Kajian Refrigerant dan Kinerja Air Conditioning

20
KAJIAN REFRIGERANT DAN KINERJA AIR CONDITIONING OLEH PUTRI HIDAYATI TEKNIK KONVERSI ENERGI POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2013

Transcript of Kajian Refrigerant dan Kinerja Air Conditioning

Page 1: Kajian Refrigerant dan Kinerja Air Conditioning

 

 

 

 

KAJIAN REFRIGERANT DAN KINERJA AIR CONDITIONING

OLEH

PUTRI HIDAYATI

TEKNIK KONVERSI ENERGI

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2013

Page 2: Kajian Refrigerant dan Kinerja Air Conditioning

LAMPIRAN B

Kajian Karakteristik Refrigeran

Refrigeran sebagai fluida kerja primer yang digunakan dalam sistem refrigerasi

mempunyai karakteristik tersendiri, karakteristik inilah yang mempengaruhi suatu sistem

tersebut dan yang membatasi kinerja dari suatu sistem khususnya sistem kompresi uap.

Karakteristik tersebut dapat dilihat dari proses kompresi, kondensasi, expansi dan proses

evaporasi. Karakteristik refrigeran dalam setiap prosesnya dijabarkan pada setiap sub-bab

berikut.

Kompresi

Dalam proses kompresi dimana refrigeran dimampatkan pada suatu titik sehingga

tekanan dan temperatur refrigeran tersebut mengalami kenaikan. besarnya perubahan

tekanan dan temperatur yang dihasilkan bergantung pada jenis refrigeran dan merupakan

range dari batas maksimum kerja yang dicapai refrigeran tersebut. Pada Gambar 1

merupakan range batas kompresi pada refrigeran dimana terjadinya perubahan tekanan

dan temperatur.

Gambar 1 Range Perubahan Tekanan terhadap Temperatur Refrigeran

05

1015202530354045

-50-40-30-20-10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Teka

nana

n (B

ar)

Temperatur Refrigeran (oC)

Refrigeran R-22

Refrigerant-134a

W7
Cross-Out
Page 3: Kajian Refrigerant dan Kinerja Air Conditioning

Nilai-nilai tersebuat di atas menunjukkan bahwa refrigeran baik itu R-22 maupun R-

134a tingkat kerja yang luas. Namun pada penerapanya range tekanan dan temperatur

refrigeran tersebut memiliki keterbatasan. Dalam banyak aplikasi sistem refrigerasi range

untuk refrigeran R22 dan R134a batas temperatur berkisar antara -20oC sampai 65oC

begitu juga dengan range tekananya. Pada refrigeran R-22 range tekanan kerja berkisar

antara 2,24-27 Bar sedangkan refrigeran R-134a range tekanan kerja berkisar antara 1,32

Bar sampai 19 Bar.

Selain itu, dalam proses kompresi setiap kenaikan tekanan dan temperatur terjadi

perubahan volume spesifik pada refrigeran. Volume spesifik refrigeran menentukan

daerah kerja teknologi penerapan dalam sistem kompresi uap. Dampak dari kenaikan

tekanan dan temperatur terhap volume spesifik ditunjukkan pada Gambar 2 dan Gambar 3

Gambar 2 Hubungan Temperatur terhadap Volume Spesifik

0,000,030,050,080,100,130,150,180,200,230,25

-50 -25 0 25 50 75 100Volu

me

Spes

ifik

(m^3

/kg)

Temperatur Refrigeran (oC)

Refrigeran R-22Refrigeran R-134a

Page 4: Kajian Refrigerant dan Kinerja Air Conditioning

Gambar 3 Hubungan Tekanan Terhadap Volume Spesifik

Volume spesifik menunjukkan volume persatuan massa. Nilai yang membatasi

kapasitas kompresor. Pada temperatur yang lebih tinggi volume spesifik refrigeran sangat

rendah untuk menyesuaikan dengan kapasitas pendinginan perlu ukuran kompresor yang

lebih besar.

Kondensasi Pada proses kondensasi terjadi perubahan fasa dari fasa uap ke cair, proses

kondensasi ini terjadi dalam kondensor pada tekanan dan temperatur konstan. Meskipun

demikian karena adanya perubahan fasa maka terjadi perubahan entalpi. Secara grafis

besarnya berubahan entalpi tersebut ditunjukkan pada Gambar 4

Gambar 4 Hubungan Temperatur terhadap Perubahan Entalpi

0,000,030,050,080,100,130,150,180,200,230,25

0 25 50

Volu

me

Spes

ifik

(m3 /

kg)

Tekanan Refrigeran (Bar)

Refrigeran R-22Refrigeran R-134a

0

50

100

150

200

250

-50-40-30-20-10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

∆H (k

J/kg

)

Temperatur Kondensasi (oC)

Refrigeran R-22Refrigerant R-134a

Page 5: Kajian Refrigerant dan Kinerja Air Conditioning

Untuk terjadi perubahan entalpi sebesar ∆H membutukan energi dari luar berupa

temperatur pendingin. Besarnya ∆H tersebut menunjukkan kerja secara teoritis yang

mampu diperoleh pada proses kondensasi akibat interaksi dengan lingkungan luar,

sehingga dapat dicapai suatu kesetimbangan. Untuk refrigeran R-22 pada temperatur -30 oC perubahan entalpi sebesar 226,81 kJ/kg sedangkan pada temperatur 90 oC perubahan

entalpi sebesar 69,78 kJ/kg hal ini membuktikan bahwa pada temperatur yang semakin

tinggi refrigeran membutuhkan energi pendingin mengubah entalpi sebesar ∆H. Hal yang

sama terjadi pada refrigeran R-134a. Perbedaanya adalah refrigeran R-134a memiliki

kritikal panas kondensasi yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan refrigeran R-22.

Dan besarnya range kondensasi pada refrigeran tersebut secara aplikasinya berkisar antara

30oC sampai 65oC terlihat pada garis yang berwarna merah.

Expansi

Pada proses expansi terjadi penurunan tekanan dari tekanan kondensasi menuju

tekanan evaporasi sehingga akan dihasilkan perubahan tekanan sebesar ∆P. Besar

kecilnya perubahan tekanan tersebut akan menentukan laju aliran massa dan temperatur

refrigeran pada suction evaporator. Hal ini dikenal sebagai efek joule thomson atau yang

biasa disebut dengan Joule Thomson efek. Efek Joule Thomson akan berlaku pada proses

expansi pada sistem refrigerasi dimana jika ada perubahan tekanan yang terjadi pada

katup atau throttling device maka akan terjadi perubahan aliran refrigeran tergantung

besar kecilnya perubahan tekanan tersebut. Perubahan tekanan yang besar akan

menyebabkan bukaan katup ekspansi mengecil akibatnya akan diperoleh laju aliran massa

yang besar. Selain itu, dalam proses expansi, disamping adanya pengaruh perubahan

tekanan mempengaruhi massa jenis cair refrigeran tersebut yang berbanding lurus dengan

laju aliran massa refrigeran. Laju aliran yang semakin besar mempengaruhi gain valve

pada proses expansi. Hubungan perubahan tekaanan terhadap massa jenis cair refrigeran

ditunjukkan pada Gambar 5

Page 6: Kajian Refrigerant dan Kinerja Air Conditioning

Gambar 5 Hubungan ∆P terhadap Massa Jenis Refrigeran Cair

Untuk memperoleh massa jenis refrigeran yang maksimum sehingga diperoleh laju

aliran massa refrigeran yang maksimum membutuhkan perubahan tekanan yang sangat

besar. Pada refrigeran R-22 pada ∆P maksimum diperoleh massa jenis refrigeran sebesar

1406,8 m3/kg sedangkan pada refrigeran R-134a pada kondisi ∆P maksimum diperoleh

massa jenis 1388,4 m3/kg hal demikian menunjukkan bahwa refrigeran R-22 range tingkat

pendinginan yang lebih besar jika dibandingakan denga refrigeran R-134a.

Pada proses ekspansi dimana jarak molekul antara fluidanya semakin berjauhan

akibat adanya gaya attraktif intermolekul sehingga energi potensial meningkat. Namun

karena pada proses ini tidak ada kerja atau panas dari luar maka tidak terjadi perpindahan

panas oleh sebab itu secara teoritis entalpi pada proses ini adalah sama dengan nilai

sebelum terjadinya proses ekspansi. Selain itu perubahan energi berupa energi kinetik

maupun potensial diabaikan karena proses ini adalah adiabatik. Jadi, energi yang ada

hanyalah energi dalam dari fluida itu sendiri, hal inilah yang menyebabkan adanya

penurunan temperatur. Hubungan perubahan tekanan terhadap temperatur ditunjukkan

pada Gambar 6

0200400600800

1000120014001600

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5Mas

sa Je

nis L

iqui

d (m

^3/k

g)

∆P (MPa)

Refrigeran R-22

Refrigeran R-1342

Page 7: Kajian Refrigerant dan Kinerja Air Conditioning

Gambar 6 Hubungan Perubahan Tekanan terhadap Temperatur Refrigeran

Dari hubungan tersebut menyatakan bahwa ada hubungan real antara perubahan

tekanan dengan proses pendinginan dalam sitem refrigerasi. Dengan ∆P yang besar akan

diperoleh temperature yang kecil. Dengan demikian untuk memperoleh tingkat

pendinginan yang maksimum dibutuhkan perubahan tekanan yang besar. Pada refrigeran

R-22 ∆P maksimum yang diperoleh adalah sebesar 4,33 Mpa dengan temperatur yang

dihasilakan adalh -40oC sedangan pada refrigeran R-134a maksimum ∆P adalah 3,16 Bar

dengan temperatur -30 oC hal yang sama menyatakan bahwa Refrigeran R-22 mempunyai

range tingkat pendinginan yang lebih luas jika dibandingkan dengan Refrigeran R-134a.

Evaporasi

Pada proses evaporasi, refrigeran diubah dari cairan ke gas dalam evaporator.

Cairan refrigeran dikabutkan oleh hisapannya sendiri dimana saat proses evaporasi panas

latent diserap dari udara disekitar evaporator. Dari trottling device terjadi penurunan

tekanan yang mengakibatkan titik didih refrigeran menjadi lebih rendah sehingga

refrigeran menguap.

Pada prinsipnya proses evaporasi adalah invers dari proses kondensasi, proses

kondensasi menyerap dingin dari lingkungan sedangan pada proses evaporasi menyerap

panas dari luar, akibat adanya interaksi sistem dengan lingkungan tersebut maka akan

00,5

11,5

22,5

33,5

44,5

5

-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

∆P (M

Pa)

Temperatur Refrigeran (oC)

Refrigeran R-22

Refrigeran R-134a

Page 8: Kajian Refrigerant dan Kinerja Air Conditioning

diperoleh perubahan fasa dari cair ke uap sehingga muncullah perubahan entalpi.

Besarnya perubahan entalpi ini tergantung pada temperatur. Dan besar kecilnya

temperatur tersebut dikendalikan oleh throttling device seperti yang dijelaskan

sebelumnya. Besarnya perubahan entalpi terhadap temperatur ditunjukkan pada Gambar 7

Gambar 7 Hubungan Temperatur terhadap Perubahan Entalpi pada Proses Evaporasi

Hubungan tersebut diatas menyatakan bahwa untuk mengubahh entalpi sebesar ∆H

membutuhkan energi dari luar. Pada refrigerant R-22 secara teoritis dapat dioperasikan

dari range -40oC sampai 80oC begitu juga dengan R-134a, refrigeran ini dapat diopersikan

dari -30oC samapi 90oC. Untuk dapat mengoperaikan refrigeran berdasarkan

karakteristiknya membutuhkan energi yang maksimal. Namun pada dasarnya ini tidak

pernah tercapai karena sampai saat ini energi yang tersedia masih tergantung pada

lingkungan. Sehingga aplikasinya besarnya nilai proses evaporasi berkisar antara -20oC

sampai dengan 10oC hal ini terlihat pada garis yang berwarna merah.

Selain itu, besar perubahan entalpi tergantung pada perubahan fasa, nilai fasa yang

tinggi dapat dicapai bila temperatur dari thtrottling device adalah pada suhu yang tinggi.

hubungan perubahan entalpi terhadap perubahan fasa di gambarkan pada Gambar 8 dan

Gambar 9

0

50

100

150

200

250

-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

∆H (k

J/kg

)

Temperatur Refrigeran (oC)

refrigeran R-22

Refrigeran R-134a

Page 9: Kajian Refrigerant dan Kinerja Air Conditioning

Gambar 8 Hubungan Temperatur terhadap ∆H fungsi Perubahan Fasa Refrigeran R-22

Gambar 9 Hubungan Temperatur terhadap ∆H fungsi Perubahan Fasa Refrigeran R-134a

Dari hubungan diatas bahwa jika diperoleh suhu yang tinggi dari throttling device

maka dihasilkan perubahan fasa dan mempengaruhi perubahan entalpi yang dihasilkan,

semakin tinggi temperatur yang dihasilkan dari throttling device maka perubahan fasa

yang dihasilkan semakin besar akibatnya terjadi penurunan entalpi.

Kajian Kinerja Air Conditioning

Air Conditioning (AC) merupakan salah satu mesin konversi energi yang digunakan

untuk memindahkan panas dari temperatur rendah ke temperatur yang lebih tinggi dengan

bantuan kompresor. Siklus mesin pendingin adalah siklus kompresi uap. Sistem kompresi

0

50

100

150

200

250

-50 -30 -10 10 30 50 70 90

∆H (k

J/kg

)

Temperatur Refrigeran (oC)

perubahan fasa=0,1

perubahan fasa = 0,2Perubahanfasa=0,3

perubahan fasa=0,4

perubahan fasa = 0,5

0

50

100

150

200

250

-50 -30 -10 10 30 50 70 90

∆H (k

J/kg

)

Temperatur Refrigeran (oC)

perubahan fasa=0,1

perubahan fasa = 0,2Perubahanfasa=0,3

perubahan fasa=0,4

perubahan fasa = 0,5

Page 10: Kajian Refrigerant dan Kinerja Air Conditioning

uap akan mengalami tahap kompresi, kondensasi, ekspansi dan evaporasi, dan pada tahap-

tahap tersebut Air conditoning (AC) memiliki karakteristik sendiri. Karakteristik-

karakteristik tersebut dijelaskan pada subbab berikut ini.

Kompresi

Proses kompresi yang dilakukan oleh kompresor merupakan jantung dari sistem

refrigerasi. Dengan proses kompresi ini refrigeran dapat disirkulasikan ke semua

komponen sistem refrigerasi. Akibat proses kompresi akan dihasilkan daya yang

merupakan input pada sistem kompresi uap. Besarnya daya input ini dipengaruhi oleh

temperatur dan tekanan kompresi sehingga akan diperoleh ∆H sebagai akibat perubahan

tekanan dan temperatur. Perubahan tekanan dari tekanan evaporasi menuju tekanan

kondensasi tersebut akan menghasilkan rasio tekanan atau rasio kompresi. rasio kompresi

ini akan mempengaruhi kapasitas kompresor. Dengan kapasitas kompresor yang lebih

besar maka daya input yang dibuhkan akan lebih besar. Dan secara teoritis besarnya rasio

kompresi yang dihasilkan bergantung pada temperatur discharge evaporator semakin

tinggi temperatur discharge evaporator maka rasio kompresi yang dihasilkan akan

semakin rendah pada laju aliran masa yang berbubah. Rasio kompresi yang minimum

akan menghasilkan perubahan entalpi yang minimum juga begitu juga dengan kapasitas

kompresor yang dibutuhkan. Hubungan-hubungan tersebut ditunjukkan pada Gambar 10

dan Gambar 11

Page 11: Kajian Refrigerant dan Kinerja Air Conditioning

Gambar 10 Hubungan Rasio Kompresi terhadap Kapasitas Kompresor perliter Displacement Piston pada temperatur Kondensasi 35oC

Gambar 11 Hubungan Temperatur Discharge Evaporator terhadap Rasio Kompresi Pada Temperatur Kondensasi 35oC

Pada rasio kompresi yang maksimum terjadi pada temperatur yang minimum maka

kapasitas kompresor juga akan minimum. Pada gambar untuk refrigeran R-22 telihat

bahwa pada rasio kompresi 3,5 terjadi pada temperatur evaporasi -5oC sehingga kapasitas

kompresor yang diperlukan perliter displacement piston sekitar 9800 BTU/h atau sekitar

2,89 kW atau biasa disebut dengan 1PK, berbeda dengan pada rasio kompresi sebesar 3

terjadi pada temperatur di 0oC dengan kapasitas kompresor perliter displacement piston

sebesar 11700 BTU/h sekitar 3,4 kW atau 1,5 PK. Sama halnya dengan refrigeran R-134a,

0,000

5000,000

10000,000

15000,000

20000,000

25000,000

0,000 2,000 4,000 6,000 8,000Kapa

sita

s Kom

pres

or/l

iter

Disp

lace

men

t Pis

ton

(BTU

/h)

Rasio Kompresi

Refrigeran R-22Refrigerant R-134a

0,0001,0002,0003,0004,0005,0006,0007,0008,000

-30 -20 -10 0 10 20

Rasi

o Ko

mpr

esi

Temperatur Discharge Evaporator (oC)

Refrigeran R-22

Refrigerant R-134a

Page 12: Kajian Refrigerant dan Kinerja Air Conditioning

pada refrigeran 134a pada temperatur -5oC kapasitas kompresor yang dibutuhkan perliter

displacement piston sebesar 6000 BTU/h atau 1,7 kW atau 3/4PK. Hal ini menunjukan

sizing pada penggunaan refrigeran R-134a lebih besar untuk mendapatkan volume

kompresor yang lebih besar sehingga didapat kapasitas kompresor yang sesuai dengan

yang dibutuhkan.

Peningkatan temperatur evaporator juga mempengaruhi daya input yang

dibutuhkan, untuk mendapatkan daya yang sekecil-kecilnya dibutuhkan temperatur

discharge evaporator yang maksimum pada laju aliran massa yang berubah, sehingga

diperoleh rasio kompresi dan perubahan entalpi yang minimum. Seperti yang ditunjukkan

pada Gambar 12

Gambar 12 Hubungan Perubahan entalpi terhadap Daya input dengan pada Temperatur Kondensasi 35oC

Kondensasi

Refrigeran yang keluar dari kompresor akan dikondensasikan di dalam koil

kondensor sampai fasa berubah dari uap menjadi cair. Besar temperatur kondensasi akan

mempengaruhi laju aliran massa refrigeran sehingga akan mempengaruhi daya input

kompresor. Hal tersebut dapat dilihat pada Gambar 13

0,000

0,200

0,400

0,600

0,800

1,000

1,200

0 10 20 30 40 50 60

Daya

Inpu

t (kW

)

∆H (kJ/kg)

Refrigeran R-22

Refrigerant R-134a

Page 13: Kajian Refrigerant dan Kinerja Air Conditioning

Gambar 13 HubunganTemperatur Kondensasi terhadap Laju aliran Massa Refrigeran pada suhu evaporasi 5oC

Untuk memeperoleh penggunaan aliran massa refrigeran yang seminimum mungkin

maka diperlukan temperatur kondensasi yang minimum juga. Sebagai akibat kenaikan

aliran massa refrigeran ini maka daya input kondensor akan besar, sehingga

mempengaruhi koefisien performansi dari sistem refrigerasi. hubungan temperatur

kondensasi terhadap daya input kondensor dapat dilihat pada Gambar 14

Gambar 14 Hubungan Temperatur Kondensasi terhadap Daya Input perton Kapasitas pendingin pada Temperatur Evaporasi 5oC

00,005

0,010,015

0,020,025

0,030,035

0 20 40 60 80Laju

alir

an M

asa

Tefr

iger

an (k

g/s)

Temperatur Kondensasi (oC)

Refrigeran R-22

Refrigeran R-134a

00,5

11,5

22,5

33,5

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Daya

Inpu

t (kW

)

Temperatur Kondensasi (oC)

Refrigeran R-22

Refrigeran R-134a

Page 14: Kajian Refrigerant dan Kinerja Air Conditioning

Pada refrigeran R-22 konsumsi daya listrik lebih kecil jika dibandingakan dengan

R-134a pada temperatur yang sama. Hal demikian menyebabkan refrigeran R-34a

biasanya digunakan pada kapasitas pendinginan yang lebih besar. Besarnya peningkatan

daya input ini disebabkan oleh temperatur kondensasi yang lebih besar, sehingga entalpi

pada discharge kompresor sangat besar akibat kenaikan tekanan dan temperatur. Selain

itu, temperatur kondensasi disamping mempengaruhi daya input pada kompresor juga

berdampak pada besarnya efek refrigerasi. Besar pengaruh temperatur terhadap efek

refrigerasi terlihat pada Gambar 15

Gambar 15 Hubungan Temperatur Kondensasi terhadap Efek Refrigerasi pada Temperatur Evaporasi 5oC

Untuk refrigeran R-22 diperoleh efek refrigerasi yang lebih tinggi jika dibandingkan

dengan refrigeran R-134a. Untuk meningkatkan efek refrigerasi sebagai pengaruh dari

perubahan entalpi maka dibutuhkan temperatur kondensasi yang lebih rendah. Temperatur

kondensasi yang lebih rendah akan dicapai jika energi dari luar cukup besar. Salah satu

metode untuk menurunkan temperatur kondensasi ini adalah dengan penambahan fluida

pendingin sehingga diperoleh refrigeran subcooling. Efek subcooling di ilustrasikan pada

Gambar 16

020406080

100120140160180

0 20 40 60 80

Efek

Ref

riger

asi (

kJ/k

g)

Temperatur Kondensasi (oC)

Refrigeran R-22

Refrigerant R-134a

Page 15: Kajian Refrigerant dan Kinerja Air Conditioning

Gambar 16 Efek Subcooling Refrigeran R-22

Gambar 17 Efek Subcooling Refrigeran R-134a

Sebagai akibat penambahan fluida pendingin diperoleh temperatur kondensasi

dibawah temperatur cair jenunya sihingga mengakibatkan perubah entalpi yang lebih

besar akibatnya efek refrigerasi juga besar.

Ekspansi

Secara teorities alat ekpansi selain berfungsi menurunkan tekanan juga mengatur

laju aliran yang masuk ke evaporator. karena laju aliran refrigeran merupakan dampak

dari perubahan tekanan pada proses ekspansi maka maksimum laju aliran refrigeran

sangat tergantung pada besarnya perubahan takanan. Laju aliran refrigeran yang besar

diakibatkan kebutuhan pendinginan yang semakin besar, sehingga mempengaruhi rasio

Page 16: Kajian Refrigerant dan Kinerja Air Conditioning

ekspansi. Besarnya rasio ekspansi terhadap laju aliran massa refrigeran ditunjukkan pada

Gambar 18

Gambar 18 Hubungan Rasio Ekspansi Terhadap Laju Aliran Masssa Refrigeran Pada temperatur Evaporasi 35oC

Rasio ekspansi meupakan invers dari rasio kompresi, rasio kompresi yang besar

maka rasio ekspansi akan lebih kecil. Untuk kapasitas pendinginan yang lebih besar

memerlukan rasio kompresi yang besar dan rasio ekspansi yang kecil. Besar kecilnya

rasio ekspansi mempengaruhi kapasis kompresor seperti pada Gambar 19

Gambar 19 Hubungan Rasio Ekspansi Terhadap kapasitas Kompresor perliter Displacement Piston pada Suhu kondensasi 35oC

1,22001,24001,26001,28001,30001,32001,34001,36001,3800

0,000 0,100 0,200 0,300 0,400 0,500 0,600

Laju

Alir

an M

assa

(kg/

s)

Rasio Ekspansi

Refrigeran R-22

Refrigeran R-134a

0,000

5000,000

10000,000

15000,000

20000,000

25000,000

0,000 0,200 0,400 0,600Kapa

sita

s Kom

pres

or p

erlit

er

Disp

lace

men

t Pis

ton

(BTU

/h)

Rasio Ekspansi

Refrigeran R-22

Refrigeran R-134a

Page 17: Kajian Refrigerant dan Kinerja Air Conditioning

Untuk Refrigeran R-22 dengan kapasitas kompresor 9800 BTU/h membutuhkan

rasio ekspansi sebesar 0,281 dedangan untuk kebutuhan 19000 BTU/h membutuhkan

rasio ekspansi sebesar 0,5. Hal demikian sangat mempengaruhi sizing dari katup ekspansi

tersebut.

Pada rasio ekspansi minimum akan menghasilkan laju aliran yang maksimum,

akibatnya temperatur yang masuk evaporator akan kecil. Besarnya rasio ekaspansi

terhadap temperatur terlihat pada Gambar 20

Evaporasi

Pada proses evaporasi refrigeran diubah dari cairan ke gas dalam evaporator,

refrigeran cair mengalami pengkabutan pada suction evaporator, proses pengkabutan

tersebut dipengaruhi oleh temperatur dan tekanan refrigeran. Temperatur dan tekanan

refrigeran yang semakin tinggi menyebabkan efek refrigerasi semakin besar hal ini

disebabkan oleh meningkatnya entalpi pada discharge evaporator. Besar pengaruh

temperatur evaporasi terhadap efek refrigerasi ditunjukkan pada Gambar 21

Gambar 21 Hubungan Rasio Ekspansi Terhadap Temperatur Refrigeran

-25-20-15-10

-505

101520

0,000 0,200 0,400 0,600

Tem

pera

tur E

vapo

rasi

(o C)

Rasio Ekspansi

Refrigeran R-22

Rrefrigeran R-134a

Page 18: Kajian Refrigerant dan Kinerja Air Conditioning

Gambar 21 Hubungan Temperatur evaporasi terhapa Efek Refrigerasi Pada suhu Kondensasi 35oC

Untuk memperoleh efek Refrigerasi yang maksimum dibutuhkan energi dari luar

berupa energi pemanasan. Namun pada dasarnya selama proses evaporasi dalam satu

siklus kompresi uap tidak ada peningkatan temperatur evaporasi karena selama proses

evaporasi berlangsung panas yang diserap adalah panas latent jadi tidak untuk

meningkatkan temperatur hanya sebagai pengubah fasa. Peningkatan temperatur disini

sebagai efek perlakuan dari keseluruhan sistem dimana nantinya peningkatan temperatur

tersebut mempengaruhi daya input pada kompresor seperti pada Gambar 4.41 sebagai

akibat besarnya laju aliran massa refrigeran. Seperti pada Gambar 22

Gambar 22 Hubungan Temperatur Evaporasi terhada daya input pada Temperatur Kondensasi 350C

020406080

100120140160180

-30 -20 -10 0 10 20

Efek

Ref

riger

asi (

kJ/k

g)

Temperatur Evaporator (oC)

Refrigeran R-22

Refrigeran R-134a

0,000

0,200

0,400

0,600

0,800

1,000

1,200

-30 -20 -10 0 10 20

Daya

Inpu

t (kW

)

Temperatur Evaporator (oC)

Refrigeran R-22

Refrigeran R-134a

Page 19: Kajian Refrigerant dan Kinerja Air Conditioning

Gambar 23 Hubungan Temperatur Evaporasi terhadap Laju Aliran Massa per kapasitas refrigerasi Pada Temperatur Kondensai 35oC

Untuk memperoleh daya input yang kecil sebagai efek laju aliran massa refrigeran

yang kecil juga dibutuhkan temperatur evaporasi yang maksimum. Namun dalam aplikasi,

kenaikan temperatur bisa jadi meningkatkan konsumsi daya listrik dalam satu siklus

refrigerasi.meningkatnya temperatur evaporasi di luar garis jenuhnya akan menyebabkan

proses kompresi meningkat fenomena ini dikenal dengan efek superheating. Efek

superheat di ilustrasikan pada Gambar 24 dan Gambar 25

Gambar 24 Efek SuperHeating Refrigeran R-22

0,000000

0,005000

0,010000

0,015000

0,020000

0,025000

0,030000

-30 -20 -10 0 10 20Laju

Alir

an R

efrig

eran

(kg/

s)

Temperatur Evaporasi (oC)

Refrigeran R-22

Refrigeran R-134a

Page 20: Kajian Refrigerant dan Kinerja Air Conditioning

Gambar 25 Efek Superheating Refrigeran R-134a