MAKALAH REFRIGERAN Disusun untuk memenuhi mata kuliah Sistem AC
Disusun oleh : Agung Eko Setiono (5202412007)
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG SEMARANG 2014
BAB I PENDAHULUAN I.
Latar Belakang Seperti yang kita ketahui sistem pendingin itu dibagi menjadi 4 bagian penting, yaitu: 1. Evaporator, berfungsi untuk menyerap panas yang ada di sekitar baik itu udara, air ataupun cairan dalam proses lainnya. Pada proses ini refrigeran/freon yang awalnya dalam bentuk cairan berubah wujud menjadi gas. 2. Compressor, berfungsi untuk menekan refrigeran/freon agar tekanannya meningkat. Pada proses ini suhu akan meningkat karena energi yang akan menuju kompresor dipindahkan ke refrigeran. 3. Condenser, berfungsi menghilangkan panas refrigeran yang keluar dari kompresor. Pada siklus 3-3a superheated gas sudah mulai didinginkan sebelum masuk condenser, kemudian dilanjutkan ke siklus 3a-3b refrigerant sudah masuk ke kondensor dan temperatur refrigerant cenderung sudah lebih menurun, pada proses ini refrigerant berubah wujud menjadi cairan. 4. Expansion Valve, berfungsi menurunkan tekanan refrigeran dan mengendalikan aliran refrigeran. Pada siklus ini refrigeran yang temperaturnya sudah diturunkan oleh kondensor, masuk ke expansion valve untuk diturunkan kembali temperaturnya sebelum masuk kondensor. Pada siklus ini aliran refrigeran dikendalikan menggunakan expansion valve dimana jika temperatur kurang dingin maka katup ekspansi akan mengalirkan lebih banyak lagi refrigeran, begitu juga sebaliknya.
Sebelum membahas lebih jauh tentang sistem pendingin (AC), maka dalam makalah ini akan diterangkan terlebih dahulu apa itu referigran/freon.
II. Rumusan Masalah 1. Apa refrigeran itu? 2. Apa saja jenis-jenis refrigeran? 3. Apa syarat refrigeran untuk sistem AC? 4. Bagaimana cara kerja sistem refrigerasi?
III. Tujuan 1. Mahasiswa dapat mengetahui apa itu refrigeran. 2. Mahasiswa dapat mengetahui jenis-jenis refrigeran. 3. Mahasiswa dapat mengetahui syarat refrigeran untuk sistem AC. 4. Mahasiswa dapat mengetahui cara kerja sistem refrigerasi.
\
BAB II PEMBAHASAN A. Pengertian Refrigeran Pada umumnya refrigerant ialah suatu zat yang berupa cairan yang mengalir di refrigerator
dan
bersirkulasi
melalui
komponen
fungsionalis
untuk
menghasilkan efek mendinginkan dengan cara menyerap panas melalui ekspansi dan evaporasi (penguapan).
Kelompok refrigeran yang banyak digunakan dan mempunyai aspek lingkungan yang penting adalah refrigeran halokarbon, yaitu refrigeran dengan molekul yang memiliki atom-atom halogen (fluor atau khlor) dan karbon. Refrigeran halokarbon terbagi menjadi beberapa jenis sebagai berikut: a. Refrigeran CFC (chlorofluorocarbon), yaitu refrigeran halokarbon dengan molekul yang terdiri dari atom-atom khlor (Cl), fluor (F), dan karbon (C). Contoh refrigeran ini yang cukup populer adalah refrigeran CFC-11 (trichloro-fluoro-carbon, CFCl3), CFC-12 (dichloro-difluoro-carbon, CF2Cl2), dan lain-lain. b. Refrigeran HCFC (hydrochlorofluorocarbon), yaitu refrigeran halokarbon dengan molekul yang terdiri dari atom-atom hidrogen (H), khlor (Cl), fluor (F), dan karbon (C). Salah satu refrigeran ini yang populer adalah refrigeran HCFC-22 (chloro-difluoro-metil, CHF2Cl). c. Refrigeran HFC (hydrofluorocarbon), yaitu refrigeran halokarbon dengan molekul yang terdiri dari atom-atom hidrogen (H), fluor (F), dan karbon (C). Salah satu contoh refrigeran ini yang populer adalah HFC-134a (C2H2F4).
Refrigerant yang banyak dipakai oleh kendaraan sekarang ini adalah HFC 134a yang tidak mempunyai sifat perusak ozon dan juga tidak mengandung racun (karena tidak mengandung clor), HFC 134a kalau dilepaskan ke udara maka secara cepat akan menguap dengan menyerap panas dari udara sekitarnya. Air
Conditioner mempertahankan kondisi suhu dan kelembaban udara dengan cara, pada suhu ruangan tinggi refrigerant akan menyerap panas dari udara sehingga suhu di dalam ruangan turun. Sebaliknya saat udara di dalam ruangan rendah refrigerant akan melepaskan panas ke udara sehingga suhu udara naik, oleh karena itu daur refrigerasi yang terpenting adalah daur kompresi uap yang digunakan di dalam daur refrigerasi. Pada daur ini uap di tekan dan kemudian diembunkan menjadi cairan lalu tekanannya diturunkan agar cairan tersebut dapat menguap kembali.
B. Jenis-jenis Refrigeran / Freon Pada AC Freon atau refrigeran banyak dipergunakan sebagai cairan pendingin pada AC atau pendingin udara, berikut merupakan jenis dari refrigeran : 1. CFC (Chloro-Fluoro-Carbon) alias R22 memegang peranan penting dalam sistem refrigerasi, sejak ditemukan pada tahun 1930. Hal ini dikarenakan CFC memiliki properti fisika dan termal yang baik sebagai refrigeran, stabil, tidak mudah terbakar, tidak beracun dan kompatibel terhadap sebagian besar bahan komponen dalam sistem refrigerasi. Akan tetapi setelah masyarakat mengetahui hipotesa bahwa CFC termasuk Ozone Depleting Substance (ODS), yaitu zat yang dapat menyebabkan kerusakan ozon, masyarakat mulai mencoba melakukan penghentian pemakaian ODS dan dituangkan ke dalam beberapa konvensi, seperti Vienna Convention pada bulan Maret 1985, Montreal Protocol pada bulan September 1987 dan beberapa amandemen lainnya. Pemerintah Indonesia telah meratifikasinya melalui Keppres RI No. 23 tahun 1992. 2. R134a sebagai salah satu alternatif memiliki beberapa properti yang baik, tidak beracun, tidak mudah terbakar dan relatif stabil. R-134a juga memiliki kelemahan di antaranya, tidak bisa dijadikan pengganti R-12 secara langsung tanpa melakukan modifikasi sistem refrigerasi (drop in subtitute), relatif mahal, dan masih memiliki potensi sebagai zat yang dapat menyebabkan efek pemanasan global karena memiliki Global Warming Potential (GWP) yang signifikan. Selain itu R-134a sangat bergantung
kepada pelumas sintetik yang sering menyebabkan masalah dengan sifatnya yang higroskopis. 3. Alternatif lain yang ditawarkan adalah refrigeran hidrokarbon. Sebenarnya hidrokarbon sebagai refrigeran sudah dikenal masyarakat sejak 1920 di awal teknologi refrigerasi bersama fluida kerja natural lainnya seperti ammonia, dan karbon dioksida. Hidrokarbon yang sering dipakai sebagai refrigeran adalah propana (R-290), isobutana (R-600a), n-butana (R-600). Campuran yang sering digunakan di antaranya R-290/600a, R-290/600 dan R-290/R-600/R-600a. Hidrokarbon memiliki beberapa kelebihan seperti ramah lingkungan, yang ditunjukkan dengan nilai Ozon Depleting Potential (ODP) nol, dan GWP yang dapat diabaikan, properti termofisika dan karakteristik perpindahan kalor yang baik, kerapatan fasa uap yang rendah, dan kelarutan yang baik dengan pelumas mineral.
C. Persyaratan refrigerant (zat pendingin) untuk sistem AC Persyaratan refrigerant (zat pendingin) untuk sistem AC adalah sebagai berikut: 1. Tekanan penguapan harus cukup tinggi. Sebaiknya refrigeran memiliki temperatur pada tekanan yang lebih tinggi, sehingga dapat dihindari kemungkinan terjadinya vakum pada evaporator dan turunnya efisiensi volumetrik karena naiknya perbandingan kompresi. 2. Tekanan pengembunan yang tidak terlampau tinggi. Apabila tekanan pengembunannya terlalu rendah, maka perbandingan kompresinya menjadi lebih rendah, sehingga penurunan prestasi kondensor dapat dihindarkan, selain itu dengan tekanan kerja yang lebih rendah, mesin dapat bekerja lebih aman karena kemungkinan terjadinya kebocoran, kerusakan, ledakan dan sebagainya menjadi lebih kecil. 3. Kalor laten penguapan harus tinggi. Refrigeran yang mempunyai kalor laten penguapan yang tinggi lebih menguntungkan karena untuk kapasitas refrigerasi yang sama, jumlah refrigeran yang bersirkulasi menjadi lebih kecil.
4. Volume spesifik ( terutama dalam fasa gas ) yang cukup kecil. Refrigeran dengan kalor laten penguapan yang besar dan volume spesifik gas yang kecil ( berat jenis yang besar ) akan memungkinkan penggunaan kompresor dengan volume langkah torak yang lebih kecil. Dengan demikian untuk kapasitas refrigerasi yang sama ukuran unit refrigerasi yang bersangkutan menjadi lebih kecil. Namun, untuk unit pendingin air sentrifugal yang kecil lebih dikehendaki refrigeran dengan volume spesifik yang agak besar. Hal tersebut diperlukan untuk menaikkan jumlah gas yang bersirkulasi, sehingga dapat mencegah menurunnya efisiensi kompresor sentrifugal. 5. Koefisien prestasi harus tinggi. Dari segi karakteristik thermodinamika dari refrigeran, koefisien prestasi merupakan parameter yang terpenting untuk menentukan biaya operasi. 6. Konduktivitas termal yang tinggi. Konduktivitas termal sangat penting untuk menentukan karakteristik perpindahan kalor. 7. Viskositas yang rendah dalam fasa cair maupun fasa gas. Dengan turunnya tahanan aliran refrigeran dalam pipa, kerugian tekanannya akan berkurang. 8. Konstanta dielektrika dari refrigeran yang kecil, tahanan listrik yang besar, serta tidak menyebabkan korosi pada material isolator listrik. Sifat-sifat tersebut dibawah ini sangat penting, terutama untuk refrigeran yang akan dipergunakan pada kompresor hermetik. 9. Refrigeran hendaknya stabil dan tidak bereaksi dengan material yang dipakai, jadi juga tidak menyebabkan korosi. 10. Refrigeran tidak boleh beracun dan berbau merangsang. 11. Refrigeran tidak boleh mudah terbakar dan mudah meledak 12. Refrigerant harus mudah dideteksi, jika terjadi kebocoran. 13. Harganya tidak mahal dan mudah diperoleh. 14. Ramah lingkungan.
Refrigerant yang banyak dipakai oleh kendaraan sekarang ini adalah HFC 134a yang tidak mempunyai sifat perusak ozon dan juga tidak mengandung racun (karena tidak mengandung clor), HFC 134a kalau dilepaskan ke udara maka
secara cepat akan menguap dengan menyerap panas dari udara sekitarnya. Air Conditioner mempertahankan kondisi suhu dan kelembaban udara dengan cara, pada suhu ruangan tinggi refrigerant akan menyerap panas dari udara sehingga suhu di dalam ruangan turun. Sebaliknya saat udara di dalam ruangan rendah refrigerant akan melepaskan panas ke udara sehingga suhu udara naik, oleh karena itu daur refrigerasi yang terpenting adalah daur kompresi uap yang digunakan di dalam daur refrigerasi. Pada daur ini uap di tekan dan kemudian diembunkan menjadi cairan lalu tekanannya diturunkan agar cairan tersebut dapat menguap kembali.
D. Cara Kerja Sistem Refrigerasi
Penjelasan Siklus Refrigerasi: A-B : Un-useful superheat (kenaikan temperatur yg menambah beban kompresor) Sebisa mungkin dihindari kontak langsung antara pipa dan udara sekitarnya dgn cara menginsulasi pipa suction.
B-C : Proses kompresi (gas refrigerant bertekanan dan temperatur rendah dinaikkan tekanannya sehingga temperaturnya lebih tinggi dari media pendingin di kondenser. Pada proses kompresi ini refrigerant mengalami superheat yg sangat tinggi. C-D :Proses de-superheating (temperatur refrigerant mengalami pemurunan, tetapi tdk mengalami perubahan wujud, refrigerant masih dalam bentuk gas) D-E : Proses kondensasi (terjadi perubahan wujud refrigerant dari gas menjadi cair tanpa merubah temperaturnya. E-F : Proses sub-cooling di kondenser ( refrigerant yg sudah dalam bentuk cair masih membuang kalor ke udara sekitar sehingga mengalami penurunan temperatur). Sangat berguna untuk memastikan refrigerant dalam keadaan cair sempurna. F-G : Proses sub-cooling di pipa liquid (Refrigerant cair masih mengalami penurunan temperatur karena temperaturnya masih diatas temperatur udara sekitar). Pipa liquid line tdk diinsulasi, agar terjadi perpindahan kalor ke udara, tujuannya untuk menambah kapasitas refrigerasi. (Note: dalam beberapa kasus ..pipa liquid harus diinsulasi…nanti dijelaskan dalam pembahasan khusus) G-H : Proses ekspansi/penurunan tekanan (Refrigerant dalam bentuk cair diturunkan tekanannya sehingga temperatur saturasinya berada dibawah temperatur ruangan yg didinginkan, tujuannya agar refrigerant cair mudah menguap di evaporator dgn cara menyerap kalor dari udara yg dilewatkan ke evaporator) Terjadi perubahan wujud refrigerant dari cair menjadi bubble gas sekitar 23% karena penurunan tekanan ini. Jadi refrigerant yg keluar dari katup ekspansi / masuk ke Evaporator dalam bentuk campuran sekitar 77% cairan dan 23% bubble gas. H-I : Proses evaporasi (refrigerant yg bertemperatur rendah menyerap kalor dari udara yg dilewatkan ke evaporator. Terjadi perubahan wujud refrigerant
dari cair menjadi gas. Terjadi juga penurunan temperatur udara keluar dari evaporator karena kalor dari udara diserap oleh refrigerant) I-A : Proses superheat di evaporator: Gas refrigerant bertemperatur rendah masih menyerap kalor dari udara karena temperaturnya yg masih dibawah temperatur udara. Temperatur refrigerant mengalami kenaikan). Superheat ini berguna untuk memastikan refrigerant dalam bentuk gas sempurna sebelum masuk ke Kompresor.
BAB III PENUTUP A. Simpulan Refrigerant ialah suatu zat yang berupa cairan yang mengalir di refrigerator dan bersirkulasi melalui komponen fungsionalis untuk menghasilkan efek mendinginkan dengan cara menyerap panas melalui ekspansi dan evaporasi (penguapan).Jenis dari refrigeran : -
CFC (Chloro-Fluoro-Carbon) alias R22
-
R134a sebagai salah satu alternatif memiliki beberapa properti yang baik, tidak beracun, tidak mudah terbakar dan relatif stabil.
-
Alternatif lain yang ditawarkan adalah refrigeran hidrokarbon
Persyaratan refrigerant (zat pendingin) untuk sistem AC : 1. Tekanan penguapan harus cukup tinggi 2. Tekanan pengembunan yang tidak terlampau tinggi 3. Kalor laten penguapan harus tinggi 4. Dll
B. Saran Sebaiknya
untuk
sistem
pendingin
(AC)
menggunakan
zat
pendingin/freon yang aman untuk pengendara dan lingkungan. Kurangi penggunaan AC karena freon dapat merusakn lapisan ozon. Gunakanlah AC hanya jika diperlukan.
DAFTAR PUSTAKA http://eblg.blogspot.com/2013/03/pengertian-refrigerant.html http://margomulyoserviceac.blogspot.com/2013/03/macam-macamrefrigerant-freon-pada-ac.html http://edukasi.kompasiana.com/2010/12/04/cara-kerja-sistem-refrigerasi323911.html
