Siklus Refrigerasi Gas dan Siklus Ganda

Siklus Refrigerasi Gas

Gas mengalami proses ekspansi isentropik ketika mengalir melalui turbin, sehingga menghasilkan penurunan temperatur yang cukup besar, sebagaimana ditunjukkan dalam Gbr. 10-10. Gas dengan temperatur keluar turbin yang rendah dapat digunakan untuk mendinginkan sebuah ruangan ke temperatur T₂ dengan cara mengekstraksi kalor pada Q_in dari ruangan yang didinginkan.

Gambar 10-10 mengilustrasikan siklus refrigerasi tertutup. (Sistem siklus terbuka digunakan pada pesawat terbang; udara diekstraksi dari atmosfer pada keadaan 2 dan dialiran ke dalam ruang penumpang pada keadaan 1. Ini memberikan udara segar dan sekaligus pendinginan). Sebuah alat penukar kalor tambahan bisa digunakan, seperti regenerator dari siklus daya Brayton, untuk memberikan temperatur keluar turbin yang bahkan lebih rendah lagi. Gas tidak memasuki proses ekspansi (turbin) pada keadaan 5; melainkan melalui penukar kalor internal (tidak bertukar kalor denganlingkungan). Ini membuat temperatur dari gas yang masuk ke turbin menjadi jauh lebih rendah daripada yang ditunjukkan dalam gambar 10-10. Temperatur T₁ setelah ekspansi menjadi sangat rendah sehingga ada kemungkinan terjadinya pencairan gas. Akan tetapi harus diperhatikan bahwa koefisien kinerjanya sebenarnya berkurang dengan ditambahkannya penukar kalor internal.

Untuk diingat: jika tujuan dari siklus termodinamika adalah untuk mendinginkan ruangan, kita tidak memberikan definisi efisiensi siklusnya; melainkan kita memberikan definisi koefisien kinerja:

Di mana Ẇ_in = ṁ (w_comp – w_turb)

Siklus Ganda

Sebuah siklus ideal yang memberikan aprokmasi lebih baik terhadap kinerja aktual dari sebuah mesin penyalaan kompresi adlah siklus ganda, di mana proses pembakaran dimodelkan dengan dua proses penambahan kalor; satu proses volume konstan dan satu proses tekanan konstan, seperti ditunjukkan dalam Gbr. 8-11. Efisiensi termalnya diperoleh dari

Di mana

                

Gambar

Jadi, kita memiliki      

Jika kita definisikan rasio tekanan r_P = P₃ /P₂, efisiensi termalnya dapat diekspresikan sebagai

Jika kita jadikan r_P = 1, kita memperoleh efisiensi siklus diesel; jika kita jadikan r_c = r_P = 1, kita memperoleh efisiensi siklus Otto. Jika r_P > 1, efisiensi termal akan menjadi lebih kecil dari efisiensi siklus Otto tapi lebih besar dari efisiensi siklus Diesel.

Sumber: Potter, Merle C dan Somerton, Craig W. 2008. Termodinamika Teknik. Erlangga: Jakarta.