REFRIGASI DAN POMPA PANAS

 

  RAFLI IMAM M. (@Z12-RAFLI)

Abstrak

Artikel ini membahas tentang termodinamika, yaitu ilmu yang mempelajari hubungan antara kalor, kerja, dan perubahan energi dalam suatu sistem. Artikel ini juga membahas tentang dua aplikasi termodinamika, yaitu refrigerasi dan pompa panas, yang berhubungan dengan penyerapan dan pelepasan kalor dari suatu tempat ke tempat lain. Artikel ini menjelaskan prinsip kerja dan analisis siklus refrigerasi (siklus vapor kompresi) serta efisiensi refrigerator dan pompa panas. Artikel ini menggunakan sumber-sumber yang relevan dan terpercaya dari internet.

Pendahuluan

Termodinamika adalah cabang ilmu fisika yang mempelajari hubungan antara kalor, kerja, dan perubahan energi dalam suatu sistem. Termodinamika memiliki empat hukum dasar, yaitu hukum nol, hukum pertama, hukum kedua, dan hukum ketiga termodinamika. Hukum-hukum ini menggambarkan sifat-sifat dasar dari sistem termodinamika, seperti suhu, tekanan, volume, entropi, dan lain-lain. Termodinamika memiliki banyak aplikasi dalam bidang-bidang seperti mesin, kimia, biologi, dan teknik.

Refrigasi dan pompa panas adalah dua aplikasi termodinamika yang berhubungan dengan penyerapan dan pelepasan kalor dari suatu tempat ke tempat lain. Refrigerasi adalah proses menurunkan suhu suatu ruang atau benda dengan cara menyerap kalor dari dalamnya dan membuangnya ke lingkungan yang lebih panas. Pompa panas adalah proses meningkatkan suhu suatu ruang atau benda dengan cara menyerap kalor dari lingkungan yang lebih dingin dan memindahkannya ke dalamnya. Refrigerasi dan pompa panas dapat menggunakan prinsip yang sama, yaitu siklus kompresi uap, yang melibatkan empat komponen utama, yaitu kompresor, kondensor, katup ekspansi, dan evaporator.

Refrigerasi dan pompa panas memiliki perbedaan dalam hal arah aliran kalor dan tujuan penggunaannya. Refrigerasi bertujuan untuk menurunkan suhu media yang akan didinginkan, sehingga kalor mengalir dari media tersebut ke evaporator, lalu ke kondensor, dan akhirnya ke lingkungan yang lebih panas. Pompa panas bertujuan untuk meningkatkan suhu media yang akan dipanaskan, sehingga kalor mengalir dari lingkungan yang lebih dingin ke evaporator, lalu ke kondensor, dan akhirnya ke media tersebut. Refrigerasi dan pompa panas memiliki manfaat yang beragam, seperti pengkondisian udara, pengawetan makanan, pembuatan es, pemanasan air, dan lain-lain.

 

Rumusan masalah

- Bagaimana prinsip kerja dan analisis siklus refrigerasi (siklus vapor kompresi)?

- Bagaimana efisiensi refrigerator dan pompa panas?

Tujuan masalah

- Menjelaskan prinsip kerja dan analisis siklus refrigerasi (siklus vapor kompresi).

- Menjelaskan efisiensi refrigerator dan pompa panas.

 

Pembahasan

Termodinamika adalah ilmu yang mempelajari tentang perubahan energi dan kerja dalam suatu sistem fisik. Salah satu penerapan termodinamika adalah refrigasi dan pompa panas, yaitu sistem yang dapat memindahkan panas dari suatu tempat ke tempat lain dengan menggunakan kerja mekanis atau listrik. Refrigasi dan pompa panas memiliki banyak manfaat, seperti untuk mendinginkan makanan, minuman, ruangan, atau bahan industri, serta untuk menghangatkan air, udara, atau ruangan.

 

Prinsip kerja dan analisis siklus refrigerasi (siklus vapor kompresi)

 

Siklus refrigerasi adalah siklus termodinamika yang digunakan oleh banyak sistem refrigasi dan pompa panas. Siklus ini terdiri dari empat proses utama, yaitu:

 

- Kompresi: refrigeran (zat pendingin) yang berupa uap bertekanan rendah dan bertemperatur rendah masuk ke kompresor, di mana tekanan dan temperaturnya dinaikkan. Refrigeran keluar dari kompresor sebagai uap superheat (uap yang temperaturnya lebih tinggi dari titik didihnya) bertekanan tinggi dan bertemperatur tinggi.

- Kondensasi: refrigeran yang berupa uap superheat melewati kondensor, di mana ia melepaskan panas ke lingkungan sekitar dan berubah menjadi cairan. Refrigeran keluar dari kondensor sebagai cairan bertekanan tinggi dan bertemperatur sedang.

- Ekspansi: refrigeran yang berupa cairan melewati katup ekspansi (throttle valve), di mana tekanan dan temperaturnya diturunkan secara tiba-tiba. Refrigeran keluar dari katup ekspansi sebagai campuran cairan dan uap bertekanan rendah dan bertemperatur rendah.

- Evaporasi: refrigeran yang berupa campuran cairan dan uap melewati evaporator, di mana ia menyerap panas dari lingkungan yang ingin didinginkan dan berubah menjadi uap. Refrigeran keluar dari evaporator sebagai uap bertekanan rendah dan bertemperatur rendah, dan kembali ke kompresor untuk memulai siklus lagi.

Efisiensi refrigerator dan pompa panas

Efisiensi refrigerator dan pompa panas dapat diukur dengan menggunakan rasio antara kalor yang dipindahkan dan kerja yang diperlukan.

Efisiensi refrigerator menunjukkan seberapa besar kalor yang dapat diserap dari lingkungan yang didinginkan per satuan kerja yang diberikan.

Efisiensi pompa panas menunjukkan seberapa besar kalor yang dapat dilepaskan ke lingkungan yang dihangatkan per satuan kerja yang diberikan.

Kesimpulan

- Prinsip kerja dan analisis siklus refrigerasi (siklus vapor kompresi) melibatkan empat komponen utama, yaitu kompresor, kondensor, katup ekspansi, dan evaporator. Siklus ini terdiri dari empat proses, yaitu proses 1-2 (kompresi isentropik), proses 2-3 (kondensasi isobarik), proses 3-4 (ekspansi isentalpik), dan proses 4-1 (evaporasi isobarik). Analisis siklus refrigerasi dapat menggunakan diagram P-h (pressure-enthalpy) untuk menggambarkan perubahan sifat-sifat termodinamika dari refrigeran selama siklus berlangsung.

Daftar Pustaka

Trian Verson T., FadillaSofa A., Ahmad Hasbi S., FarisKamal Ishlahi, Menganalisis siklus termodinamika pompa panas dengan menggunakan diagram mollier, diakses pada tanggal 27 november 2023, https://www.academia.edu/52425560/MENGANALISIS_SIKLUS_TERMODINAMIKA_POMPA_PANAS_DENGAN_MENGGUNAKAN_DIAGRAM_MOLLIER.

UKP, TEORI DASAR Prinsip-prinsip Dasar Sistem Refrigerasi, di akses pada tanggal 27 november 2023,

https://dewey.petra.ac.id/repository/jiunkpe/jiunkpe/s1/mesn/2003/jiunkpe-ns-s1-2003-24498062-6051-showcase-chapter2.pdf.