BAB II LANDASAN TEORI

Transkripsi

1 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Tentang refrigerasi dan pengkondisian udara Sekilas tentang refrigerasi dan pengkondisian udara secara fungsi utama bidang refrigerasi dan pengkondisian udara saling berkaitan satu sama lain, tetapi masing - masing mempunyai ruang lingkup yang berbeda. Keadaan ini dapat dilukiskan seperti pada Gambar 2-1. Penerapan teknik refrigerasi yang terbanyak refrigerasi industri, yang meliputi pemrosesan, pengawetan makanan, penyerapan kalor, dari bahan - bahan kimia, perminyakan, dan industri petrokomia. Selain dari itu, terdapat penggunaan khusus seperti pada manufaktur dan kontruksi. Dalam hal yang sama, teknik pengkondisian udara tidak hanya berfungsi sebagai pendinginan tetapi lebih dari pada itu. Definisi pengkondisian udara nyaman (comfort air conditioning) adalah proses perlakuan terhadap udara untuk mengatur suhu, kelembaban, kebersihan, dan pendistribusiannya secara serentak 7

2 guna mencapai kondisi nyaman yang dibutuhkan oleh penghuni yang berada di dalamnya. Oleh karena itu teknik pengkondisian udara juga mencangkup usaha pemanasan (yang tidak menerapkan teknik refrigerasi kecuali untuk pompa kalor), seperti pengaturan kecepatan, radiasi termal, dan kualitas udara termasuk penyelisihan partikel dan uap pengotor. Prinsip refrigerasi dan pengkondisian udara dapat dikatakan bahwa refrigerasi dan pengkondisian udara merupakan terapan dari teori Perpindahan Kalor dan Termodinamika. Gambar 2-1 Kaitan antara bidang bidang refrigerasi dan pengkondisian udara 2.2 Pengkondisian udara untuk kendaraan Perkembangan teknologi yang semakin pesat khususnya bidang otomotif produsen otomotif berlomba lomba untuk berinovasi menjual produk yang nyaman dikendarai mengutamakan kenyamanan dan aman salah satunya adalah pengkondisian udara pada kendaraan, kebanyakan kendaraan yang dikondisikan 8

3 udaranya adalah otomobil, sehingga setiap tahunnya terjual diantara 5 hingga sampai 10 juta sistem. beban pendinginan yang terbanyak berasal dari radiasi matahari, dan bagi kendaraan umum adalah kalor yang dilepaskan oleh orang. jika dibandingkan dengan pengkondisian udara pada bangunan, beban - beban ini ditandai juga dengan perubahan yang cepat dan tingginya intensitas kalor per satuan volume ruang. Dalam sistem kerja AC mobil melibatkan beberapa komponen dan terbagi atas dua bagian, yaitu bagian yang berfungsi menaikan dan menurunkan tekanan. Dengan adanya kedua komponen tersebut, proses penguapan dan penyerapan panas dapat berlangsung dengan sempurna. Saat AC mobil dinyalakan, udara dalam kabin mobil bergerak dan bersirkulasi secara terus menerus melewati evaporator dengan bantuan blower kabin. Selanjutnya udara panas dalam kabin diserap oleh evaporator dan dihembuskan kembali oleh blower dalam bentuk udara dingin. Agar suhu kembali ideal, dipasanglah pengatur suhu thermister. 2.3 Sistem sirkulasi udara pada AC kendaraan Sirkulasi udara pada AC mobil terbagi menjadi dua bagian, yaitu sirkulasi di dalam kabin dan di luar kabin. Kedua bagian sirkulasi tersebut menggunakan blower atau kipas untuk mensirkulasi udaranya, pengaturan pencampur udara (airmix-control) melengkapi dalam proses sirkulasi sehingga dapat menghasilkan udara yang lebih bersih. Pengontrolan sirkulasi udara dalam kabin dan di luar kabin menentukkan dimana proses pengkondisian udara dan refrigerasi bekerja. 9

4 Gambar 2-2 Siklus Refrigerasi pada mobil Honda Freed Sirkulasi Udara Dalam Kabin Sirkulasi udara dalam kabin melibatkan satu set unit pendingin yang terdiri atas blower, katup ekspansi, dan evaporator (biasanya terletak di bagian belakang dashboard). Evaporator merupakan alat yang berfungsi menyerap panas udara di sekitarnya. Terbuat dari bahan aluminium yang berongga dan bersirip, sehingga mampu menghasilkan udara dingin, yaitu dibawah 5 ºC. Di dalam evaporator berisi gas refrigeran dengan temperatur yang cukup rendah, hasil penurunan tekanan yang di lepaskan oleh katup ekspansi. Selain evaporator, komponen lain yang bekerja mengatur sirkulasi udara dalam kabin adalah blower. Udara dalam kabin diisap oleh blower sebelum melewati evaporator, sehingga temperatur udara yang dihasilkan dalam kabin 10

5 mobil menjadi lebih dingin sesuai pengontrolannya (low-medium-high), terlihat di Gambar 2-3. Seperti telah disebutkan sebelumnya, sirkulasi udara dalam kabin memungkinkan adanya kotoran dan debu, sebelum masuk evaporator udara disaring oleh filter AC untuk menyaring kotoran dan debu, sehingga udara yang keluar dari evaporator selalu dalam keadaan bersih. Gambar 2-3 Climate control / pengatur suhu AC kendaraan Sirkulasi udara dari luar kabin Sirkulasi udara diluar kabin melibatkan babarapa komponen, diantaranya kondensor, kompresor, motor fan, filter dryer. Selain sebagai tempat sirkulasi udara diluar kabin, kondensor juga berfungsi melepaskan panas refrigeran. Panas pada kondensor terjadi akibat tekanan refrigeran oleh kompresor. Alat untuk mensirkulasikan udara pada kondensor adalah motor fan (extra fan). Biasanya, kondensor terpasang di bagian depan radiator (pendingin mesin). kebanyakan kendaraan model sekarang kondensor yang terpasang berukuran lebar dan lebih tipis sehingga komponen tersebut di pasang di depan radiator dan keuntungannya 11

6 model seperti ini lebih baik dalam sistem sirkulasinya karena dibantu komponen motor fan AC dan motor fan radiator. Gambar 2-4 Tata letak Komponen Air Conditioner System pada sebuah kendaraan ringan 2.4 Daur kompresi uap standar Pada sebuah sistem air conditioner system pada kendaraan ringan menggunakan sistem daur kompresi uap standar, di dalam sistem tersebut ada sebuah fluida yang mengalir dan bekerja fluida tersebut adalah yang dinamakan refrigeran, refrigeran merupakan bahan pendingin yang bersirkulasi melewati kondensor, filter dryer, katup ekspansi (orifice tube), evaporator dan kompresor. Sirkulasi refrigeran yang melewati bagian-bagian AC terjadi akibat adanya 12

7 tekanan kompresor. Bahan pendingin (refrigerant) tersebut tidak akan berkurang jika tidak terjadi kebocoran, seperti pada pipa-pipa, seal, atau komponenkomponen lain yang dilewatinya. Saat melewati komponen - komponen AC tersebut, refrigerant akan mengalami phasa perubahan bentuk, temperatur dan tekanannya. Dari sekian banyak jenis-jenis sistem refigerasi, namun yang paling umum digunakan adalah refrigerasi dengan sistem kompresi uap standar. Komponen utama dari sebuah siklus kompresi uap standar adalah kompresor, evaporator, kondensor dan katup ekspansi. Pada siklus kompresi uap, di evaporator refrigeran akan menghisap panas dari dalam ruangan sehingga panas tersebut akan menguapkan refrigeran. Kemudian uap refrigerant dikompres oleh kompresor hingga mencapai tekanan kondensor, dalam kondensor uap refrigeran dikondensasikan dengan cara membuang panas dari uap refrigeran ke lingkungannya. Kemudian refrigeran akan kembali di teruskan ke dalam evaporator. Dalam diagram T-s, P-h siklus kompresi uap ideal dan skema siklus refrigerant dapat dilihat dalam gambar berikut ini : 13

8 (A) (B) Gambar 2-5 Diagram T-s (A) skema siklus refrigerasi (B), dan diagram (C) 14

9 P h (C) Siklus Kompresi Uap Dengan bantuan diagram entalpi-tekanan, besaran yang penting dalam daur kompresi uap dapat diketahui. Besaran-besaran ini adalah kerja kompresi, Laju pengeluaran kalor, dampak refrigerasi, koefisien prestasi (COP), laju alir masa untuk setiap kilowatt refrigerasi, dan daya per kilowatt refrigerasi. Proses-proses yang akan terjadi pada siklus kompresi uap terbagi menjadi beberapa tahapan proses, dan akan dijelaskan seperti terlihat pada Gambar 2-5 diatas adalah sebagai berikut: Proses kompresi (1-2) Dikatakan kompresi adiabatik dan reversible, dan uap jenuh menuju tekanan kondensor. proses kompresi dimulai ketika refrigeran meninggalkan evaporator. Refrigeran masuk kedalam kompresor melalui pipa saluran masuk. Sebelum masuk kedalam kompresor, refrigeran masih berbentuk gas, bertemperatur rendah, dan bertekanan rendah. Setelah melalui kompresor, refrigeran masih berwujud gas, tetapi memiliki tekanan dan temperatur yang tinggi. Akibatnya, kompresor dapat dengan mudah menghisap gas dan menekan refrigerant hingga mencapai tekanan kondensasi dan perubahan suhu refrigeran. Proses ini dilakukan oleh kompresor dan berlangsung secara isentropik. Kondisi awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah uap jenuh bertekanan rendah, setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi uap bertekanan tinggi. Karena proses ini berlangsung secara isentropik, maka temperatur ke luar kompresor pun meningkat. Besarnya kerja kompresi per satuan 15

10 massa refrigeran dapat dihitung dengan menggunakan persamaan rumus (W.F.Stoecker, J.W.Jones 1987): : Wk = h1 h2...(2-1) dimana : Wk = besarnya kerja kompresor (kj/kg) h1 = entalpi refrigeran saat masuk kompresor (kj/kg) h2= entalpi refrigeran saat keluar kompresor (kj/kg) Proses kondensasi (2-3) Dikatakan pelepasan kalor reversibel pada tekanan konstan, menyebabkan penurunan panas lanjut (desuperheating) dan pengembunan refrigeran. Proses kondensasi di mulai ketika refrigeran meninggalkan kompresor. Refrigerant yang berwujud gas, bertekanan dan temperatur yang tinggi di alirkan menuju kondensor. Di dalam kondensor, refrigerant berubah wujud dari gas menjadi cair. Panas yang di hasilkan oleh refrigerant di pindahkan ke udara di luar pipa kondensor. Agar proses kondensasi lebih efektif, di gunakan kipas (extra fan), sehingga udara luar dapat di hembuskan tepat di permukaan pipa kondensor. Dengan demikian, panas pada refrigerant dapat dengan mudah di pindahkan ke udara luar. Setelah melewati proses kondensasi, refrigerant berubah wujud menjadi cair dengan temperature lebih rendah, tetapi tekanannya masih tinggi. Setelah itu, refrigerant cair masuk ke saringan (filter dryer), sehingga kotoran dapat di saring sebelum masuk ke komponen berikutnya. Proses selanjutnya adalah refrigerant mengalir menuju katup ekspansi. Proses ini berlangsung didalam kondensor. Refrigerant yang bertekanan tinggi dan bertemperatur tinggi yang berasal dari kompresor akan membuang 16

11 kalor sehingga fasanya berubah menjadi cair. Hal ini berarti bahwa di dalam kondensor terjadi pertukaran kalor antara refrigerant dengan lingkungannya (udara), sehingga panas berpindah dari refrigeran ke udara pendingin yang menyebabkan uap refrigerant mengembun menjadi cair. Besar panas per satuan massa refrigeran yang dilepaskan di kondensor dinyatakan sebagai rumus (W.F.Stoecker, J.W.Jones 1987): Qc = h3 h2...(2-2) dimana : Qc = besarnya panas dilepas di kondensor (kj/kg) h2 = entalpi refrigeran saat masuk kondensor (kj/kg) h3= entalpi refrigeran saat keluar kondensor (kj/kg) Proses ekspansi (3-4) Ekspansi tidak-reversibel pada entalpi konstan, dari cairan jenuh menuju tekanan evaporator. Proses yang terjadi penurunan tekanan refrigeran di mulai ketika refrigeran meninggalkan kondensor dan filter dryer. Di dalam katup ekspansi, terjadi proses penurunan tekanan, sehingga refrigerant yang keluar memiliki tekanan yang rendah. Selain itu, katup ekspansi juga berfungsi mengontrol aliran refrigeran di antara dua sisi tekanan yang berbeda, yaitu tekanan tinggi dan tekanan rendah. Pada proses ini, refrigeran berubah menjadi uap jenuh yang memiliki suhu dan tekanan yang rendah. Proses selanjutnya, refrigeran di alirkan menuju evaporator. Inilah yang di sebut sebagai proses pendinginan refrigeran. Proses expansi ini berlangsung secara isoentalpi. Hal ini berarti tidak terjadi perubahan entalpi tetapi terjadi drop tekanan dan penurunan temperatur, atau dapat dituliskan dengan rumus (W.F.Stoecker, J.W.Jones 1987): 17

12 h3 = h4 (2-3) Proses penurunan tekanan terjadi pada katup expansi yang berbentuk pipa kapiler atau orifice yang berfungsi untuk mengatur laju aliran refrigerant dan menurunkan tekanan Proses evaporasi (4-1) Penambahan kalor reversibel pada tekanan tetap, yang menyebabkan penguapan menuju uap jenuh. proses evaporasi terjadi ketika refrigerant yang masuk kedalam evaporator. Di awal proses ini, refrigerant masih berwujud uap jenuh (kabut), bertemperatur, dan bertekanan rendah. Kondisi refrigerant ini di manfaatkan untuk mendinginkan udara luar yang melewati permukaan evaporator. Agar lebih efektif, di gunakan blower, sehingga sirkulasi udara panas pada kabin dapat melewati evaporator. Proses yang terjadi di balik proses pendinginan udara dalam kabin adalah proses penangkapan panas (kalor) refrigerant yang mempunyai temperatur lebih tinggi di bandingkan dengan refrigerant yang mengalir di dalam evaporator. Karena menyerap panas udara dalam kabin kendaraan, refrigerant yang berwujud uap jenuh (kabut) akan berubah menjadi gas. Selanjutnya, refrigerant akan mengalir menuju kompresor. Proses ini terjadi secara berulang sampai suhu dalam kabin kendaraan sesuai dengan pengaturannya dan kompresor berhenti bekerja. Proses ini berlangsung secara isobar isothermal (tekanan konstan, temperatur konstan) di dalam evaporator. Panas dari dalam ruangan akan diserap oleh cairan refrigeran yang bertekanan rendah sehingga refrigeran berubah fasa 18

13 menjadi uap bertekanan rendah. Kondisi refrigerant saat masuk evaporator sebenarnya adalah campuran cair dan uap. Besarnya kalor yang diserap oleh evaporator dijabarkan dalam persamaan rumus (W.F.Stoecker, J.W.Jones 1987): Qe = h1 h4...(2-3) dimana : Qe = besarnya panas yang diserap di evaporator (kj/kg) h1 = entalpi refrigeran saat keluar evaporator (kj/kg) h4= entalpi refrigeran saat masuk evaporator (kj/kg) Kualitas unjuk kerja suatu sistem refrigerasi dapat dinyatakan dengan suatu angka hasil perbandingan antara energi yang diserap dari udara ruang dan energi yang digunakan untuk mengkompresi gas di kompresor. Perbandingan kedua energi tersebut lazim disebut sebagai Koefisien unjuk kerja dari siklus refrigerasi atau Coefficient of performance (COP). 2.5 Komponen utama sistem AC pada kendaraan ringan Kompresor Kompresor merupakan komponen yang bekerja memompa refrigerant agar dapat bersirkulasi keseluruh unit AC mobil, sehingga terdapat perbedaan tekanan, baik sebelum atau sesudah masuk kedalam kompresor. Prinsip kerja kompresor mirip dengan jantung pada tubuh manusia dan refrigerant sebagai darahnya pada bagian masuk kompresor di sebut sebagai daerah tekanan rendah dan bagian keluar kompresor disebut sebagai daerah tekanan tinggi. 19

14 Tenaga penggerak kompresor untuk mensirkulasikan refrigerant berasal dari tenaga mesin. Dengan perantaraan drive belt, pulley, dan Comperssor clutch, kompresor dapat berputar seirama dengan putaran mesin. Dengan adanya pembagian tenaga mesin untuk menggerakan kompresor, maka beban mesin akan bertambah, sehingga secara otomatis konsumsi bahan bakar pun akan meningkat. Begitu vitalnya fungsi kompresor dalam sistem AC mobil, sehingga perlu diperhatikan kondisi maupun perawatannya. Jangan sampai karena kurangnya perawatan menyebabkan A/C mobil tidak bekerja. Kompresor yang terdapat pada unit AC memiliki berbagai tipe, bentuk, dan ukuran yang berbeda - beda. Diperlukan pengetahuan dan pemahaman cara kerja untuk masing-masing tipe kompresor, sebab kebutuhan pendinginan pada tiap-tiap kendaraan juga berbeda. Fungsi compressor pada sistem pendinginan uap (vapor compression system) ada dua macam: 1. untuk mengalirkan uap refrigeran yang mengandung sejumlah panas dari evaporator. 2. untuk menaikan temperatur uap refrigeran sampai mencapai titik saturasinya (jenuh), titik tersebut lebih tinggi dari pada temperatur medium pendinginnya. 20

15 Gambar 2-6 Compressor Kondensor Kondensor adalah komponen penukar panas yang berfungsi untuk mengkondensasikan gas refrigerant dari compressor. Gas refrigerant yang bertekanan dan bertemperatur tinggi dari compressor dialirkan ke kondensor selanjutnya phasa refrigerant berubah dari gas menjadi cair dengan cara membuang panas yang di bawa oleh refrigerant ke media pendingin kondensor dengan di bantu motor fan AC dan motor fan radiator, seperti terlihat gambar 2-7 memperlihatkan letak kondensor didepan radiator. Gambar 2-7 Kondensor 21

16 Panas yang dibuang di kondensor adalah sama dengan jumlah panas yang diserap oleh evaporator dan panas hasil kerja kompresi oleh compressor. Setelah melalui kondensor, refrigerant sudah berubah wujud menjadi cairan 100% tetapi tekanan dan temperaturnya masih tinggi. Refrigerant tersebut dialirkan ke receiver/dryer untuk dibersihkan dari kotoran atau kandungan uap air selanjutnya melalui liquid line diteruskan ke katup ekspansi Evaporator Evaporator adalah penukar kalor yang di dalamnya mengalir cairan refrigeran yang berfungsi sebagai penyerap panas dari part yang didinginkannya sambil berubah phasa. Kadang-kadang evaporator disebut freezing unit, low side, cooling unit atau nama lainnya yang menggambarkan fungsinya atau lokasinya. Temperatur refrigeran di dalam evaporator selalu lebih rendah daripada temperatur sekelilingnya, sehingga dengan demikian panas dapat mengalir ke refrigeran. Gambar 2-8 Evaporator Katup ekspansi 22

17 Komponen kontrol refrigeran merupakan suatu tahanan yang tempatnya berada diantara sisi tekanan tinggi dan sisi tekanan rendah. Refrigeran cair yang mengalir melalui komponen kontrol, tekanannya diturunkan dan jumlahnya diatur sesuai dengan keperluan evaporator. Komponen kontrol harus memberikan kapasitas yang maksimum pada evaporator, tetapi tidak membuat beban lebih kepada compressor. Komponen kontrol refrigeran bekerjanya atas dasar: perubahan tekanan, perubahan suhu, perubahan jumlah atau volume refrigeran, atau gabungan dari perubahan tekanan, suhu dan jumlah refrigeran. Komponen kontrol yang paling sering digunakan pada sistem air conditioning adalah katup ekspansi thermostatis (TXV). Gambar 2-9 Katup Ekspansi (B) 23

18 2.6 Komponen Pendukung Receiver/ Dryer desiccant Salah satu komponen dari pengkondisian udara (refrigerasi) yang dapat menyerap uap air dan menyaring kotoran di dalam sistem pendingin disebut pengering (dryer). Di dalam pengering diisikan bahan pengering dan kawat saringan, maka dapat menyerap dan menyaring uap air, asam, kotoran dan bendabenda lain yang tidak di perlukan dalam sistem. Tujuan dari memakai sistem pengering (dryer) untuk menyerap semua kotoran seperti air, uap air, asam, campuran dan endapan-endapan hasil uraian minyak pelumas. Sedangkan saringan (filter) pada pengering dipakai untuk menyaring butir-butir kotoran didalam sistem. Gambar 2-10 Receiver/ dryer desiccant (C) 24

19 Manfaat dari pengering (dryer) tidak dapat segera diketahui, apabila kita tidak memakai pengering tersebut, kita dapat mengalami kejadian yang tidak di inginkan seperti: a. Uap air di dalam sistem dapat membeku dan membuat sistem menjadi tersumbat. b. Air dan asam dapat merusak minyak kompresor, membentuk endapan yang dapat membuat tersumbat saringan dan pipa kapiler, juga dapat mengganggu dan merusak kompresor. Jika kompresor rusak atau motornya terbakar, maka pengering (dryer) harus ditukar baru. Karena selain saringan (filter) telah kotor dan mungkin buntu, juga bahan pengering telah jenuh dan sudah tidak dapat menyerap uap air dan asam lagi. Bahan pengering (dessicant) yang banyak diisikan kedalam pengering (dryer). Sebagian bahan pengering yang banyak di pakai. Bentuknya butir-butir bulat atau kristal, warnanya putih atau biru. Tidak dapat hancur menjadi tepung atau lengket, dan tidak bereaksi dengan minyak pelumas kompresor. Dapat menyerap uap air dan asam secara adsorpsi, tidak terjadi perubahan kimia pada silica gel. Dapat menyerap air sampai 40% dari beratnya sendiri. Silica gel setelah menjadi jenuh dapat di aktifkan kembali dengan di panaskan sampai cc, setelah menjadi dingin dapat dipakai. Jenis penyaring yang di gunakan pada kendaraan di Honda freed menggunakan butir - butir bulat atau kristal, karena sifatnya yang telah di sebut diatas. 25

20 2.6.2 Compressor Clutch Compressor clutch terdiri dari stator, rotor dengan pulley, dan pressure plate untuk mengikat drive pulley dan compressor secara magnet. Stator diikat pada compressor housing, dan pressure plate dipasangkan pada kompresor shaft. Apabila mesin hidup, maka pulley berputar karena gerakan oleh shaft melalui tali penggerak (drive belt), tetapi kompresor tidak berputar kecuali magnetic clutch dialiri arus. Saat system air conditioner pada posisi ON, amplifier mengalirkan arus listrik ke stator koil. Selanjutnya gaya elektro magnetic pada stator akan menarik pressure plate dan menarik plate terhadap permukaan gesek pada pulley. Pergesekan antara permukaan dan plate menyebabkan clutch assembly berputar sebagai satu unit dan menggerakkan kompresor, seperti terlihat gambar dibawah. Gambar 2-11 Compressor clutch 26

21 2.6.3 Motor Blower dan filter debu Berfungsi untuk menghembuskan udara ke evaporator sehingga udara dingin disekitar evaporator tertiup kekabin kendaraan/ ruangan, sebagai kontrol kecepatan di kontrol oleh climate control yang terletak di dalam kabin kendaraan. Di dalam unit motor blower dilengkapi sebuah saringan debu yang menangkap partikel partikel halus yang melalui sebelum tiupan angin yang dingin di tiupkan ke dalam kabin kendaraan sehingga udara yang dihembuskan lebih bersih, penggantian filter debu dilakukan dalam perawatan berkala setiap km/ sekitar kurang lebih tiga bulan pemakaian sesuai anjuran pabrik/ petunjuk servis. Gambar 2-12 Motor Blower (A), filter debu (B) Thermistor/ Evaporator Temperature Sensor fungsinya untuk menangkap suhu ruangan dan sekaligus on/off kinerja kompresor. Cara kerjanya adalah mengirim arus sinyal dari blower switch ke amplifier/ electronic control unit dan meneruskannya ke rellay compressor. alat ini pula yang mengatur hidup/ matinya motor extra fan, idle up dan tentunya compressor itu sendiri. 27

22 Thermistor diletakan / menempel pada fin-fin outlet evaporator, hal ini dimaksudkan untuk membaca seberapa banyak suhu ruangan yang dibutuhkan sesuai setting temperatur kontrol. kalau diletakkan pada inlet evaporator maka yang terjadi adalah pembekuan pada dinding evaporator karena yang di sensor bagian udara panas yang dihasilkan dari hembusan motor blower, thermistor didalam AC sistem bukanlah satu -satunya alat yang memutus arus sinyal ke relay compressor tetapi ada pengaman lainnya seperti pressure switch, pressure relieve valve, A/C Compressor thermal protector,. Gambar 2-13 Pressure relieve valve (A) 28

23 Gambar 2-14 Thermal protector (C) Gambar 2-15 Tata letak komponen komponen pendukung lainnya 29

24 2.6.5 Refrigeran Fluida kerja yang dipakai pada sistem refrigerasi kompresi uap adalah fluida kerja dengan karakteristik khusus yaitu mampu mengembun dengan baik, mampu menguap dengan baik dan mempunyai daya serap kalor yang baik. Sifatsifat ini sangat dibutuhkan karena pas dengan jalannya proses sistem daur kompresi uap. Refrigen yang mudah mengembun akan melepas panas yang baik kelingkungan di kondensor seperti pada gambar terlihat refrigen akan melepas panas dalam proses pengembunan sebesar QH, pada akhir proses pengembunan refrigen sepenuhnya menjadi cair (titik 3). Sifat penguapan yang baik berpengaruh terhadap kemampuan yang sering dinamakan efek pendinginan atau dampak refrigerasi, sifat inilah yang paling penting untuk pemilihan refrigeran. Pada proses penguapan pada evaporator adalah proses penyerapan kalor pada daerah pendinginan, pada akhir proses semua refrigeran harus dalm kondisi uap semua (jenuh), jika masih terdapat cairan akan sangat merugikan pada proses kompresi. Gambar 2-16 Siklus aktual refrigeran 30

25 Fungsi refrigeran pada daur mesin refrigerasi adalah sebagai media pembawa kalor, yaitu refrigeran pada kondisi tekanan rendah akan menyerap kalor pada evaporator, kemudian kalor yang diserap akan dilepaskan pada kondensor. Sifat paling penting dari pemilihan refrigeran adalah dampak refrigerasinya yaitu jumlah kalor yang dapat diserap pada evaporator per kg nya. Sifat yang lainnya adalah laju aliran uap hisap perkilowattnya, sifat ini akan menentukan pemilihan alat kompresinya, refrigeran dapat juga dikatakan bahan pendingin berupa fluida yang digunakan untuk menyerap panas melalui perubahan perubahan dari phasa cair ke gas (menguap) dan membuang panas melalui perubahan dari phasa gas ke cair (mengembun). Refrigeran yang baik harus memenuhi syarat sebagai berikut : a. Tidak beracun, tidak berwarna, tidak berbau dalam semua keadaan. b. Tidak dapat terbakar atau meledak sendiri, juga bila bercampur dengan udara, minyak pelumas dan sebagainya. c. Tidak korosif terhadap logam yang banyak dipakai pada sistem refrigerasi dan air conditiioner. d. Dapat bercampur dengan minyak pelumas kompresor, akan tetapi tidak mempengaruhi atau merusak minyak pelumas tersebut. e. Mempunyai struktur kimia yang stabil, tidak boleh terurai setiap kali di mampatkan, diembunkan dan diuapkan. f. Mempunyai titik didih yang rendah. Harus lebih rendah daripada suhu evaporator yang direncanakan. g. Mempunyai tekanan kondensasi yang rendah. Tekanan kondensasi yang tinggi memerlukan kompresor yang besar dan kuat, juga pipanya harus kuat dan kemungkinan bocor besar. 31

26 h. Mempunyai tekanan penguapan yang sedikit lebih tinggi dari 1 atmosfir. Apabila terjadi kebocoran, udara luar tidak dapat masuk ke dalam sistem.. Refrigerant disimpan dalam tabung atau silinder dan drum. Untuk mengetahui isinya, tabung-tabung tersebut diberi berbagai warna, keterangan pada tabung dan label. Warna tabung bahan pendingin dari Du Pont adalah sebagai berikut: Tabel 2-1 Data refrigeran merek Du pont Warna tabung Refrigeran merk Du Pont Warna tabung Refrigeran Freon 11 Freon 12 Freon 22 Freon 113 Freon 114 Freon 134a Freon 500 Freon 502 Jingga (Orange) Putih Hijau Ungu tua (Purple) Biru tua Biru muda (Biru langit) Kuning Ungu muda (Orchid) Pada tabel di gambarkan masing masing jenis Freon dibedakan dengan warna tabung, ditunjukkan untuk jenis freon 134a dengan warna tabung biru muda atau biru langit seperti terlihat pada Gambar 2-17, dan sistem AC jenis kendaraan Honda freed menggunakan refrigeran HFC134a / R134a dan oli refrigeran yang dapat di gunakan jenis polyalkyleneglycol(pag), tentang pelumasan akan dijelaskan di subbab selanjutnya. 32

27 Gambar 2-17 Jenis Tabung Refrigeran R134a Gambar 2-18 Diagram P-h Refrigeran R134a 33

28 Dalam diagram tekanan dan entalpi R134a menunjukkan susunan ukuran kondisi disaat refrigeran mengalami perubahan phasa seperti terlihat di Gambar Minyak Pelumas Minyak pelumas dalam sistem pendingin merupakan bagian yang penting untuk melumasi dan melindungi bagian-bagian yang bergerak dari kompresor. Kompresor mesin pendingin harus terus-menerus mendapat pelumasan. Jika cara pelumasannya kurang sempurna, bagian-bagian yang bergerak dari kompresor akan cepat aus dan rusak. Gunanya minyak pelumas dalam sistem pendingin adalah untuk : 1. Mengurangi gesekan dari bagian-bagian yang bergerak. 2. Mengurangi terjadinya panas pada bushing dan bantalan. 3. Membentuk lapisan penyekat antara torak dan dinding silinder. 4. Membantu mendinginkan kumparan motor listrik di dalam kompresor hermetic. Di dalam kompresor minyak pelumas selalu berhubungan, bahkan bercampur dengan refrigeran dan mengalir bersama-sama ke semua bagian dari sistem. Minyak pelumas harus tetap stabil pada suhu dan tekanan yang tinggi dari kompresor, juga harus tetap dapat memberikan pelumasan dan melindungi bagianbagian yang bergerak agar tidak aus dan rusak. Pada suhu rendah minyak pelumas harus tidak menimbulkan kotoran atau endapan yang dapat menyebabkan katup ekspansi menjadi buntu. Minyak pelumas yang ikut terbawa oleh refrigeran harus dapat dikembalikan ke kompresor dengan perencanaan dari sistem, terutama evaporator yang baik. Minyak pelumas dapat dibagi dalam tiga jenis yaitu yang berasal dari hewan, tumbuhan dan mineral. 34

29 Minyak pelumas yang berasal dari hewan dan tumbuhan adalah minyak pelumas yang tetap (fixed oil), karena tidak dapat dimurnikan tanpa diuraikan. Minyak tersebut tidak stabil, mudah membentuk asam dan endapan, sehingga tidak dapat dipakai untuk mesin pendingin. Minyak pelumas untuk mesin pendingin dibuat dari mineral yang baik dari golongan napthene. Gambar 2-19 Jenis Minyak Pelumas HFC134a Minyak mineral harus dibersihkan melalui proses penyulingan minyak, untuk diambil kandungan lilin, air, belerang dan lain-lain kotorannya. Umumnya minyak pelumas diberi bahan tambahan untuk menghindarkan terjadinya endapan atau busa. Minyak pelumas harus mempunyai pour point (suhu terendah dimana minyak masih dapat mengalir) yang rendah, agar pada suhu rendah lilinnya tidak memisah lalu membeku. Lilin yang membeku dapan membuat buntu alat kontrol refrigerant seperti katup ekspansi. Syarat-syarat minyak pelumas untuk mesin pendingin adalah : 1. Tidak mengandung air, lilin, asam dan lain-lain kotoran. 35

30 2. Mempunyai pour point yang rendah yaitu F sampai dengan F (-32 0 C sampai dengan C). Agar pemakaian pada sistem dengan suhu rendah, lilinnya tidak memisah dan membeku. 3. Mempunyai dielektrik (tidak menghantar listrik) yang kuat, minimum 25 kilo volt. 4. Mempunyai struktur kimia yang stabil, tidak mudah bereaksi denga refrigeran atau benda lain yang dipakai pada sistem pendingin. 5. Tidak berbusa, karena jika berbusa minyak pelumas dapat membawa refrigeran cair masuk ke kompresor, dapat merusak katup kompresor. 6. Mempunyai kekentalan (viscosity) pada F (37,8 0 C) antara SUV (Saybolt Universal Viscosity) dan untuk kompresor AC mobil 500 SUV. Minyak pelumas biasanya diukur dengan satuan Saybolt Universal Viscosity (SUV), yaitu satuan waktu dalam detik yang diperlukan untuk mengalirkan minyak dalam jumlah tertentu (60 cm 3 ) pada suhu udara F (37,8 0 C) melalui sebuah pipa kapiler. Misalnya minyak pelumas pada suhu F memerlukan waktu 300 detik untuk melewati pipa kapiler tersebut, maka dinamakan minyak tersebut mempunyai kekentalan 300 SUV pada F. Minyak pelumas dengan 300 SUV lebih kental daripada minyak pelumas dengan 200 SUV. Minyak yang terlalu kental akan membuat tahanan minyak tersebut menjadi besar dan tenaga yang diperlukan untuk menggerakkan kompresor juga bertambah besar. Minyak pelumas yang terlalu kental tidak dapat menembus lapisan permukaan antara bagian-bagian yang bergerak, apalagi pada kelonggaran atau 36

31 celah yang sempit, minyak tidak dapat menembus ke celah-celah tersebut yang harus dilumasi, sehingga hasil pelumasan tidak merata dan bagian yang bergesekan cepat menjadi aus dan rusak. Sebaliknya minyak pelumas yang terlalu encer, tidak dapat membuat lapisan film dan melumasi permukaan bagian-bagian yang bergerak dengan baik, sehingga bagian-bagian tersebut cepat menjadi aus dan rusak. Berikut ini diberikan sebuah tabel sebagai pedoman kekentalan dari minyak pelumas : Tabel 2-2 Minyak Pelumas Kekentalan minyak pelumas akan berubah, jika terjadi perubahan suhu. Kekentalannya akan naik jika suhunya turun. Sebaliknya kekentalannya akan turun jika suhunya naik. Misalkan minyak pelumas dengan kekentalan 175 SUV pada F akan naik menjadi 1800 SUV jika suhunya turun sampai 40 0 F. Refrigerant yang dapat larut dalam minyak pelumas dibagi menjadi tiga golongan, yaitu: 37

32 1. Dapat bercampur pada suhu tinggi dan suhu rendah. 2. Dapat bercampur pada suhu tinggi, tetapi memisah pada suhu rendah. 3. Tidak dapat bercampur pada suhu tinggi maupun suhu rendah. Pada suhu yang rendah di evaporator, kemampuan bercampur refrigerant dengan minyak pelumas berkurang, sedangkan pada suhu tinggi di kompresor dan kondensor bertambah. Di evaporator biasanya sebagian minyak pelumas akan memisah dari campuran refrigerant dan minyak pelumas. R-134a adalah refrigerant yang pada suhu tinggi dan suhu rendah dapat bercampur dengan minyak pelumas. Di dalam saluran pipa evaporator yang rendah suhunya, R-134a tetap dapat bercampur dengan minyak pelumas. Kekentalan minyak pelumas di evaporator dan saluran hisap tetap rendah (encer), sehingga minyak pelumas dapat lebih mudah dibawa kembali ke kompresor. 38