BAB IV LANDASAN TEORI
4.3 Sistem Pendingin Chiller
4.3.4 Bagian-Bagian Sistem Pendingin Chiller
Chiller terdiri dari beberapa komponen atau bagian-bagian penting yang diuraikan sebagai berikut.
4.2.3.1 Evaporator
Evaporator pada chiller adalah salah satu komponen utama yang berperan dalam proses pendinginan. Evaporator merupakan tempat di mana refrigeran menguap untuk menyerap panas dari lingkungan sekitarnya, baik itu udara, air, atau bahan lainnya. Proses penguapan ini menyebabkan penurunan suhu pada media yang didinginkan, sehingga evaporator memainkan peran kunci dalam menurunkan suhu peralatan dan proses industri.Terdapat beberapa jenis evaporator yang umum digunakan, antara lain direct expansion, flooded, dan shell and tube. Setiap jenis memiliki karakteristik dan aplikasi yang berbeda, dan pemilihan jenis evaporator yang tepat akan memengaruhi efisiensi dan kinerja sistem chiller secara keseluruhan.
Evaporator juga merupakan bagian yang penting dalam proses siklus pendinginan. Refrigeran yang telah mengalami pemampatan oleh kompresor akan masuk ke dalam evaporator dalam bentuk cair. Di dalam evaporator, refrigeran akan menyerap panas dari lingkungan sekitarnya dan menguap menjadi gas. Proses penguapan ini memungkinkan refrigeran untuk menyerap panas dari lingkungan sekitar, sehingga pendinginan dapat terjadi. Gas refrigeran yang dihasilkan kemudian akan disedot oleh kompresor untuk kemudian dikompresi kembali, dan siklus pendinginan akan terus berlanjut.
Dalam konteks produksi pabrik oleokimia, evaporator pada chiller dapat digunakan untuk menurunkan suhu dalam proses hidrolisis untuk menghasilkan produk fatty acid dengan produk samping gliserol dari crude palm oil (CPO).
4.2.3.2 Kondensor
Kondensor adalah salah satu komponen kunci dalam sistem chiller yang berperan penting dalam menjalankan proses penghilangan panas dari refrigeran (zat pendingin) yang beredar di dalam sistem. Fungsi utamanya adalah untuk mengubah gas refrigeran yang panas menjadi cair, sehingga panas yang terkandung dalam gas tersebut dapat dilepaskan ke lingkungan sekitarnya.
Proses kerja kondensor pada chiller melibatkan serangkaian langkah yang penting:
1. Penerimaan Gas Refrigeran Panas.
Gas refrigeran yang telah mengambil panas dari ruang atau sistem yang akan didinginkan masuk ke kondensor. Gas ini memiliki suhu yang tinggi karena telah menyerap panas dari sumber panas yang akan didinginkan.
2. Pemampatan Gas.
Gas refrigeran ini kemudian dimampatkan oleh kompresor di Gambar 4.8 Evaporator Chiller
(Sumber: Dokumentasi Lapangan)
dalam sistem chiller. Proses kompresi ini meningkatkan tekanan dan suhu gas refrigeran, membuatnya lebih panas dari sebelumnya.
3. Penukaran Panas.
Gas refrigeran panas ini kemudian mengalami penukaran panas di dalam kondensor. Pada saat ini, udara atau air yang mengalir di sekitar pipa-pipa kondensor mengambil panas dari gas refrigeran. Proses ini mengakibatkan pendinginan gas refrigeran, sehingga gas tersebut mulai berubah menjadi cairan.
4. Konversi Gas ke Cairan.
Melalui penukaran panas dengan lingkungan sekitarnya, gas refrigeran secara bertahap kehilangan panasnya dan mulai mengembun menjadi cairan. Proses ini disebut kondensasi.
5. Pengeluaran Cairan Refrigeran.
Setelah mengalami kondensasi, refrigeran yang awalnya berbentuk gas akan berubah menjadi cairan. Cairan refrigeran yang lebih dingin ini kemudian dialirkan kembali ke sistem chiller untuk mengulang siklus pendinginan.
Kondensor pada chiller dapat memiliki beberapa tipe, di antaranya:
1. Kondensor Udara.
Memanfaatkan udara sebagai media pendingin. Udara dingin dibiarkan mengalir di sekitar pipa-pipa kondensor untuk membantu dalam proses penukaran panas.
2. Kondensor Air
Menggunakan air sebagai media pendingin. Air dingin dialirkan melalui pipa-pipa di dalam kondensor untuk menyerap panas dari gas refrigeran.
4.2.3.3 Kompresor
Fungsi utama kompresor adalah menaikkan tekanan gas refrigeran yang dihisap dari evaporator pada tingkatan tertentu dan selanjutnya mengirimkannya (discharge) ke condenser. Selanjutnya di kondenser gas bersuhu dan bertekanan tinggi dari discharge kompresor akan diembunkan (kondensasi) di kondenser. Ada 3 kerja yang dilakukan oleh kompresor yaitu :
1. Fungsi penghisap
Proses ini membuat cairan refrigerant dari evaporator dikondensasi dalam temperatur yang rendah ketika tekanan refrigerant dinaikkan.
2. Fungsi penekanan
Proses ini membuat gas refrigerant dapat ditekan sehingga membuat temperatur dan tekanannya tinggi lalu disalurkan ke kondensor, dan dikabutkan pada temperatur yang tinggi.
3. Fungsi pemompaan
Proses ini dapat dioperasikan secara kontinyu dengan mensirkulasikan refrigerant berdasarkan hisapan dan kompresi.
Gambar 4.9 Kondensor (Sumber: Dokumentasi Lapangan)
Berikut adalah macam-macam jenis kompressor menurut arah mekanisme gerakannya:
1. Kompresor Reciprocating
Kompresor tersebut memiliki poros engkol dan piston. Piston menekan gas dan gas dipanaskan. Gas panas dibuang ke kondensor. Piston memiliki katup intake dan exhaust yang dapat dibuka sesuai permintaan sehingga memungkinkan piston berhenti. Beberapa contoh ini akan di kantor atau sekolah.
Kapasitas umum berkisar antara 20 sampai 125 ton bahkan bisa sampai 450 ton.
2. Kompresor Sentrifugal
Kompresor ini beroperasi seperti pompa air sentrifugal karena di dalamnya berisi impeller yang berfungsi untuk memampatkan zat pendingin. Chiller sentrifugal dapat memberikan kapasitas pendinginan yang sangat tinggi dalam desain yang ringkas.
Mereka memiliki kemampuan untuk memvariasikan kapasitas secara terus menerus untuk menyesuaikan berbagai fluktuasi beban dengan 33 perubahan proporsional yang hampir proporsional dalam konsumsi daya.
3. Kompresor Rotaty Screw
Kompresor tersebut menggunakan dua spiral untuk memompa dan memampatkan refrigeran. Umumnya, salah satu gulungan tetap sementara yang lain mengorbit secara eksentrik tanpa berputar dalam gulungan tetap lainnya. Gerakan ini menjebak dan memampatkan kantong cairan di antara gulungan. Desain dan menjadikannya tipe kompresor yang paling efisien.
4.2.3.4 Katup Ekspansi
Katup ekspansi pada chiller adalah komponen penting yang berfungsi untuk mengatur aliran refrigeran ke evaporator. Katup ini bekerja dengan cara membatasi aliran refrigeran cair sehingga tekanan pada sisi turunannya dapat menurun, sehingga refrigeran
dapat menguap dan menyerap panas dari lingkungan sekitarnya. Hal ini memungkinkan terjadinya pendinginan.
Gambar 4.10 Kompresor Chiller (Sumber: Dokumentasi Lapangan)
Gambar 4.11 Katup Ekspansi (Sumber: Dokumentasi Lapangan)
Katup ekspansi dapat berupa jenis tekanan konstan, tekanan pegas, termostatik, atau elektronik, dan pemilihan jenis katup bergantung pada kebutuhan sistem chiller. Katup ekspansi memainkan peran kunci dalam menjaga keseimbangan tekanan dan suhu dalam sistem pendingin, sehingga mempengaruhi kinerja keseluruhan chiller.
4.2.3.5 Filter Drier
Filter drier pada chiller adalah komponen penting dalam sistem pendingin yang berfungsi untuk menyaring partikel dan menghilangkan kelembapan dari refrigeran. Filter drier merupakan gabungan dari filter dan pengering, dimana filter digunakan untuk menyaring partikel yang dapat menyebabkan sumbatan pada alat pengatur aliran refrigeran, sementara pengering digunakan untuk menghilangkan kelembapan dari sistem guna mencegah pembekuan dan pembentukan asam.
Gambar 4.12 Filter Drier (Sumber: Dokumentasi Lapangan)
4.2.3.6 Cooling Tower
Cooling tower pada chiller adalah perangkat yang berfungsi untuk menghilangkan panas dari air pendingin yang digunakan dalam sistem chiller. Cooling tower merupakan unit dari kondensor tipe water cooled. Cooling tower berfungsi mendinginkan air panas yang sebelumnya merupakan hasil dari kondensor menjadi air yang akan digunakan untuk mendinginkan kondensor. Cooling tower bekerja dengan bantuan blower yang berfungsi untuk mendinginkan air panas hasil kondensor tersebut. Cooling tower bekerja dengan cara mengalirkan air panas dari chiller ke atas menara pendingin, di mana air tersebut didinginkan oleh udara yang mengalir melalui menara. Air yang telah didinginkan kemudian kembali ke chiller untuk digunakan kembali dalam proses pendinginan.