Komponen dan prinsip Kerja Mesin Pendingin

Komponen dan prinsip Kerja Mesin Pendingin

       I.            Komponen Mesin Pendingin

1.      Kompresor

Kompresor merupakan unit tenaga dalam sistem mesin pendingin. Kompresor berfungsi memompa bahan pendingin keseluruh bagian kulkas Kompresor akan memompa gas refrigerant dibawah tekanan dan panas yang tinggi pada sisi tekanan tinggi dari sistem dan menghisap gas bertekanan rendah pada sisi intake (sisi tekanan rendah)

Ada 3 kerja yang dilakukan oleh kompresor yaitu :

·         Fungsi penghisap : proses ini membuat cairan refrigerant dari evaporator dikondensasi dalam temperatur yang rendah ketika tekanan refrigerant dinaikkan.

·         Fungsi penekanan : proses ini membuat gas refrigerant dapat ditekan sehingga membuat temperatur dan tekanannya tinggi lalu disalurkan ke kondensor, dan dikabutkan pada temperatur yang tinggi.

·         Fungsi pemompaan: proses ini dapat dioperasikan secara kontinyu dengan mensirkulasikan refrigerant berdasarkan hisapan dan kompresi.

Gambar

2.      Kondensor

Kondensor berfungsi sebagai alat penukaran kalor ,menurunkan temperatur refrigran dari bentuk gas menjadi cair. Kondensor di dalam sistem air conditioner merupakan alat yang digunakan untuk merubah gas refrigrant bertekanan tinggi menjadi cairan. Alat tersebut melakukan cara ini dengan menghilangkan panas dari refrigerant ke temperature atmosfir. Kondensor terdiri dari coil dan fin yang berfungsi mendinginkan refrigerant ketika udara tertiup diantaranya. Sejumlah kalor yang terdapat pada refrigeran dilepaskan keudara bebas dengan bantuan kipas (fan motor).  Kondensor ditempatkan didepan radiator yang pendinginanya dijamin oleh kipas. Untuk refrigrant jenis R-134a menggunakan kondensor jenis parallel flow untuk memperbaiki efek pendinginan udara. Dengan cara itu maka efek pendinginan udara dapat diperbaiki sekitar 15% sampai 20%.  Agar proses pelepasan kalor bisa lebih cepat, pipa kondensor didesain berliku dan dilengkapi dengan sirip. Untuk itu, pembersihan sirip-sirip pipa kondensor sangat penting agar perpindahan kalor refrigran tidak terganggu. Jika sirip-sirip kondensor dibiarkan dalam kondisi kotor, akan mengakibatkan mesin pendingin menjadi kurang dingin.
 

3.      Filter (receiver drier)

Add caption

Add caption

Receiver drier merupakan tabung penyimpan refrigerant cair, dan ia juga berisikan fiber dandesiccant (bahan pengering) untuk menyaring benda-benda asing dan uap air dari sirkulasi refrigerant. Filter / Reciever drier mempunyai 3 fungsi , yaitu menyimpan refrigerant, menyaring benda-benda asing dan uap air dengan desiccant dan filter agar tidak bersirkulasi pada sistem mesin pendingin, dan memisahkan gelembung gas dengan cairan refrigrant sebelum dimasukkan ke katup ekspans Receiver-drier menerima cairan refrigerant bertekanan tinggi dari kondensor dan disalurkan ke katup ekspansi (katup ekspansi). Receiver drier terdiri dari main body filter, desiccant, pipe, dan side glass . Cairan refrigerant dialirkan ke dalam pipa untuk disalurkan ke katup ekspansi melalui outlet pipe yang ditempatkan pada bagian bawah main body setelah tersaringnya uap air dan benda asing oleh filter dan desiccant.

4.      Pipa Kapiler

Komponen ini berfungsi untuk menurunkan tekanan cairan bahan pendingin sebelum masuk ke evaporator. Pipa kapiler dipasang setelah komponen filter dyer (strainer),dengan dililitkan. Tujuan melilitkan pipa kapiler, agar pipa kapiler yang panjang jadi pendek dan lebih simpel. Selain itu, agar terjadi perpindahan panas antara isi pipa kapiler berupa cairan bahan pendingin dan uap di dalam pipa yang menuju ke kompresor.

5.      Evaporator

Zat pendingin cair dari receiver drier dan kondensor harus dirubah kembali menjadi gas dalam evaporator, dengan demikian evaporator harus menyerap panas, agar penyerapan panas ini dapat berlangsung dengan sempurna, pipa–pipa evaporator juga diperluas permukaannya dengan memberi kisi–kisi (elemen) dan kipas listrik (blower), supaya udara dingin juga dapat dihembus ke dalam ruangan.
Rumah evaporator bagian bawah dibuat saluran/pipa untuk keluarnya air yang mengumpul disekitar evaporator akibat udara yang lembab. Air ini juga akan membersihkan kotoran–kotoran yang menempel pada kisi–kisi evaporator, karena kotoran itu akan turun bersama air. Evaporator di buat dari bahan logam anti karat, yaitu tembaga dan almunium

 

Gambar. Evaporator

6.      Accumulator
Accumulator berfungsi sebagai penampung sementara refrigeran cair bertemperatur rendah dan campuran minyak pelumas evaporator. Selain itu, accumulator juga berfungsi mengatur sirkulasi aliran bahan refrigeran agar bisa keluar masuk melalui saluran yang terdapat di bagian atas accumulator menuju ke saluran isap kompresor. Untuk mencegah agar refrigeran cair tidak mengalir kekompresor, accumulator mengkondisikan wujud refrigeran tetap dalam wujud gas, sebab ketika wujud refrigeran berbentuk gas akan lebih mudah masuk kedalam kompresor dan tidak merusak bagian dalam kompresor

7.      Thermostat

Jika suhu pengabutan refrigrant menurun dibawah 0°C maka akan terbentuk pembekuan (frost)pada fin evaporator dan hal ini menyebabkan menurunya aliran udara serta kapasitas pendinginan menurun.. Untuk mencegah seperti pembekuan / frosting ini, dan agar temperatur ruang dalam kendaraan dapat disetel sesuai dengan suhu yang diinginkan, maka thermostats dipasangkan. Alat berupa saklar ini terpasang pada evaporator case dengan pipa kapilernya terpasang dan terbungkus rapat pada pipa saluran masuk evaporator. Thermostat dihubungkan ke magnetic clutch pada kompresor secara seri. Thermostat akan melepaskan magnetic clutch ketika temperatur permukaan evaporator fin ada dibawah sekitar 1 C dan akan menghubungkan magnetic clutch dengan kompresor ketika suhunya telah mencapai > 4 C.

8.      Katup ekspansi

Tekanan zat pendingin yang berbentuk cair dari kondensor, saringan harus diturunkan supaya zat pendingin menguap, dengan demikian penyerapan panas dan perubahan bentuk zat pendingin dari cair menjadi gas akan berlangsung dengan sempurna sebelum keluar evaporator. Untuk itulah pada saluran masuk evaporator dipasang katub ekspansi. Bekerjanya katup ekspansi diatur sedemikian rupa agar membuka dan menutupnya katup sesuai dengan temperatur evaporator atau tekanan di dalam sistem.

9.      Katup ekspansi jenis Blok

Ruangan di atas membran diisi dengan cairan khusus yang sensitif terhadap perubahan temperatur pada evaporator. Bila temperatur evaporator rendah, tekanan cairan di atas membran tidak mampu melawan tekanan pegas, katup jarum menutup saluran masuk ke evaporator, penguapan zat pendingin terhenti dan temperatur evaporator naik kembali. Sebaliknya pada saat temperatur evaporator naik, tekanan cairan di atas membran akan naik pula, sampai melebihi tekanan pegas, katup terdorong ke bawah, saluran terbuka. Suhu evaporator turun kembali, demikian seterusnya.

10.  Bahan Pendingin (Refrigerant)

Refrigerant adalah zat yang mudah diubah wujudnya dari gas menjadi cair, ataupun sebaliknya. Jenis bahan pendingin sangat beragam. Setiap jenis bahan pendingin memiliki karakteristik yang berbeda

11.  Fan motor

Fan motor atau kipas angin berguna untuk menghembuskan angin.Pada mesin pendingin kulkas ada dua jenis fan

Ø  Fan motor evaporator
Berfungsi menghembuskan udara dingin dari evaporator keseluruh bagian rak ( rak es , sayur ,dan buah ).

Ø  fan motor kondensor
kipas angin ini diletakkan pada bagian bawah kulkas yang memiliki kondensor yang berukuran kecil yang berfungsi mengisap atau mendorong udara melalui kondensor dan kompresor . selain itu berfungsi mendinginkan kompresor.

12.  Defrost Heater

Untuk menghancurkan salju yang ada dalam mesin pendingin kulkas. Hampir keseluruan kulkas nofrost dan sebagian kecil kulkas defrost dilengkapi dengan pemanas ( heater ). Pemanas berfungsi mencairkan bunga es yang terdapat di evapurator. selain itu pemanas dapat mencegah terjadinya penimbunan bunga es pada bagian rak es dan rak penyimpan buah di bawah rak es.

    II.            Prinsip Kerja Mesin Pendingin

A.       Prinsip Kerja AC

Ø Kompresor AC yang ada pada sistem pendingin dipergunakan sebagai alat untuk memampatkan fluida kerja (refrigent), jadi refrigent yang masuk ke dalam kompresor AC dialirkan ke kondensor yang kemudian dimampatkan di kondensor. 

Ø Di bagian kondenser ini refrigent yang dimampatkan akan berubah fase dari refrigent fase uap menjadi refrigent fase cair, maka refrigent mengeluarkan kalor yaitu kalor penguapan yang terkandung di dalam refrigent. Adapun besarnya kalor yang dilepaskan oleh kondenser adalah jumlahan dari energi kompresor yang diperlukan dan energi kalor yang diambil evaporator dari substansi yang akan didinginkan. 

Ø Pada kondensor tekanan refrigent yang berada dalam pipa-pipa kondensor relatif jauh lebih tinggi dibandingkan dengan tekanan refrigent yang berada pada pipa-pipa evaporator. 

Ø Setelah refrigent lewat kondensor dan melepaskan kalor penguapan dari fase uap ke fase cair maka refrigent dilewatkan melalui katup ekspansi, pada katup ekspansi ini refrigent tekanannya diturunkan sehingga refrigent berubah kondisi dari fase cair ke fase uap yang kemudian dialirkan ke evaporator, di dalam evaporator ini refrigent akan berubah keadaannya dari fase cair ke fase uap, perubahan fase ini disebabkan karena tekanan refrigent dibuat sedemikian rupa sehingga refrigent setelah melewati katup ekspansi dan melalui evaporator tekanannya menjadi sangat turun. Kejadian ini akan berulang kembali seperti di atas

Ø Hal ini secara praktis dapat dilakukan dengan jalan diameter pipa yang ada dievaporator relatif lebih besar jika dibandingkan dengan diameter pipa yang ada pada kondenser. Dengan adanya perubahan kondisi refrigent dari fase cair ke fase uap maka untuk merubahnya dari fase cair ke refrigent fase uap maka proses ini membutuhkan energi yaitu energi penguapan, dalam hal ini energi yang dipergunakan adalah energi yang berada di dalam substansi yang akan didinginkan. 

B.     Prinsip Kerja Kulkas
Dalam menjalani tujuan hidupnya untuk mendinginkan barang-barang yang berada di dalam dirinya, kulkas memiliki 2 prinsip (sistem) kerja yang utama, yaitu:
1. Kerja mendinginkan (cooling).
2. Kerja mencairkan es di evaporator (defrost).

Kedua jenis kerja tersebut (cooling dan defrost) harus bekerja baik secara bergantian agar proses pendinginan di dalam kulkas berjalan optimal sebagaimana mestinya. Bila salah satu atau kedua jenis kerja tersebut terganggu, maka performa kulkas akan menurun .

Ø  Kerja mendinginkan

Proses pendinginan dalam kulkas hamper sama dengan proses pendinginan air conditioner. Kita mulai dari hisapan kompresor. Dengan adanya aliran listrik maka motor kompresor akan bekerja mengisap gas refrigeran yang bersuhu dan bertekanan rendah dari saluran hisap (dan evaporator). Kompresor kemudian memampatkan gas refrigeran sehingga menjadi uap/gas bertekanan tinggi dan bersuhu tinggi, gas tersebut ditekan keluar oleh kompresor memasuki kondensor yang dingin. Gas refrigeran yang panas dan bertekanan tinggi tersebut di dalam kondensor akan didinginkan oleh udara di luar kulkas (panasnya berpindah dari kondensor ke udara sekelilingnya) sehingga suhunya turun (menjadi dingin) mencapai suhu kondensasi (berkondensasi atau mengembun) dan wujudnya berubah menjadi cair tetapi tekanannya tetap tinggi. Refrigeran cair yang bertekanan tinggi (tetapi suhunya telah rendah) ini selanjutnya mengalir kedalam penyaring (strainer dan drier). Refrigeran cair kemudian memasuki pipa kapiler yang berdiameter kecil dan panjang sehingga tekanannya turun drastis. Dari pipa kapiler, refrigeran cair yang tekanannya sudah sangat rendah ini kemudian memasuki ruang evaporator yang memiliki tekanan yang rendah hingga vakum sehingga titik didihnya yang memang ditakdirkan sudah rendah semakin bertambah rendah pula, oleh sebab itu dia segera berubah wujud menjadi gas (menguap). Ketika berubah wujud dari cair menjadi gas di dalam pipa evaporator yang panjang dan berkelok-kelok itu, oleh sebab zat refrigeran memiliki kalor laten penguapan yang besar (lagi-lagi karakteristik refrigeran memainkan perannya yang penting!) maka dia memerlukan kalor laten yang besar pula dan kalor (panas) ini diambilnya dari sekeliling evaporato ryaitu isi kulkas. Kerja ini diperkuat oleh adanya daya hisap kompresor yang menyebabkan molekul-molekul gas refrigeran mendapat percepatan sehingga bergerak melesat di sepanjang lorong panjang evaporator sambil mengambil panas dari sekeliling evaporator dengan efek resultantenya adalah isi kulkas menjadi dingin. Kemudian gas refrigeran memasuki akumulator. Eitt ... ternyata kadang-kadang ada juga refrigeran yang masih berwujud cairan atau belum berubah menjadi gas. Akumulator akan memisahkan refrigeran antara yang berbentuk gas dan yang masih berbentuk cairan. Hanya refrigeran yang berwujud gas saja yang diperkenankan memasuki saluran hisap kemudian kembali ke kompresor. Di dalam kompresor, refrigeran berbentuk gas akan dimampatkan dan dipompakan lagi ke kondensor,begitu seterusnya proses ini berulang-ulang.

Ø  Kerja mencairkan es (defrost)

Kalau kerja mendinginkan (cooling) merupakan syarat mutlak yang harus dilakukan lemari pendingin, maka kerja mencairkan es (defrost) merupakan kerja pendukung yang sangat diperlukan kulkas agar berfungsi sebagaimana mestinya. Bila defrost tidak bekerja maka bunga es akan semakin banyak bertumpuk di luar pipa evaporator sehingga akhirnya daya mendinginkan kulkas jauh berkurang dan kulkas tidak bisa mendinginkan lagi. 

Kerja defrost ada 2 jenis yaitu manual dan otomatis. Defrost manual banyak diterapkan pada lemari es model lama dan sederhana, sedangkan defrost otomatis banyak diterapkan pada lemari es masa kini. Kerja mencairkan es di evaporator dikerjakan oleh defrost heater (pemanas listrik) yang dibantu oleh alat-alat listrik yang kecil-kecil yang membentuk rangkaian listrik dengan berbagai variasi rangkaian  (tergantung merek kulkas) tetapi prinsip kerjanya sama yaitu mengatur waktu (saat) pendinginan dan pencairan es secara bergantian agar tercapai pendinginan yang optimal di dalam lemari es. Sirkuit listrik defrost cycles bersama motor kompresor merupakan bagian tak terpisahkan dari keseluruhan system kelistrikan pada sebuah kulkas. System kelistrikan kulkas merupakan bagian yang cukup rumit dan paling sering mengalami gangguan/kerusakan yang menyebabkan kulkas tidak berfungsi, tetapi kita dapat mudah memahami bila kita telah mempelajarinya dengan seksama.

Ketika steker kulkas dicolok pada stop kontak sumber listrik (tegangan PLN), maka arus listrik segera mengalir ke control thermo (ceritanya ini kulkas baru sehingga suhu kulkas masih panas dan kontak control thermo sedang terhubung) lalu menuju defrost timer (kebetulan pula terminal C dan B sedang terhubung) dan menyetrum kompresor. Arus listrik PLN mengalir melalui kumparan utama kompresor, overload motor protector, kembali ke sumbernya (PLN). Arus listrik PLN juga mengaliri starter capacitor, kaki-kaki starter relay, kumparan pembantu kompresor, overload motor protector, dan kembali ke sumbernya. Kumparan pembantu membantu memberikan putaran awal pada kompresor. Segera kompresor mulai bekerja dan sayup-sayup terdengarlah desir getaran rotornya yang sedang berputar. Kipas di dalam kulkas juga berputar. Body kompresor semakin panas pertanda dia bekerja baik, body bagian belakang kulkas bila diraba juga terasa hangat pertanda kondensor bekerja baik. Bila proses pendinginan evaporator berjalan baik, isi kulkas semakin bertambah dingin. Bila beban kulkas besar karena isinya banyak maka kompresor semakin lama berputar. Apabila kulkas telah dingin dan suhu cut-off pengatur suhu telah tercapai maka kontaknya membuka dan arus listrik terputus (off) sehingga kompresor berhenti (beristirahat), juga kipas dan timer motor berhenti. Bila suhu cut-on control thermo tercapai maka kontaknya menutup dan kompresor, kipas dan timer motor bekerja kembali.

Oleh kerja timer motor, maka pada suatu saat kontak C-B terbuka dan kontak C-D terhubung sehingga kompresor dan kipas berhenti bekerja dan defrost heater (pemanas listrik) mendapat aliran listrik dan mulai panas, memanaskan evaporator sehingga bunga es di evaporator mencair, airnya dialirkan ke bagian pembuangan di bagian belakang bawah kulkas. Timer motor dapat tetap bekerja karena mendapat arus listrik dari sumbernya (tegangan PLN) melalui control thermo (sedang cut-on), C-A, thermo fuse dan kembali ke sumber listrik PLN. 

Setelah bunga-bunga es di evaporator mencair seluruhnya menjadi air, perlahan-lahan temperatur di evaporator naik, bila temperaturnya sudah mencapai 5^o C maka bimetal yang berada di dalam defrost thermostat mengalami perubahan bentuk sehingga kontaknya membuka, akibatnya aliran listrik ke defrost heater terputus dan defrost heater berhenti bekerja dengan akibat lebih jauh adalah terhentinya proses mencairkan es di evaporator. Pada saat ini kompresor belum bekerja karena timer motor (Tm) masih harus menuntaskan kerjanya hingga + 15-30 menit (waktu yang dibutuhkan untuk kontak C dan D berhubungan). Masih ada sisa waktu beberapa menit menjelang kompresor bekerja kembali, sisa waktu ini dimanfaatkan sebaik-baiknya untuk mengalirkan seluruh air ke tempat pembuangannya di bagian belakang kulkas. Setelah itu kontak C-D membuka dan kontak C-B berhubungan kembali sehingga motor kompresor mendapat arus listrik, terdengar suara "klik" disusul suara berdesir yang berasal dari kompresor tanda kompresor telah 'hidup' dan kipas juga hidup kembali. Proses pendinginan kulkas (cooling cycles) dimulai kembali.