Siklus Refrigerasi Uap

Mengekstraksi kalor dari suatu ruang dengan cara mengoperasikan siklus uap, yang mirip dengan siklus Rankine, secara terbalik. Tentu dibutuhkan masukan usaha dalam mengoperasikan siklus yang demikian seperti yang ditunjukkan dalam Gbr. 10-1a.

Usaha dimasukkan oleh sebuah kompresor yang menaikkan takanan, yang berarti menaikkan temperatur juga melalui proses kompresi isentropik dalam siklus ideal. Fluida kerjanya (seringkali R134a) kemudian memasuki kondensor di mana kalor diekstraksi, sehingga menghasilkan cairan jenuh. Kemudian tekanan dikurangi dalam sebuah proses ekspansi sehingga fluida dapat diuapkan dengan penambahan kalor dari ruang yang diinginkan.

Siklus yang paling efisien, siklus carnot, ditunjukkan dalam Gbr. 10-1b. akan tetapi terdapat dua kekurangan jika siklus semacam itu ingin diterapkan secara aktual. Pertama, pemberian kompersi pada campuran cairan dan uap seperti yang ditunjukkan oleh keadaan 1 dalam Gbr. 10-1b adalah hal yang harus dihindari karena btiran – butiran cairan dapat menyebabkan keausan yang berlebihan; selain itu, keseimbangan antara fase cairan dan fase uap sangat sulit untuk dijaga dalam proses yang demikian. Jadi, dalam siklus refrigerasi ideal keadaan uap jenuh diasumsikan trjadi di akhir proses evaporasi; ini memungkinkan terbentuknya uap superheat di dalam kompresor, seperti yang ditunjukkan oleh proses 1-2 dalam Gbr. 10-1c. Kedua, pembuatan alat yang akan digunakan dalam proses ekspansi yang hampir isentropik (tidak terjadi rugi-rugi) akan menjadi cukup mahal. Lebih mudah untuk meurunkan tekanan secara ireversibel dengan menggunakan katup ekspansi yang menggunakan proses pengaturan di mana entalpi dijaga konstan, seperti ditunjukkan dengangaris putus-putus dalam Gbr. 10-1c.

Gambar

Kinerja dari siklus refrigerasi, jika digunakan sebagai refrigerator, diukur melalui

Jika siklus tersebut digunakan sebagai pompa kalor, kinerjanya diukur melalui

Temperatur – temperatur kondensasi dan evaporasi, yang berarti juga tekanan, ditentukan oleh situasi tertentu yang memotivasi perancangan unit refrigerasi yang dimaksud. Sebagai contoh, dalam refrigerator rumah tangga yang dirancang untuk mendinginkan kotak pembeku ke -18^oC (0^oF) evaporatornya harus dirancang untuk beroperasi pada kira-kira -25^oC untuk memungkinkan terjadinya perpindahan kaor antara ruang kotak dan koil-koil pendingin. Zat refrigeran mengkondensasi dengan cara memindahkan kalor ke udara yang dijaga pada kira-kira 20^oC; akibatnya, untuk memungkinkan terjadinya perpindahan kalor yang efektif dari koil-koil yang membawa refrigeran, refrigeran harus dijaga pada temperatur paling tidak 28^oC. ini ditunjukkan dalam Gbr. 10-2.

Gambar

Penyimpangan-penyimpangan dari siklus refrigerasi uap ideal ditunjukkan pada diagram T-s dalam Gbr. 10-3b. Di antaranya adalah:

• Penurunan tekanan karena gesekan di dalam pipa – pipa penghubung. 
• Perpindahan kalor terjadi dari atau ke refrigeran melalui pipa – pipa yang menghubungkan berbagai komponen 
• Penurunan tekanan terjadi melalui tabung-tabng kondensor dan evaporator. 
• Efek-efek gesekan dan separasi aliran terjadi pada bilah-bilah kompresor. 
• Uap yang masuk ke kompresor mungkin sedikit superheat. 
• Temperatur cairan yang keluar dari kondensor mungkin lebih rendah daripada temperatur jenuh.

Gambar

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