Pada awalnya untuk pengawetan makanan digunakan es atau salju sejak
1000 tahun sebelum masehi. Pada tahun 1850 mulai dipakai mesin pendingin
yang memakai kompressor dengan bahan pendingin udara. Kemudian dipakai
bahan pendingin amonia, keburukannya beracun, sampai akhirnya di temukan
bahan pendingin freon yang lebih aman dan digunakan sampai sekarang.
1.2 Jenis dan Tipe Mesin pendingin
Jenis dan tipe mesin pendingin disesuaikan dengan kegunaan dan daya yang
dimilikinya. Misalnya AC untuk kantor-kantor besar berbeda dengan AC
untuk rumah tangga. Begitu juga untuk jenis kulkas.Karena di pasaran
sudah tersedia berbagai jenis dan tipe mesin pendingin.
1.2.1 Jenis-jenis Mesin Pendingin
Dari berbagai mesin pendingin yang ada, serta ditinjau dari segi
kegunaan dan fungsinya, yang umum kita kenal ada 4 macam mesin
pendingin, antara lain :
1.2.1.1 Refrigerant
Jenis ini lebih dikenal dengan sebutan kulkas atau lemari es. Tipe
dan kapasitasnya bermacam-macam, dan umumnya digunakan untuk rumah
tangga. Fungsinya untuk mendinginkan minuman, mengawetkan bahan makanan,
menhasilkan es. Suhu untuk lemari es dipertahankan 3o -100 C
1.2.1.2 Freezer
Jenis yang satu ini tidak berbeda dengan kulkas, hanya saja kapasitas lebih besar, dan suhunya lebih rendah.
1.2.1.3 Air Conditioner (AC)
Manusia selalu berusaha untuk membuat keadaan disekelilingnya menjadi
lebih baik dan suasana lebih nyaman. Air Conditioner adalah salah satu
yang dapat memenuhi kebutuhan itu. Dengan membuat keadaan menjadi lebih
sejuk. Sesuai dengan namanya air conditioner berarti pengatur udara
diperlukan sekurangnya 3 peraturan
a. Suhu udara
Adalah derajat panas atau dingin dari udara yang diukur dengan
thermo-meter. Udara harus didinginkan untuk membuat suhu di dalam
ruangan menjadi sejuk. Suhu kamar yang sejuk dan nyaman adalah 240 – 270
C
b. Kelembaban
Untuk mendapatkan udara yang sejuk dan nyaman di dalam ruangan, kita
harus mengatur kelembaban udara dengan mengambil uap air dari udara atau
menambahkan uap air pada udara yang mengalir di dalam ruangan. Jumlah
uap air di dalam udara dinyatakan dengan %. Jadi AC selain dapat
menyejukkan udara juga dapat membersihkan udara yang ada dalam ruangan.
AC rumah tangga dapat dioperasikan dengan listrik satu phase pada 110
Volt atau 220 Volt. Kapasitas mulai 4.000 s/d 25.000 BTU/h.
1.2.1.4 Kipas Angin
Walaupun pada dasarnya peralatan yang satu ini tidak menghasilkan
udara atau suhu yang dingin sebagaimana kulkas atau AC, tetapi putaran
dan sistem kerjanya mirip dengan kerja dari kedua peralatan diatas.
BAB II
DASAR –DASAR MESIN PENDINGIN
2.1 Proses Dasar Terjadinya Dingin
Dingin merupakan hasil yang diciptakan oleh mesin pendingin terutama
kulkas dan freezer. Sedangkan AC lebih ke keadaan sejuk. Proses
terjadinya pendinginan yang diciptakan oleh mesin pendingin sebenarnya
merupakan tiruan terjadinya dinginyang disebabkan oleh alam. Dan dingin
sebenarnya merupakan suatu proses penguapan karena adanya panas akan
menimbulkan udara dingin disekitarnya. Dingin terjadi karena adanya
penguapan, dan penguapan berlangsung karena adanya panas.
2.2 Terjadinya Dingin Pada Ruang mesin
Proses dingin di dalam mesin pendingin karena adanya pemindahan
panas. Setiap mesin pendingin mampu menghasilkan suhu dingin dengan cara
menyerap panas dari udara yang ada dalam ruang pada mesin pendingin itu
sendiri. Bahan yang digunakan untuk menghasilkan penguapan yang begitu
cepat sehingga mampu menghasilkan udara dingin. Biasanya untuk keperluan
ini digunakan gas Freon. Gas ini dalam sistem pendinginan memiliki
bentuk yang berubah-ubah, yaitu dari bentuk cairan menjadi bentuk gas
(uap). Pada kompresor, gas yang telah berubah menjadi uap tadi takanan
dan panasnya dinaikkan untuk selanjutnya uap panas yan berasal dari gas
itu diturunkan atau didinginkan pada bagian kondensor sampai membentuk
cairan. Kemudian sesampainya pada evaporator cairan itu diturunkan
tekanannya sehingga menguap dan menyerap panas yang ada di sekitarnya.
Kemudian dalam bentuk uap refrigerant tadi dihisap kembali oleh bagian
kompresor dan dikeluarkan lagi seperti semula. Proses seperti ini
berlangsung secara berulang. Dalam sistem mesin pendingin jumlah
refrigerant yang digunakan adalah tetap, yang berubah adalah bentuknya
karena adanya proses seperti diatas.
2.3 Istilah – istilah Teknik di Bidang Pendinginan
2.3.1 Tekanan
Tekanan ialah gaya yang bekerja secara vertikal pada bidang datar
luas 1 cm2, oleh benda padat, cair atau gas. Pada umumnya satuannya
kg/cm2.
2.3.2 Temperatur / Suhu
Suhu adalah derajat panas atau tingkat kedinginan. Ukuran suhu
dinyatakan dengan angka dan angka ini disebut derajat seperti 0C
(derajat Celcius), 0F(derajat Fahrenheit)
2.3.3 Kalor (Panas)
Kalor adalah energi yang diterima oleh benda, sehingga suhu benda
atau wujudnya berubah. Jika kalor dilepaskan suhu benda akan turun.
Kalor adalah suatu bentuk energi yang dapat dipindahkan, tetapi tidak
dapat dihilangkan. Kalor dapat diukur meskipun kita tidak melihatnya.
Satuan dari kalor joule (J), Kalori , BTU.
2.3.4 Kalor Jenis
Kalor jenis suatu zat ialah jumlah kalor yang diperlukan untuk
menaikkan suhu 1 kilo zat itu sebesar 10K atau satu derajat Kelvin.
Bilangan kalor jenis dinyatakan dengan satuan K Cal/Kg 0C.
2.3.5 Panas Bebas
Umumnya, apabila memanaskan atau mendinginkan suatu benda, suhu dari
benda tersebut mengalami perubahan. Panas yang mempengaruhi langsung
pada suatu benda demikian disebut panas bebas.
2.3.6 Kalor Laten
Panas yang diperlukan untuk mengubah wujud zat dari padat menjadi
cair, dan cair menjadi gas atau sebaliknya tanpa mengubah suhunya
disebut kalor laten (panas laten). Satuan Kalor Laten : Joule, Kalori,
BTU,
2.3.7 Kalor Sensibel
Kalor sensibel adalah jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan
atau menurunkan suhu suatu benda. Satuan dalam : Joule, Kalori, atau
BTU.
2.3.8 Massa Jenis
Massa sebuah benda banyaknya zat atau materi yang dikandung suatu
benda satuan Kg. Massa Jenis suatu zat ialah massa zat itu dibagi
volumenya pada 00C. satuannya Kg/m3, Kg/l.
2.3.9 Bahan Pendingin (Refrigerant)
Refrigerant adalah suatu zat yang mudah menguap dan berfungsi sebagai
penghantar panas dalam sirkulasi pada saluran instalasi mesin
pendingin. Bahan pendingin (refrigerant) adalah suatu zat yang mudah
berubah wujud dari gas menjadi cair atau sebaliknya. Dapat mengambil
panas dari evaporator dan membuangnya di kondensor. Untuk instalasi
Refrigerator/kulkas, AC dipakai freon R-12 atau R-22 sebagai
refrigerant.
2.3.10 Effek Pendinginan
Adalah kemampuan membawa kalor dari bahan pendingin atau jumlah kalor
yang dapat diserap oleh 1 pound bahan pendingin waktu mulai evaporator.
Satuannya dalam K Cal/Kg.
2.3.11 Kapasitas Pendinginan
Untuk menyatakan efek pendinginan, banyaknya kalori panas yang di serap dalam satuan waktu dinyatakan dengan K Cal/Jam.
2.3.12 Frost
Bila kita mendinginkan udara terus-menerus, volume uap air dalam
udara menjadi kecil, dan sebagian uap air yang menyentuh pada permukaan
suatu benda yang rendah suhunya akan berbentuk embun-es yang halus.
Peristiwa demikian disebut Frost.
2.3.13 Dingin
Dingin adalah suhunya rendah atau tidak ada panas. Dingin adalah
akibat dari pengambilan kalor. Lemari es menghasilkan dingin dengan
mengambil kalori dari bagian dalamnya. Lemari es tidak dapat
menghilangkan kalor, tetapi dapat memindahkan melalui bahan pendingin.
2.3.14 Tekanan Maksimum, Temperatur Maksimum
Benda gas seperti freon, bila di beri tekanan dalam silinder tertutup
di bawah suhu udara bebas, menjadi uap air jenuh dan akhirnya berubah
menjadi cairan melalui fase pengembunan. Akan tetapi, bila suhu naik
sampai suatu derajat, gas tersebut tidak mengembun lagi sekalipun di
beri tekanan. Benda gas mempunyai batas kemampuan di mana sudah tidak
berdaya untuk mengubah fase gas ke fase cair. Temperatur yang terdapat
pada batas tersebut disebut temperatur maksimum dan tekanan pada gas
yang terjadi pada batas tersebut dikatakan tekanan maksimum.
2.4 Dasar Termodinamika
2.4.1 Hukum Pertama Termodinamika
· Perubahan kalor dapat menghasilkan usaha dari perubahan energi dalam.
· Kalor yang masuk sistem menjelma sebagai penambahan energi dalam sistem
2.4.2 Hukum Kedua Termodinamika
* Kalor tidak mungkin berpindah dari sistem yang bersuhu rendah ke sistem yang bersuhu tinggi secara spontan.
* Tidak mungkin ada sembarang proses yang dapat memindahkan panas
dari satu temperatur ke temperatur lain yang lebih tinggi.
* Panas yang diserap oleh suatu sistem tidak dapat diubah
seluruhnya menjadi kerja mekanik pada suatu proses melingkar, ini
berarti pastilah ada panas yang terbuang ke sekeliling secara
percuma.
2.4.3 Entalpy
* Entalpy dari suatu sistem didefinisikan sebagai penjumlahan
energi dalam dengan selisih hasil kali tekanan dan volume.
* Entalpy dapat didefinisikan kalor total dari panas bebas dan
panas laten yang terdapat pada suatu benda. Harga entalpy
dinyatakan dalam satuan K Cal?Kg.
2.5 Diagram Garis Molier dan Siklus Pendinginan
2.5.1 Diagram Garis Molier
Diagram ini menggambarkan hasil penyelidikan dalam sebuah garis yang
disebut garis molier, yang dapat kita manfaatkan untuk menentukan
kapasitas, tenaga dan sebagainya dari tiap komponen instalasi mesin
pendingin guna perencanaan.
Jika kita menggambarkan sirkulasi bahan pendingin dalam instalasi
pendingin pada diagram garis molier, akan terdapat garis persegi A, B,
C, D.
1.Proses Kompresi Refrigeran
Titik A menyatakan keadaan gas refrigeran yang berada di tempat
kompresor menghisap bahan pendingin, yang masih rendah tekanannya (pada
tingkat P). Dari titik A-B
2. Proses Pengembunan
Gas refrigeran yang masuk ke dalam kondensor garis horisontal akan
berubah dari tingkat gas menjadi cair. Perubahan dari tingkat gas
menjadi cair karena didinginkan (membuang panas). Dari titik B-C
3. Proses Pengembangan
Bahan pendingin yang menjadi cair pada titik C, akan turun terus
sampai titik ketika mengembang dalam kabut pada tepat kedudukan pipa
kapiler/klep ekspansi.
4. Proses Penguapan
Refrigeran berupa kabut yang masuk ke dalam evaporator menarik panas
dari molekul gas sekitarnya, sehingga entalpy bertambah. Dari titik D-A
menggambarkan pertambahan entalpy dan perubahan fase dari cair ke gas.