DASAR-DASAR REFRIGERASI

2. KEGIATAN BELAJAR 2 

DASAR-DASAR REFRIGERASI 

a. TUJUAN 

Setelah mempelajari kegiatan belajar ini dengan diberikan satu unit sistem refrigerasi lengkap dengan satu set peralatan diharapkan mampu memelihara dan memperbaiki motor kompresor hermetrik sistem sesuai prosedur yang benar. 

b. URAIAN MATERI

 2 2.1. Tekanan 

Tekanan didefinisikan sebagai gaya yang bekerja persatuan luas. Bilama gaya terbagi rata di atas suatu permukaan, maka tekanan pada semua titik di atas permukaan tersebut adalah sama dan dapat dihitung dengan membagi gaya total yang bekerja pada permukaan tersebut dengan luas permukaan pedoman gaya tersebut bekerja, secara matematis dapat ditulis : 

Contoh : Sebuah tangki yang mempunyai luas penampang alas 6m2 diisi dengan air seberat 176.526 N. Hitunglah tekanan pada alat tangki tersebut. 

Penyelesaian : 

Dari persamaan di atas, dapat diketahui bahwa tekanan satu Pascal (Pa) adalah apabila gaya satu Newton bekerja rata di atas permukaan seluas satu meter bujur sangkar (1 m 2 ) namun dalam prakteknya lebih banyak dinyatakan dalam N/m2 dari pada Pascal. Satuan lain yang juga sering digunakan untuk tekanan adalah bersama dengan 101.3 kPa. Disamping itu tekanan juga dapat diukur dalam satuan tinggi cairan, biasanya adalah air raksa (Hg) dan air (H2O) Apabila yang digunakan adalah air raksa, maka satuan tekanannya adalah mm Hg dan apabila yang digunakan air satuannya adalah ,, H2O. Selain satuan-satuan di atas juga sering digunakan satuan dalam British Unit yaitu psi (pound per square inchi). 

HUKUM PASCAL 

Sebagai penghormatan pada Tuan Pascal maka dalam SI metric sistem, nama beliau diabadikan sebagai satuan untuk tekanan, satu pascal adalah satu newton per meter bujur sangkar (N/m2). Dimana Newton adalah satuan untuk gaya. Satu newton sama dengan satu kilogram masa yang mendapat percepatan satu meter per detik kwadarat (kg m/df2 ). Sedangkan hukum Pascal itu sendiri menyatakan bahwa tekanan yang diberikan di atas permukaan zat cair akan diteruskan ke segala arah dengan besar yang sama. 

TEKANAN ATMOSIFR

 Seperti ketahui bahwa bumi dikelilingi oleh atmosfir atau udara yang tersebar secara luas di atas permukaan bumi sampai pada jarak 50 ml atau lebih. Karena udara mempunyai masa dan juga mendapat pengaruh grafitasi bumi, maka dia akan memberikan tekanan pada bumi yang dikenal dengan tekanan atmosfir (Atmaspheric pressure). Tekanan normal atmosfir pada permukaan air laut adalah 107.325 kPa atau 14,7 psi. namun untuk keperluan-keperluan praktek biasanya dibulatkan menjadi 100 kPa atau 15 psi. tekanan atmosfir pada permukaan air laut ini kadang-kadang dinyatakan sebagai tekanan satu atmosfir ( a atm) atau disebut juga satu bar (1 bar). Tekanan atmosfir sebetulnya tidak lah konstan tetapi akan bervariasi sesuai dengan pengaruh temperatur. Humidity dan kondisi serta juga dipengaruhi oleh tinggal permukaan air laut. Tekanan atmosfir akan turun kalau permukaan air laut naik. 

BAROMETER

 Barometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur tekanan atmosfir dan ada beberapa tipe. Barometer yang sederhana mengukur tekanan dengan menggunakan tinggi air raksa sebagai ukuran. 

Alat ini dibuat dengan mengisikan air raksa pada sebuah pipa kaca dengan panjang kira-kira 7m yang salah satu ujungnya tertutup. Ujungnya yang terbuka ditutup dengan ibu jari kemudian dimasukkan terbalik ke dalam sebuah bejana yang juga berisi air raksa. Apabila ibu jari dilepaskan maka tinggi air raksa dalam pipa akan turun meninggalkan ruang vacum pada bagian akhir pipa yang tertutup. Tekanan atmosfir pada air raksa dalam bejana yang terbuka akan menyebabkan air raksa dalam pipa kaca tertahun pada suatu ketinggian. Tinggi air raksa dalam pipa kaca menunjukkan besarnya tekanan atmosfir yang bekerja pada air raksa dalam bejana terbuka dan dibaca dalam satuan mm Hg. Tekanan normal atmosfir pada permukaan laut sebesar 101,325 kPa akan dapat menahan air raksa setinggi 760 mm. Dari itu didapatkan bahwa 760 mm Hg sama dengan 101,325 Pa, sehingga didapatkan hubungan seperti berikut : 

1 mm Hg = 133,32 Pa 

1 cm Hg = 1333,2 Pa 

1 Pa = 7,5.10-3 mm Hg 

Contoh : Berapakah tekanan atmosfir dalam kPa yang dapat menahan air raksa setinggi 764 mm Hg. 

Pemecahan : 764 mm Hg = 764.133, 32 Pa 

= 101.856 P 

= 101.856 kPa 

PENGUKUR TEKANAN (PRESSURE GAGES) 

Pengukur tekanan adalah alat yang digunakan untuk mengukur tekanan fluida (cairan dan gas) yang terdapat dalam bejana atau ruang tertutup. Pengukur tekanan yang umum digunakan dalam teknik pendingin ada dua tipe yaitu manometer dan bourdon tube. 

Manometer. 

Manometer adalah tipe alat yang menggunakan tinggi cairan untuk mengukur tekanan sama halnya dengan barometer. Tinggi cairan menunjukkan besarnya tekanan cairan yang digunakan dalam manometer biasanya air dan air raksa. Bila air yang digunakan maka manometernya disebut manometer air. Dan apabila yang digunakan air raksa maka manometernya disebut manometer air raksa, contoh manometer air raksa yang sederhana adalah seperti ditunjukkan gambar 1-1. 

Gambar b menunjukkan bahwa tekanan dalam tabung 40 mm Hg lebih besar dari tekanan atmosfir. Sedangkan pada gambar C berarti tekanan dalam tabung 40mm Hg lebih rendah dari tekanan atmosfir. 

Bourdon Tube 

Untuk mengukur tekanan yang lebih dari 1 atmosfir maka manometer akan membutuhkan pipa yang sangat panjang, sehingga akan kurang praktis, oleh sebab itu manometer jarang digunakan untuk mengukur tekanan yang tinggi seperti pada sistem teknik pendingin. Sebagai penggantinya digunakan alat ukur Bourdon Tube. Gerakkan mekanik daripada alat ukur Bourdon Tube ini adalah seperti diilustrasikan pada gambar 1-3. 

Besar dan arah gerakan pointer tergantung pada besar dan arah lengkungan pipa. Alat ukur Bourdon Tube dapat digunakan untuk mengukur tekanan baik di atas maupun di bawah tekanan atmosfir. Bourdon Tube yang dirancang untuk mengukur tekanan di atas tekanan atmosfir disebut Pressure Gages. Sedangkan yang dirancang untuk mengukur tekanan di bawah tekanan atmosfir disebut Vacum gages. Dalam banyak hal kadang-kadang dirancang pula satu alat ukur yang dapat mengukur tekanan baik di atas maupun di bawah tekanan atmosfir dan disebut dengan Compound gages. 

Tekanan absolut dan tekanan terukur. Pembacaan semua alat tekanan bukanlah merupakan tekanan fluida yang sebenarnya, tetapi menunjukkan perbedaan tekanan antar tekanan fluida dengan tekanan atmosfir. Tekanan yang terbaca pada alat ukur biasaya disebut tekanan terukur atau tekanan manometer. Sedangkan tekanan yang sebenarnya disebut tekanan absolut atau tekanan mutlak. Apabila tekanan fluida lebih besar dari tekanan atmosfir, maka tekanan absolut fluida adalah penjumlahan tekanan terukur dengan tekanan atmosfir. Dan apabila tekanan fluida lebih kecil dari tekanan atmosfir maka tekanan fluida adalah pengurangan tekanan atmosfir dengan tekanan terukur secara matematis, dapat dituliskan :

 P absolut = P terukur + P atmosfir 

Tekanan atmosfir sebagai patokan biasanya diambil tekanan atmosfir pada permukaan air laut yang sebesar 100 kPa atau 15 psi. Hubungan antara tekanan absolut dan tekanan terukur adalah seperti ditunjukkan sebagai berikut : 

Contoh : 1. Tekanan terukur sebuah kondensor 850 kPa, hitunglah tekanan absolut. Penyelesaian : 

P absolut = P terukur + P atmosfir 

= 950 kPa + 100 kPa 

= 950 kPa absolut 

2.2. TEMPERATUR 

Suhu atau temperatur adalah derajat panas atau dinginnya suatu benda. Dimana temperatur itu sendiri tidak memberikan informasi tentang banyaknya panas yang dikandung oleh suatu benda sebagai contoh nyala api dari suatu kompor gas bisa saja mempunyai temperatur yang sama dengan temperatur besi yang dibakar tetapi belum tentu panas dari nyala api kompor gas tersebut sama panas dengan yang dihasilkan besi. Dan temperatur mempunyai ukuran yang relatif, temperatur yang panas buat seseorang bisa jadi dingin untuk orang lain. Alat yang digunakan untuk mengukur temperatur disebut termometer. Termometer yang sangat umum digunakan adalah termometer air raksa, yaitu sebuah tabung kaca dengan lubang yang sangat sempit dan uniform serta tertutup dikedua ujungnya. Salah satu ujungnya dibuat agak sedikit besar untuk menampung air raksa. Pada waktu terjadi penanaman maka air raksa dalam tabung kaca tersebut akan memuai dan apabila tabung kaca tersebut dilengkapi dengan skala tertentu yang telah dikalibrasikan, maka permuaian air raksa tersebut akan menunjukkan temperatur daripada panas yang menyebabkannya. Titik standar yang dipakai adalah titik cair es dan titik didih air pada tekanan atmosfir. 

SKALA TERMOMETER, CELCIUS DAN FAHRENHEIT 

Skala yang sangat umum digunakan untuk mengukur temperatur adalah celcius dan fahrenheit. 

Seperti disinggung di atas bahwa titik standar yang dipakai untuk mengkalibrasikan skala termometer adalah titik cair es dan titik didih air. Pada termometer celcius, temperatur/suhu titik cair es adalah 0oC dan titik didih air pada tekanan atmosfir adalah 100oC. Jadi ada 100 derajat skala antara titik cair es (titik beku air) dengan titik didih air. Sedangkan pada termometer fahrenheit, temperatur/suhu titik cair es atau titik beku air adalah 32o F dan temperatur titik didih air adalah 212o F. jadi pada termometer fahrenheit ini terdapat 180 derajat skala antara titik cair es dengan titik didih air. Dari penjelasan di atas dapat dibuat perbandingan antara kedua skala termometer ini seperti rumus berikut : 

tf = 9/5 tc + 32

tc = 5/9 (tf – 32) 

Dimana : tf = skala fahrenheft 

tc = skala celcius 

Contoh : 

1. Berapa derajat celcius 60o F 

tc = 5/9 (tf – 32) 

= 5/9 (60 – 32) 

= 15,55oC 

2. Berapa derajat fahrenheitkah – 20oC 

tf = 9/5 (tc – 32) 

  = 9/5 (-20 ) + 32 

   = -4 oC 

TEMPERATUR ABSOLUT 

Nol absolut (absolut zero) adalah termperatur pada mana berhentinya gerakan molekuler dalam suatu substansi. Dan ini adalah merupakan temperatur terendah yang mungkin dapat dicapai. Dimana pada titik ini tidak ada lagi panas yang terkandung dalam subtansi tersebut. Skala temperatur absolut yang digunakan ada dua yaitu skala Kelvin (absolut celcius) dan skala Rankine (absolut fahrenheit) skala kelvin menggunakan devisi yang sama dengan skala celcius. Nol skala kelvin sama dengan 273 derajat di bawah 0oC (-273oC). Secara matematis hubungan skala kelvin dan celcius dapat dituliskan seperti berikut 

K = oC + 273 

O c = K – 273 

Sedangkan skala rankine menggunakan divisi yang sama dengan skala fahrenheit. Dimana nol derajat rankine (OR) sama dengan 460 derajat di bawah nol derajat fahrenheit (-460o F) secara matematis hubungan skala fahrenheit dan rakine dapat ditulis : 

R = o F + 460 

o F = R - 460 

Perbandingan ke empat skala di atas adalah seperti ditunjukkan gambar 1.5. berikut : 

Contoh : Pada temperatur berapakah air membeku dan mendidih dalam skala kelvin? Titik beku air = 0oC 

K = o C + 273

 = 0 + 273

 = 273 K 

Titik didih air = 100oC 

K = o C + 273 

= 100 + 273

  = 372 K 

2.3. PANAS 

Panas adalah salah satu bentuk energi. Hal ini jelas dari kenyataan bahwa panas dapat dirubah ke bentuk energi lain dan bentuk energi lain dapat dirubah menjadi panas. Secara termodinamik panas didefinisikan sebagai energi yang melintan dari suatu badan ke badan lain sebagai hasil dari perbedaan temperatur antara kedua badan tersebut. Jumlah panas yang dikandung oleh suatu zat dapat diukur, dalam SI sistem satuan untuk semua bentuk energi termasuk panas dan usaha (kerja) adalah houle. Sedangkan dalam British sistem satuan panas adalah Btu (British thermal Unit). Dimana 1 Btu adalah jumlah panas yang diperlukan untuk menaikkan/menurunkan suhu 1 pound air sebesar 1o F 

1 Btu = 0,252 kkal = 1055 joule 

Panas selalu mengalir dari subtansi yang hangat ke substansi yang dingin dan perpindahan panas ini dpaat menyebabkan perubahan wujud, apakah dari padat menjadi cair atau gas atau sebaliknya gas menjadi cair dan cair menjadi padat. Jika suatu zat melepaskan panas maka suhunya akan turun dan apabila menerima panas suhunya akan naik. 

Panas jenis (specific heat) 

Pada SI sistem panas jenis suatu zat adalah jumlah panas yang dibutuhkan untuk menaikkan atau menurunkan temperatur/suhu 7 kg at tersebut sebesar 1 oC. Sedangkan dalam British sistem panas jenis suatu zat adalah jumlah panas yang dibutuhkan untuk menaikkan atau menurunkan suatu temperatur 1 pound zat tersebut sebesar 1o F. Semua zat mempunyai panas jenis (specific heat) yang berbeda. Tabel berikut menunjukkan panas jenis beberapa zat yang berbeda. 

Panas sensibel (sensible heat) 

Panas sensibel adalah jumlah panas yang diperlukan untuk menaikkan atau menurunkan suhu suatu zat atau benda. Apabila suatu zat menerima tambahan panas maka suhu zat tersebut akan naik, karena dengan penambahan panas tersebut molekul-molekul zat itu akan bergerak lebih cepat. Dan apabila melepaskan panas, maka suhu tersebut akan turun karena gerak molekul-molekulnya menjadi lambat. Perubahan ini dapat diamati dan diukur dari perubahan suhu pada termometer. Dari definisi panas jenis, kiranysa jelas bahwa jumlah energi panas yang diperlukan untuk menaikkan atau menurunkan suhu suatu zat dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut : 

Q = m.C. (T2 – T1 

Dimana : Q = Jumlah panas (sinsible heat) dalam joule 

m = Massa zat dalam kg 

C = Panas jenis dalam j/kgoC 

(T2-T1) = Perubahan suhu dalam oC 

Contoh : Hitunglah jumlah panas yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur suhu 5 kg air dari 20oC ke 100oC Penyelesaian : 

M = 5 kg 

C = 4200 j/kgoC 

(T2-T1) = 100 – 20 = 80 

Q = m.C (T2 – T1) 

= 5.4200.80 

= 1.680.000 j 

= 1680 kj 

Panas laten (laten heat) 

Panas laten adalah jumlah panas yang diperlukan untuk merubah wujud zat apakah dari padat menajdi cair, dari cair menjadi gas atau sebaliknya, tanpa menyebabkan perubahan temperatur. Setiap zat mempunyai dua jenis panas laten yaitu panas laten yang diperlukan untuk merubah wujud dari padat menjadi cair atau dari cair menjadi padat (peleburan dan pembekuan). Dan panas laten yang diperlukan untuk merubah wujud dari cair menjadi gas atau sebaliknya dari gas menjadi cair (penguapan dan pengembunan). Karena laten itu sendiri berarrti tidak tampak atau tersembunyi maka panas laten itu sendiri tidak dapat diketahui atau didapatkan dengan termometer. Jumlah panas laten yang diperlukan untuk merubah wujud suatu zat dapat dihitung dengan persamaan. 

QL = m . L 

Dimana : QL = Jumlah panas laten dalam joule 

m = Massa zat dalam kg 

L = Panas laten dalam kj/kg 

2.4. PERUBAHAN WUJUD 

Seperti diketahui bahwa zat mempunyai tiga tingkat wujud : pada (solid) cair (liguid) dan gas (gas) tingkat wjud zat ini tergantung pada tempartur, tekanan dan energi panas yang dikandungnya. Seperti air misalnya pada tekanan atmosfir akan berbentuk pada (es) kalau temperaturnya di bawah 0 oC dan akan berbentuk cair pada temperatur 0oC sampai 100oC dan diatas 100oC akan berbentuk gas (vapor). Jika terjadi perubahan panas yang dikandung oleh suatu zat pada temperatur yang tetap apakah panasnya ditambah atau diambil maka akan terjadi perubahan wujud zat tersebut bisa dari padat menjadi cair atau sebaliknya dari cair menjadi padat. Perubahan wujud dari cair menjadi gas disebut menguap (evaporation), sebaliknya dari gas menjadi cair disebut mengembun (condensation). Perubahan wujud dari padat menjadi cair disebut mencair atau melebur(fusion) dan sebaliknya dari cair menjadi padat disebut membeku (solidification). Sedangkan perubahan wujud yang langsung dari padat menjadi gas disebut sublimasi (sublimation). Seperti telah disingunggu dalam pembahasan terdahulu bahwa jumlah panas yang ditambahkan hasil perubahan wujud disebut panas laten (laten heat). Panas latent yang diperlukan untuk merubah wujud zat dari padat menjadi cair atau sebaliknya disebut panas laten peleburan (laten heat of fusion). Sedangkan panas laten yang diperlukan untuk merubah wujud zat dari cair menjadi gas atau sebaliknya dari gas menjadi cair disebut panas laten penguapan (latent heat of evaporation). 

Temperatur Penjenuhan (saturation temperature) 

Temperatur pada mana fluida berubah wujud dan fase cair ke fasa gas atau sebaliknya dari fasa gas ke fase cair disebut temperatur penjenuhan (saturation temperature) dan tekanan pada kondisi ini tekanan penjenuhan (saturation temperature) zat cair (liquid) yang berada pada temperatur penjenuhan disebut cairan jenuh (saturation liquid) dan uap yang berada pada temperatur penjenuhan disebut uap jenuh (saturation vapour). Adalah sangat penting untuk diketahui bahwa pada tekanan tertentu temperatur penjenuhan zat cair (temperatur pada mana zat cair akan menguap) adalah sama dengan temperatur penjenuhan uap (temperatur pada mana uap akan mengembun) pada tekanan tertentu, temperatur penjenuhan adalah temperatur maximum yang dapat dimiliki oleh zat cair dan temperatur minimum yang dapat dimiliki oleh gas (uap) 

Menguap (evaporation) 

Seperti dikatakan di atas bahwa menguap adalah perubahan zat dari wujud cair menjadi gas. Pada saat menguap diperlukan panas laten penguapan (laten heat of evaporatotion) untuk merubah wujud zat tersebut dari cair menjadi uap pada temperatur yang tatap sama. Zat cair menguap pada temperatur tertentu yang berbeda-beda pada tekanan dan temperatur tertentu penguapan dapat terjadi pada seluruh permukaan zat cair, dimana penguapan semacam ini disebut mendidih. Temperatur sewaktu zat mendidih pada tekanan satu atmosfir disebut titik didih. Proses pendidikan ini terjadi manakala tekanan uap jenuh pada titik didih sama dengan tekanan di atas permukaan zat cair. Apabila tekanan di atas permukaan zat cair diturunkan maka zat cair tersebut dapat mendidih pada temperatur yang lebih rendah. Karena itu dalam teknik pendingin selalu diusahakan tekanan dalam evaporator dapat lebih rendah agar supaya bahan pendingin (refrigerant) dapat mendidih pada temperatur yang lebih rendah pula. Bahan pendingin dalam evaporator akan berubah wujud dari cair menjadi gas dengan jalan mengambil panas dari sekelilingnya, sehingga temparatur disekitar evaporator ini akan menjadi lebih dingin. 

Uap panas lanjut (superheated vapor) 

Jika uap dari hasil proses penguapan dipanaskan terus sehingga temperaturnya berada di atas atau lebih tinggi dari temperatur penjenuhan (saturation temperature) disebut uap panas lanjut (superheated vapor). Zat cair yang sudah menguap temperaturnya masih dapat dinaikan dengan jalan penambahan energi panas, seperti ditunjukkan gambar 

Bilamana temperatur uap tersebut dinaikkan sedemikian rupa, sehingga temperaturnya berada di atas temperatur penjenuhan, maka uap ini dikatakan dipanaslanjutkan, dan energi yang disuplai untuk mempanas lanjutkan uap ini disebut superheat (panas lanjut) seperti misalnya pada gambar di atas dimana temperaturnya setelah dipanaslanjutkan menjadi 130oC sedangkan temperaturnya penjenuhan 100oC, maka dikatakan uap tersebut panas lanjut (superheated) sebesar 30oC 

Mengembun (condensation) 

Mengembun adalah kebalikan menguap yaitu proses perubahan zat dari wujud gas (uap) menjadi cairan pada titik embunnya. Pada saat mengembun dilepaskan panas laten pengembunan. Seperti halnya penguapan pengembunan juga terjadi pada temperatur dan tekanan yang tetap. Proses pengembunan dapat terselenggara melalui beberapa cara seperti dengan pencabutan panas, dengan menaikkan tekanan, uap atau kombinasi dari keduanya. Pada sistem teknik pendingin proses pengembunan bahan pendingin (refrigerant) yang telah menjadi uap dalam evaporator terjadi pada kondensor, karena proses pengembunan dapat terjadi dengan cara menaikkan temperatur uap maka sebelum bahan pendingin memasuki kondensor tekanannya dinaikkan terlebih dahulu dalam kompresor. 

Cairan dingin lanjut (subcooled liquid) 

Apabila setelah pengembunan, cairan yang dihasilkannya didingin terus dengan jalan pengembalian panas sensibel dari cairan tersebut sehingga temperatrnya turun sampai dibawah temperatur penjenuhan (saturation temperature) dikatakan cairan tersebut dilanjutkan karenanya cairan pada temperatur di bawah temperatur penjenuhan disebut cairan dingin lanjut (subcooled liquid). Dalam sistem teknik pendingin proses ini terjadi pada bagian akhir kondensor dan pada pemindah panas (heat exchangger). Dari uraian di atas kiranya dapat dipahami bahwa proses yang terjadi selama perubahan wujud adalah sangat penting dalam teknik pendingin, dengan perubahan wujud dari cair menjadi gas dan dari gas menjadi cair (evaporation dan condensation) inilah yang memungkinkan. Refrigerant untuk bekerja mendinginkan ruangan disekitarnya. Sebagai rangkuman apa yang telah dibicarakan di atas, diagram berikut menggambarkan harga perpindahan panas, apabila air pada tekanan atmosfir dipanaskan sampai wujudnya berubah. 

Pada garis AB air dipanaskan dengan memberikan panas sensibel (sensible heat) sehingga temperaturnya naik dari 0 oC dan 100oC. Pada garis BC terjadi perubahan wujud yaitu dengan dengan penambahan panas laten (latent heat) dan temperatur pada periode ini tetap konstan. Pemanasan lebih lanjut menyebabkan temperatur uap naik (CD) sampai 120oC yang mana proses ini dikenal sebagai superheating (memanaskan lanjutkan). 

Contoh soal : 

Hitunglah total energi panas yang dibutuhkan untuk merubah 5 kg es pada tempertur –20oC menjadi uap yang bertemperatur 100oC. Panas jenis es = 2100 j/kgoC Panas jenis ari = 4200 j/kgoC Panas laten peleburan es 335 kj/kg Panas laten penguapan air 2250 kj/kg. 

Penyelesai : 

2.5. PENGARUH TEKANAN TERHADAP PERUBAHAN WUJUD 

Seperti diketahui bahwa sesuai dengan fungsinya refrigerant dalam sistem teknik pendingin yang berbentuk fluida mengambil panas untuk menguap pada temperatur dan tekanan yang rendah. Dan memberikan panas untuk mengembun pada temperatur dan tekanan yang tinggi. Dari uraian di atas kiranya dapat dipahami bahwa adanya hubungan antara tekanan dari temperatur. Gambar 1.11 menunjukkan bahwa temperatur didih air dapat dirubah dengan merubah tekanan disekitarnya. 

Pada permukaan air laut dengan tekanan 101,3 kPa air mendidih pada temperatur 100oC. Apabila tekanan lebih besar dari 101,3 kPa (0 kPa gauge) maka air akan mendidih di atas 100oC seperti misalnya pada sebuah ketek yang bertekanan 40 kPa gauge, air akan mendidih pada temperatur 110oC. Dan apabila tekananya dinaikkan menjadi 400 kPa gauge, maka titik didihnya naik menjadi 170oC seperti ditunjukkan pada gambar 1.12 

Apabila tekanan diturunkan, maka titik didih air juga akan turun seperti diilustrasikan pada gambar 20. Dimana air direbus pada ketinggian 3000m di atas permukaan laut, laut sehingga tekanan lebih rendah dari 101,3 kPa (0 kPa gauge). Maka air akan mendidih pada temperatur 89oC. Jadi pada titik didih baik tekanan maupun temperatur saling menentukan. 

Dari pembahasan di atas kiranya dapat dipahami bahwa : 

? Semua zat cair menyerap banyak panas tanpa menjadi hangat, apabila dia mendidih menjadi uap 

? Tekanan dapat digunakan untuk memungkinkan uap mengembun menjadi cair 

? Perubahan wujud selalu terjadi pada temperatur dan tekanan yang konstan 

? Perubahan wujud membutuhkan jumlah panas yang relatif besar 

? Pada proses perubahan wujud cairan dan uap berada pada temperatu yang sama. 

Dari pressure/temperatur chart dapat diketahui hal-hal sebagai berikut : 

1. Saturation temperature (temperatur penjenuhan) R22 adalah 0 oC pada sisi tekanan rendah dan 44oC pada sisi tekanan tinggi 

2. Kondisi refrigerant ketika memasuki kompressor adalah superheated vapor (uap panas lanjut) sebesar 4oC 

3. Kondisi refregeant ketiga meninggalkan kompressor adalah superheated vapor (uap panas lanjut) sebesar 60oC 

4. Refrigerant akan mengembun pada temperature 44oC dan tekanan 1610 kPa

5. Refrigerant menguap pada temperatur 4oC dan tekanan 398 kPa. 

c. Rangkuman 2 

Semua benda padat, cair dan gas mempunyai tekanan. Kerja suatu sistem refrigerasi pada umumnya tergantung dari perbedaan tekanan didalam sistem. Tekanan yang berhubungan dengan sistem refrigerasi ada tiga macam, yaitu tekanan atmosfir, tekanan manometer an tekanan absolut. Suhu tidak mengambil panas atau memberikan panas dari suatu benda. Suhu hanya memberikan petunjuk keadaan benda misalnya dingin, hangat atau panas. Apabila suhu suatu benda berubah maka pada benda tersebut dapat terjadi berbagai perubahan kimia, wujud warna dan lain-lain. Alat untuk mengukur suhu disebut thermometer. Pada thermometer air raksa, pemuaian air raksa digunakan sebagai petunjuk suhu. Skala thermometer dibuat dalam derajat celcius, fahrenheit dan kelvin. Kalor tidak sama dengan suhu. Kalor adalah energi yang diterima oleh benda, sehingga suhu benda atau wujudnya berubah. Jika kalor dilepaskan suhu benda akan turun. Jika kalor ditambahkan pada suatu benda, maka pengerakan molekulmolekulnya bertambah cepat. Kejadian ini dapat dilihat dengan naiknya suhu pada thermometer. Zat adalah sesuatu yang menempati ruang dan memiliki massa. Benda terdiri dari zat dan memiliki energi. Zat bila ditambah atau diambil kalornya pada suhu yang tetap, dapat berubah wujud dari cair menjadi gas atau sebaliknya. Misalnya es jika diberi kalor mencair dan air jika diberi kalor menguap menjadi uap. Sebaliknya uap bila diambil kalornya mengembun dan air bila diambil kalornya akan membeku menjadi es. Perubahan wujud dari cair menjadi gas disebut menguap, kebalikannya dari gas menjadi cair disebut mengembun. Untuk mempercepat penguapan dapat dilakukan dengan : 

1. Menaikan suhu dengan memberikan pemanasan 

2. Mengurangi tekanan pada permukaan zat 

3. Memperluas permukaan zat 

4. Meniupkan udara di atas permukaan zat 

d. Tugas 2 

1. Tunjukkan dua jenis skala yang ada pada compound gauge! 

2. Periksa kondisi refrigeran pada suhu ambien, suhu silinder dan tekanan silinder! 

3. Periksa besaran tekanan discharge, tekanan suction dan jenis refrigean pada satu sistem refrigerasi yang ada! 4. Lakukan pengukuran temperatur pada permukaan evaporator dengan menggunakan thermometer! 

5. Gambarkan diagram suhu/entholpy dari hasil pengukuran yang telah dilakukan tersebut ! 

e. Tes Formatif 2 

Ubahlah besaran-besaran berikut sesuai yang diminta. 

1. 25 psig ke psi abs 

2. psig ke psi abs 

3. 2 kPag ke kPa abs 

4. 32 kPag ke kPa abs 

5. 100oC ke kelvin 

6. 30oC ke kelvin 

7. 40oC ke fahrenheit 

8. 86oC ke rankin 

9. Hitunglah jumlah panas yang diperlukan untuk menaikan suhu 12 liter air menjadi 90oC. 

10. Jika panas yang diperlukan untuk menaikkan suhu dari 25oC menjadi 80oC adalah 39 kjoule. Hitunglah masa air tersebut.