Siklus Refrigerasi dalam Diagram P-h

Oleh: Tri Ayodha Ajiwiguna

Untuk melihat besaran-besaran seperti tekanan, suhu, enthalpy dalam siklus refrigerasi biasanya digunakan diagram P-h refrigeran tertentu. Ada banyak jenis refrigeran, setiap refrigeran memiliki diagram P-h yang berbeda-beda. Refrigeran yang biasa di pasaran antara lain R22, R134a, R12, dan lain-lain. Beberapa jenis refrigeran sudah tidak dijual karena alasan merusak lingkungan. Walaupun refrigeran memiliki diagram P-h yang berbeda-beda, namun pola siklus refrigerasinya sama dan dengan cara yang sama pula dapat diketehui dan analisis besaran-besaran tersebut.

Siklus refrigerasi ideal dapat dapat digambarkan dalam diagram P-h seperti pada gambar.

Siklus refrigerasi ideal

Berikut penjelasan siklus refrigerasi ideal dalam diagram P-h (Gambar)

1 ke 2, Proses kompresi menyebabkan kenaikan tekanan dari tekanan rendah (LP) ke tekanan tinggi (HP). Proses ini berlangsung secara isentropik. Garis 1 ke 2 mengikuti garis isentropik pada diagram P-h. Karena berlangsung secara isentropik maka entropi pada titik 1 dan titik 2 adalah sama. Kondisi pada titik 1 berupa saturasi gas dan dan titik 2 dalam keadaan superheated. Enthalpynya naik dari h1 ke h2. Refrigeran pun mengalami kenaikan suhu.

Untuk proses ini memerlukan kerja, besarnya kerja yang dilakukan adalah:

2 ke 3, Proses kondensasi ini terjadi pada tekanan yang sama (Isobarik). Dalam proses ini terjadi pelepasan kalor sehingga terjadi penurunan suhu dan enthalpy refrigeran sampai dengan saturasi gas (2a). Kemudian refrigeran terus melepaskan kalor dan mulai berubah menjadi cair. Dari titk 2a ke titik 3 tidak terjadi penurunan suhu tetapi terjadi perubahan fasa. Karena terjadi pelepasan kalor maka refrigeran mengalami penurunan enthalpy dari h2 ke h3. Besarnya kalor yang dilepaskan pada proses ini yaitu:

3 ke 4, Proses ekspansi ini terjadi secara isoenthalpy sehingga enthalpy di titik 3 dan titik 4 adalah sama. Tekanan pada titik 3 masih tekanan tinggi (LP) kemudian turun hingga titik 4 di tekanan rendah (LP). Penurunan tekanan ini disertai dengan penurunan suhu. Kondisi refrigeran yang tadinya saturasi cair (titik 3) menjadi campuran gas dan cair. Proses ini berlaku :

4 ke 1, Proses evaporasi ini terjadi pada tekanan yang sama (isobarik). Dalam proses ini terjadi penarikan kalor sehingga terjadi kenaikan enthalpy. Suhu tidak mengalami kenaikan karena kalor yang diambil digunakan untuk mengubah fasa dari yang tadinya campuran (titik4) menjadi gas jenuh (titik 1). Dalam proses inilah terjadi pendinginan terhadap objek karena kalor pada objek ditarik oleh refrigeran dalam evaporator. Kapasitas pendinginan ditentukan pada proses ini yaitu besarnya penarikan kalor. Pada proses ini berlaku: