PERTEMUAN 4 KOMPONEN UTAMA REFRIGERASI DAN TATA UDARA

(1)

27 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

PERTEMUAN 4

KOMPONEN UTAMA REFRIGERASI DAN TATA UDARA

(2)

28

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 tanpa membongkar sistem refrigerasi

Konstruksi lebih besar dan lebih mahal.

2. Motor penggerak bisa menggunakan turbin, diesel dan penggerak lain tanpa bergantung aliran tenaga dari PLN.

Sering terjadi kebocoran refrigeran pada seal crank shaft yang keluar

(3)

29 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.

Gambar 2.2 Kompresor Semi hermetic

Tabel 2.2 Kelebihan dan kekurangan kompresor semi hermetic

1. Memudahkan penggantian motor karena seal antara motor dan kompresor yang bisa dibuka.

Ketika terjadi kerusakan mekanis, maka semua sistem harus dibersihkan.

2. Harga lebih ekonomis dibandingkan kompresor open type

Ketika terjadi pecah katup akibat liquid suction biasanya disertai motor terbakar akibat serpihan logam masuk ke dalam motor.

Discharge Opening Connecting Crank Shaft Rod

Oil Filter Oil Reservoir

Cylinder Piston

Suction Opening Stator Winding

Rotor Housing Compressor

Crank Case

(4)

30 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

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 digunakan untuk kompresor reciprocating diantaranya refrigeran 12, refrigeran 22,

(5)

31

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.

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),

Discharge port

Discharge line

Inlet Guide Vane

Suction Port Volute Diffuser

Rotor Impeller

Suction Line

(6)

32

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

(7)

33

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

(8)

34

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

(9)

35

Scroll adalah scroll yang diam sedangkan Driver scroll adalah scrol yang berputar.