Siklus Refrigerasi Chiller

Dalam perkembangan teknologi sistem pendingin saat ini sangat memperhatikan penggunaan energi yang lebih efisien, disamping karena penggunaan fluida pendingin yang ramah terhadap lingkungan. Dalam sistem pendingin absorbsi sangat memungkinkan menggunakan energi panas yang terbuang disekitar kita ataupun sumber energi yang dapat terbarukan seperti energi panas matahari. Dalam sistem absorpsi juga dapat dihindari penggunaan refrigeran CFC (Chlorofluoracarbon), HCFC (Hidrochlorofluorocarbon) yang dikenal memiliki dampak terhadap penurunan jumlah ozon di stratosfer bumi ataupun zat refrigeran yang memiliki dampak terhadap pemanasan global. Dalam hal pemanasan global pada decade terakhir ini cukup sering dibicarakan, bahkan di benua Eropa beberapa refrigeran seperti HCFC-22 yang memiliki efek pemanasan global cukup tinggi sudah dilarang penggunaannya.

Sebagai sistem pendingin, jenis sistem pendingin absorpsi belum begitu populer atau banyak dipergunakan di Indonesia. Populasi penggunaan sistem absorpsi di Indonesia memang masih sangat kecil bila dibandingkan dengan sistem pendingin kompresi uap. Bukan hanya jumlah pengguna sistem absorpsi saja yang kurang banyak, tapi ternyata masyarakat yang memahami prinsip kerja dan keuntungan yang diperoleh dari penggunaan sistem ini masih sangat jarang.

Prinsip Kerja Sistem Pendingin Absorpsi

Komponen utama pada sistem refrigerasi chiller absorpsi terdiri dari absorber , generator dan pompa yang mempunyai fungsi sebagai pengganti kompresor, kondensor dan evaporator. Sedangkan refrigeran yang digunakan adalah air murni dan larutan LiBr.

Dalam perkembangan teknologi sistem absorpsi terakhir, telah berlaku teknologi yang telah terbukti cukup banyak meningkatkan efisiensi penggunaan energinya, yaitu peralihan dari teknologi absorpsi efek tunggal (Single effect) ke teknologi absorpsi efek ganda (Double effect). Perbedaan dari kedua teknologi ini hanya terletak pada jumlah generator, dimana pada sistem absorpsi double effect ada dua, yaitu generator temperatur tinggi dan generator temperatur rendah. Peningkatan efisiensi yang diperoleh adalah penurunan penggunaan energi sebesar lebih dari 30 % untuk mendapatkan daya pendinginan yang sama. selain itu, ukuran dari unit absorpsi pada tahun belakangan ini berukuran lebih kecil dibandingkan generasi sebelumnya.

Siklus Refrigerasi Chiller Absorbsi Sederhana (Single Effect Absorption Chiller)

Seperti pada siklus pendingin kompresi uap, untuk pendapatkan efek pendinginan pada sistem absorpsi juga dilakukan pemanfaatan kalor laten dari proses evaporasi refrigeran untuk menyerap kalor dari air yang hendak didinginkan (Entering Chilled water). Pada sistem kompresi uap, refrigeran bersirkulasi dengan menggunakan kompresor, sedangkan pada sistem absorpsi refrigeran bersirkulasi dengan memanfaatkan panas yang diperoleh di generator dan dibantu dengan larutan penyerap (absorbent) untuk menyerap uap refrigeran (water vapor) dari evaporator dan dibantu oleh pompa untuk kembali ke generator.

Secara lengkap sistem absorpsi sederhana terdiri dari generator, kondensor, evaporator, dan absorber dapat dilihat pada gambar 1. Sedangkan larutan kerja yang dipakai adalah air sebagai refrigeran dan larutan LiBr sebagai larutan penyerap. Alat mekanik yang dipakai sebagai alat bantu sirkulasi hanyalah pompa. Generator memanfaatkan panas yang diperoleh dari hasil pembakaran, uap panas ataupun air panas untuk menguapkan atau memisahkan air (refrigeran) dari larutan LiBr. Kemudian uap air dikondensasikan di kondensor dengan memanfaatkan air dingin dari Cooling Water. Uap air yang telah berubah menjadi cair kemudian di semprotkan (sprayed) pada permukaan koil air yang akan didinginkan (chilled water tubes), sehingga refrigeran air akan menguap sambil menyerap kalor dari koil air yang akan didinginkan. Uap refrigeraan air akan segera di tangkap atau diserap oleh larutan kaya LiBr yang juga disemprotkan dari generator ke arah koil air dingin dari cooling water dan jatuh menjadi cairan lebih encer (diluted lithium bromide solution) yang merupakan campuran LiBr dan air pada absorber. Larutan encer pada absorber ini kemudian dipompakan kembali ke generator untuk kemudian sirkulasi akan dimulai lagi.

Siklus Refrigerasi Chiller Absorbsi Effek Ganda (Double Effect Absorption Chiller)

Generator pada sistem pendingin absorpsi efek ganda terbagi menjadi dua, yaitu generator dengan temperatur tinggi dan generator dengan temperatur rendah. Pada generator temperatur tinggi larutan encer dari evaporator yang dilewatkan melalui penukar kalor dipanaskan oleh steam atau panas dari hasil pembakaran sehingga refrigeran steam akan terpisah. Garis dari D’ ke titik E (gambar 3) menampilkan pemanasan dan proses perubahan konsentrasi larutan pada temperatur tinggi. Larutan encer pada titik D’ dipanaskan pada konsentrasi tetap sampai titik D, dimana uap refrigeran dilepaskan dan larutan tertinggal menjadi agak encer atau 60,8 % konsentrasi larutan (titik E). Larutan agak encer ini dilewatkan ke penukar kalor temperatur tinggi seperti terlihat pada garis antara titik E ke F’ pada gambar 3.

Uap panas refrigeran dari generator temperatur tinggi akan disirkulasikan terlebih dahulu ke generator temperatur rendah di dalam sebuah koil, dimana koil ini juga masih dapat menguapkan larutan encer dari absorber yang disemprotkan di atas koil uap panas refrigeran sehingga temperaturnya akan sedikit rendah sebelum dikondensasikan pada kondensor. Pada generator temperatur rendah ini juga mengalir larutan konsentrasi cukup tinggi dari generator temperatur tinggi, sehingga pada generator temperatur rendah ini akan terakumulasi larutan konsentrasi tinggi LiBr sekitar 63,7 %. Larutan konsentrasi tinggi LiBr dari generator temperatur rendah ini digunakan untuk menangkap atau menyerap uap refrigeran dari evaporator. Proses ini ditampilkan melalui titik F’ ke F dan kemudian ke titik G (gambar 3), dimana terlihat perubahan konsentrasi larutan. Sedangkan garis dari titik G ke A’ menampilkan proses penurunan temperatur larutan konsentrasi tinggi melewati penukar kalor temperatur rendah.

Pada kondensor, dengan adanya generator temperatur rendah membuat energi kalor dari cooling water yang diperlukan untuk mengkondensasikan uap refrigeran jadi sedikit berkurang. Cairan dari hasil kondensasi uap refrigeran kemudian disemprotkan pada permukaan koil evaporator yang didalamnya mengalir air yang akan didinginkan (water chiller) sehingga cairan refrigeran menguap dengan menggunakan energi kalor latennya. Uap refrigeran dari evaporator ini kemudian ditangkap atau diserap oleh cairan konsentrasi tinggi LiBr yang berasal dari generator temperatur rendah dan disemprotkan di atas permukaan koil cooling water di atas absorber. Penyerapan uap refrigeran dari evaporator ini menyebabkan tertampungnya larutan encer rendah konsentrasi LiBr ( sekitar 57,7 %) pada absorber (Titik A ke titik B gambar 3). Larutan encer ini kemudian disirkulasikan kembali generator temperatur tinggi dan generator temperatur rendah masin-masing dengan melewati alat penukar kalor terlebih dahulu (dimana masing-masing mengambil panas dari larutan kental konsentrasi tinggi LiBr dari masing-masing generator) untuk kemudian memulai sirkulasi awal kembali.

Pada kedua alat penukar kalor, baik penukar kalor temperatur tinggi dan penukar kalor temperatur rendah membuat kerja unit absorpsi jadi lebih efisien, karena akan menyebabkan larutan encer dari absorber akan mencapai temperatur mendekati temperatur pada generator, sehingga mengurangi energi panas yang dibutuhkan oleh generator. Sebaliknya larutan kental konsentrasi tinggi dari generator akan rendah sesuai dengan yang diharapkan.

 

sumber: http://www.chiller.co.id/chiller-absorpsi/