ft dan 1 lb uap akan mencapai volume 20,080 cu ft. Kondisi tersebut diilustrasikan pada Gambar 1.19b. Dengan membandingkan kondisi uap pada Gambar 1.19b dengan uap dalam Gambar 1.19a, maka akan didapatkan berat jenis uap sangat besar pada tekanan tinggi dan temperatur jenuh. Lebih lanjut, jelaslah bahwa tekanan dan temperatur jenuh cairan atau uap dapat dikontrol oleh pengaturan jumlah uap yang keluar dari atas cairan. Dalam Gambar 1.19a, jumlah penguapan akan kecil/sedikit atau tidak berpengaruh pada tekanan dan temperatur jenuh karena uap keluar bebas sehingga berat jenis dan tekanan uap di atas cairan akan meningkat atau menurun pada waktu penguapan berubah.

Sebaliknya, pada Gambar 1.19b, meningkatnya jumlah penguapan akan menyebabkan peningkatan temperatur jenuh. Alasannya bahwa meningkatnya jumlah penguapan mengharuskan dikeluarkannya uap sangat besar dan memerlukan waktu yang lama. Karena ukuran pipa keluar uap ditentukan oleh pembukaan katup, maka tekanan uap dalam bejana akan meningkat sampai tekanan berbeda antara di dalam dan di luar bejana sehingga cukup untuk uap dapat keluar yang jumlahnya sama dengan jumlah cairan yang menguap. Peningkatan tekanan dihasilkan oleh meningkatnya temperatur jenuh dan berat jenis uap. Sebaliknya, menurunnya jumlah penguapan akan mempunyai pengaruh yang berlawanan. Tekanan dan berat jenis uap di atas caiaran akan menurun dan temperatur jenuh akan menjadi rendah. Sekarang diasumsikan bahwa pembukaan katup pada wadah dibuka secara penuh, seperti pada Gambar 1.19a, sehingga uap dapat keluar bebas dan tanpa halangan dari permukaan cairan. Berat jenis dan tekanan uap akan menurun sampai tekanan uap akan sama dengan udara luar wadah. Karena temperatur jenuh air pada tekanan atmosfir adalah 212 oF dan karena cairan tidak dapat tetap menjadi cairan pada temperatur di atas temperatur jenuh sama seperti tekanan. Jelaslah bahwa air harus didinginkan dari 228 oF sampai 212 oF dengan segera sehingga tekanan turun dari 20 psia menjadi tekanan atosfir. Pendinginan dilanjutkan pada bagian cairan yang cepat menjadi uap. Panas laten dibutuhkan untuk menguapkan bagian cairan yang cepat menjadi uap yang disuplai oleh massa cairan dan hasil penguapan panas yang disuplai pada temperatur massa cairan akan berkurang dan menjadi temperatur jenuh baru. Cairan yang telah cukup akan menguap dapat menentukan jumlah pendinginan yang dibutuhkan.

BAB II

KOMPONEN UTAMA REFRIGERASI DAN TATA UDARA

A. Kompresor

Kompresor adalah bagian terpenting dari sistem refrigerasi. Pada tubuh manusia kompresor dapat diumpamakan sebagai jantung yang memompa darah keseluruh tubuh kita. Sedangkan kompresor menekan refrigeran ke semua bagian dari sistem. Pada sistem refrigerasi kompresor bekerja membuat perbedaan tekanan, sehingga refrigeran dapat mengalir dari satu bagian ke lain bagian dari sistem. Karena adanya perbedaan tekanan antara sisi tekanan tinggi dan sisi tekanan rendah, maka refrigeran cair dapat mengalir melalui alat ekspansi ke evaporator. Tekanan gas di dalam evaporator harus lebih tinggi dari teklanan gas di dalam saluran hisap (suction), agar gas dingin dari evaporator dapat mengalir melalui saluran hisap ke kompresor. Gas dingin tersebut di dalam kompresor hermetik berguna untuk mendinginkan kumparan motor listrik dan minyak pelumas kompresor. Kompresor pada sistem refrigerasi gunanya untuk:

1) Menurunkan tekanan di dalam evaporator, sehingga refrigeran cair di dalam evaporator dapat mendidih/menguap pada suhu yang lebih rendah dan menyerap panas lebih banyak dari ruang di dekat evaporator.

2) Menghisap refrigeran gas dari evaporator dengan suhu rendah dan tekanan rendah lalu memampatkan gas tersebut sehingga menjadi gas suhu tinggi dan tekanan tinggi. Kemudian mengalirkannya ke kondensor, sehingga gas tersebut dapat memberikan panasnya kepada media pendingin kondensor lalu mengembun. Pada sistem refrigerasi kompresi uap, terdapat beberapa macam kompresor yang sering dipakai untuk mengkompresikan uap refrigeran. Kompresor dapat dibedakan berdasarkan letak motornya dan cara kerjanya.

1. Jenis kompresor berdasarkan letak motornya a. Kompresor open type

Kompresor ini disebut juga kompresor tipe terbuka (Gambar 2.1) karena antara penggerak eksternal dengan bagian pengkompresinya tidak satu rumah (tidak bersatu), sehingga diperlukan belt/flexible coupling sebagai penyambung penggerak ke compressor shaft. Penggerak eksternal bisa menggunakan motor listrik, turbin ataupun

engine. Perlu digunakannya seal untuk mencegah kebocoran yang sering terjadi pada poros yang keluar dari housing kompresor jika tekanan didalam crankcase lebih rendah dibandingkan tekanan atmosfer. Pendingin motor menggunakan udara luar sehingga perlu adanya ventilasi untuk membuang panas dari motor. Kelebihan dan Kekurangan dari kompresor tipe ini ditunjukkan pada Tabel 2.1.

Gambar 2.1 Kompresor Open-Type

Tabel 2.1 Kelebihan dan kekurangan kompresor open type

No. Kelebihan kekurangan

1. Memudahkan penggantian motor Konstruksi lebih besar dan lebih tanpa membongkar sistem refrigerasi mahal.

2. Motor penggerak bisa menggunakan Sering terjadi kebocoran refrigeran turbin, diesel dan penggerak lain pada seal crank shaft yang keluar tanpa bergantung aliran tenaga dari

PLN.

b. Kompresor semi hermetic

Kompresor semi hermetic adalah kompresor yang motor penggeraknya berada satu rumah dengan housing kompresornya serta didinginkan oleh refrigeran, ditunjukkan oleh Gambar 2.2. Arti semi hermetic di sini adalah seal pada housing compressor didesain supaya bisa dibuka untuk perbaikan dan overhaul kompresor atau motornya. Sama halnya dengan kompresor hermetic, panas motor didinginkan melalui refrigeran dari suction line, refrigeran dari injeksi liquid line dan oli kompresor. Kelebihan dan kekurangan kompresor tipe ini ditunjukkan pada Tabel 2.2.

Crank Case Piston Cylinder Discharge Suction Connecting Crank Shaft Stator Winding Rotor

Housing Oil Filter

Oil Reservoir

Gambar 2.2 Kompresor Semi hermetic

Tabel 2.2 Kelebihan dan kekurangan kompresor semi hermetic

No. Kelebihan kekurangan

1. Memudahkan penggantian motor Ketika terjadi kerusakan mekanis, karena seal antara motor dan maka semua sistem harus dibersihkan. kompresor yang bisa dibuka.

2. Harga lebih ekonomis dibandingkan Ketika terjadi pecah katup akibat kompresor open type liquid suction biasanya disertai motor

terbakar akibat serpihan logam masuk ke dalam motor.

c. Kompresor hermetic

Kompresor hermetic adalah kompresor yang motor penggeraknya dipatenkan berada satu rumah dengan housing kompresornya, sehingga tidak diperlukan shaft coupling, seperti ditunjukkan oleh Gambar 2.3. Panas motor didinginkan melalui refrigeran dari suction line dan oli kompresor. Kelebihan dan kekurangan kompresor tipe ini ditunjukkan pada Tabel 2.3.

Gambar 2.3. Hermetic-Type Compressor

Tabel 2.3 Kelebihan dan kekurangan kompresor hermetic

No. Kelebihan kekurangan

1. Harga murah. Ketika motor terbakar, maka jarang diservice biasanya langsung diganti. 2. Noise level rendah. Level oli sulit dilihat.

2. Jenis kompresor berdasarkan cara kerjanya a. Kompresor Reciprocating (Torak)

Sesuai dengan namanya, kompresor ini menggunakan torak atau piston yang diletakkan di dalam silinder. Piston dapat bergerak bebas turun naik untuk menimbulkan efek penurunan volume gas yang berada di bagian atas piston. Di bagian atas silinder diletakkan katup yang dapat membuka dan menutup karena mendapat tekanan dari gas. Kebanyakan unit kompresor reciprocating memiliki lebih dari satu piston-silinder yang berada pada satu crankshaft. Refrigeran yang paling banyak

refrigeran 500, refrigeran 502 dan refrigeran 717 (Ammonia). Motor pada kompresor reciprocating didinginkan melalui gas refrigeran dari suction lain. Pada Gambar 2.4 ditunjukkan tipe kompresor reciprocating.

Gambar 2.4 Kompresor resiprocating

b. Kompresor rotary centrifugal

Pada Gambar 2.5 ditunjukkan tipe kompresor rotary centrifugal. Kompresi pada kompresor sentrifugal menggunakan prinsip kompresi dinamik dengan melibatkan perubahan energi untuk menaikkan tekanan dan temperatur refrigeran.

Discharge port

Discharge line

Volute Diffuser

Rotor Impeller

Inlet Guide Vane

Suction Port

Suction

Gambar 2.5 Rotary-Centrifugal Compressor

Proses kompresi pada kompresor sentrifugal mengubah energi kinetik (kecepatan) menjadi energi statik (tekanan). Pada kompresor sentrifugal penambahan tekanan gas dilakukan dengan memutar impeller. Impeller mempunyai sudu-sudu (blade), 31

ditunjukkan oleh Gambar 2.6. Akibat berputarnya impeller ini maka gas yang masuk melalului sisi inlet akan menerima gaya sentrifugal, dengan bentuk sudu dan keluar dari sekeliling impeller. Setelah gas tersebut keluar dari impeller maka gas yang sudah mempunyai tekanan tersebut akan mengalir melalui diffuser dan volute.

Gambar 2.6 Impeller blade, passage, diffuser passage dan volute

Pada diffuser dan Volute ini kecepatan gas dikurangi dan akibatnya tekanan gas akan bertambah besar. Gas yang sudah mempunyai tekanan tinggi dialirkan melalui keluar (discharge line). Kalau tekanan yang keluar dari kompresor kurang besar seperti untuk mendapatkan gas dengan tekanan yang tinggi maka dipakai multy-stage centrifugal compressor, seperti Gambar 2.7.

Gambar 2.7 Multistage Centrifugal Compressor

Pada kompresor multy-stage (bertingkat) centrifugal compressor ini gas dari impeller pertama setelah melalui diffuser akan mengalir ke impeller berikutnya. Untuk

diperbesar tekanannya. Jadi pada setiap impeller gas akan memperoleh tambahan tekanan. Makin banyak impeller maka makin besar tekanan didapatkan. Setiap tingkat (stage ) mempunyai sebuah impeller dan diffuser. Kompresor sentrifugal dilengkapi satu atau lebih impeller untuk mengkompresi refrigeran. Suatu multistage kompresor akan menggunakan lebih dari satu impeller untuk menaikkan tekanan refrigeran. Refrigeran yang telah dikompresi keluar dari outlet stage pertama impeller kompresor dan kemudian masuk ke dalam inlet stage kedua impeller kompresor. Setelah berakselarasi, uap refrigeran akan meninggalkan impeller terakhir dan terkumpul di volute untuk disalurkan ke kondenser.

c. Kompresor helical-rotary screw

Pada Gambar 2.8 ditunjukkan tipe kompresor helical-rotary screw. Kompresor tipe ini menggunakan 2 buah screw, seperti rotor, yang berfungsi sebagai alat pengkompresi. Male screw merupakan screw yang digerakkan oleh motor, sedangkan female screw bergerak mengikuti male screw. Namun ada juga kompresor screw yang hanya menggunakan single screw dilengkapi dengan dua buah stargate (rotor gate) sebagai alat pengkompresinya.

Gambar 2.8 Kompresor twin screw dan single screw

Pada umumnya jenis kompresor twin screw adalah yang lebih banyak digunakan dalam sistem refrigerasi. Prinsip utama pengkompresian pada kompresor twin screw adalah menjebak refrigeran pada celah-celah screw dengan menyempitkan volume

ruangnya. Langkah-langkah kompresi pada kompresor twin screw dapat dijelaskan sebagai berikut:

1) sejumlah refrigeran masuk melalui intake port dari sebelah kanan, gas yang masih bertekanan suction akan dibatasi oleh housing kompresor, seperti terlihat pada Gambar 2.9.

2) Selanjutnya akibat putaran dari rotor akan menjebak uap refrigeran ke sebelah kanan menuju meshing point (titik penjebakan).

3) Rotor masih terus berputar yang akan menyebabkan meshing point yang berisi uap refrigeran bergerak menuju katup discharge diakhir dari kompresor.

4) Pada akhirnya, celah ulir yang terisi refrigeran yang sudah terkompresi keluar menuju discharge port. Pada kompresor twin screw tidak ada katup yang digunakan untuk memasukkan dan mengeluarkan refrigeran tetapi menggunakan port. Kompresor dengan model ini disebut ported.

Gambar 2.9 Mekanisme refrigeran di kompresor

d. Kompresor scroll

Kompresor scroll bekerja dengan menggunakan prinsip menjebak uap refrigeran dan mengkompresikannya dengan penyempitan volume refrigeran secara perlahan-lahan. Kompresor scroll menggunakan konfigurasi dua scroll yang dipasang saling berhadapan. Kompresor scroll biasanya digunakan untuk sistem heat pump, AC Split, Windows AC, Split Duct dan Water Chiller berskala kecil. Sroll paling atas disebut stationary scroll, dimana terdapat discharge port. Sedangkan scroll paling atas disebut driven scroll, yang dihubungkan dengan motor melalui poros dan bearing. Stationary