Sistem
refrigerasi absorpsi merupakan sistem refrigerasi yang menggunakan energi
panas, baik itu panas dari pembakaran bahan bakar maupun panas buangan, untuk
menghasilkan efek refrigerasi (penyerapan kalor). Sebenarnya teknologi ini umum
digunakan pada tahun 1950an. Pada saat itu sumber panas yang digunakan berasal
dari uap (steam) yang diproduksi dari boiler berbahan bakar minyak dan gas.
Namun pada tahun 1973, harga bahan bakar minyak dan gas naik secara drastis
sehingga banyak dilakukan peralihan dari sistem refrigerasi absorpsi ke sistem
refrigerasi kompresi uap yang sampai saat ini banyak digunakan.
Prinsip Kerja
Ketika garam littium bromide dilarutkan dalam air, titik didih dari air menjadi naik. Disamping itu, jika temperatur larutan garam tersebut dijaga konstan, efek dari pelarutan garam adalah menurunkan tekanan uap dari larutan hingga di bawah tekanan jenuh air murni pada temperatur itu. Untuk memahami prinsip kerja dari sistem refrigerasi absorpsi perhatikan gambar berikut:
Dua
buah tangki yang masing masing berisi air (kiri) dan larutan 50 % garam LiBr
(kanan) berada pada lingkungan yang temperaturnya 30 deg C. Kedua tangki
ini saling berhubungan melalui saluran yang dilengkapi dengan keran (valve).
Pada awalnya kran ini ditutup. Tekanan uap jenuh air pada 30 deg C adalah
4.24 kPa. Sedangkan tekanan uap larutan LiBr pada 30 deg C adalah
1.22 kPa. Ini artinya terdapat perbedaan tekanan antara tangki yang satu dengan
yang lainnya. Secara alami gas akan berpindah dari tekanan tinggi ke tekanan
rendah, namun karena kran ditutup maka uap air yang ada di sebelah kiri tidak
dapat mengalir ke tangki sebelah kanan.
Kemudian
kran tersebut dibuka, perhatikan gambar berikut
Dengan
dibukanya keran, maka uap air yang berada pada tangki sebelah kiri akan
mengalir ke tangki sebelah kanan. Uap air ini akan di absorpsi oleh larutan
LiBr disertai dengan pelepasan panas karena bersifar eksotermis. Jika tekanan tangki
sebelah kanan dengan suatu metode dijaga tekanannya pada 1.22 kPa, maka tekanan
uap air di tangki sebelah kiri akan turun dari yang awalnya 4.24 kPa menjadi
1.22 kPa. Pada keadaan ini tidak ada lagi aliran uap air dari tangki sebelah
kiri ke tangki sebelah kanan karena tekanannya sama. Pada tekanan 1.22 kPa, uap
air bertemperatur 10 deg C. Ini artinya temperatur tangki sebelah kiri
menjadi lebih rendah dari lingkungan dan meyebabkan penyerapan kalor. Di sini
peristiwa refrigerasi terjadi. Namun efek refrigerasi ini hanya sebentar,
seiring dengan penyerapan kalor dari lingkungan sehingga kesetimbangan termal
dengan lingkungan terjadi. Di sisi lain konsentrasi garam pada tangki sebelah
kanan sudah kurang dari 50 %.
Untuk
mendapatkan keadaan awal lagi, proses generasi harus dilakukan, yaitu dengan
menguapkan air pada larutan LiBr ditangki sebelah kanan. Perhatikan gambar
berikut:
Untuk
menguapkan air pada larutan LiBr dibutuhkan kalor. Uap air ini mengalir ke tangki
sebelah kiri hingga keadaan awal tercapai lagi.
Uraian
diatas merupakan prinsip kerja dari sistem refrigerasi absorpsi, namun dengan
menggunakan dua buah tangki seperti yang dibahas tdak dapat menghasilkan efek
refrigerasi yang terus menerus. Oleh karenanya modifikasi sistem perlu
dilakukan dengan menggunakan tambahan tangki.
Sistem
sederhana diatas memang dapat menimbulkan efek refrigerasi (penarikan
kalor), namun hanya bersifat sebentar karena akan berhenti pada saat tekanan di
tangki kanan dan kiri sama. Setelah itu perlu menguapkan lagi air di tangki
sebelah kiri untuk kembali ke keadaan awal. Untuk mendapatkan efek refrigerasi
secara kontinyu perlu penambahan seperti gambar berikut:
Sistem refrigerasi absorpsi
Evaporator
dan absorber merupakan dua tangki yang ditunjukkan pada sistem sebelumnya.
Dengan cara ini efek refrigerasi dapat berlangsung secara kontinyu. Dalam
sistem refrigerasi absorpsi terdapat dua siklus : siklus refrigeran (air)
ditunjukkan oleh A-B-C-D dan siklus pelarut (larutan garam Litium Bromida) yang
ditunjukkan B-C-E-F. Pada titik A refrigeran dalam keadaan tekanan dan
temperatur rendah serta berfasa cair. Kemudian, di evaporator, refrigeran
menyerap kalor dari objek yang didinginkan sehingga fasanya berubah menjadi
gas (titik B). Refrigeran yang berfasa gas ini mengalir ke absorber
sehingga diabsorpsi oleh larutan LiBr, akbatnya larutan kaya akan refrigeran,
keadaan ini disebut dengan larutan kuat (strong solution), kemudian larutan kuat ini dipompakan ke generator
(titik C). Pada generator, kalor digunakan untuk memisahkan antara refrigeran
dan pelarut. Karena titik didih refrigeran lebih rendah dari pada pelarut maka refrigeran
menguap menuju kondenser. Uap refrigeran ini kemudian terkondensasi pada
kondenser dengan membuang kalor sehingga fasanya menjadi cair (titik D).
Setelah itu refrigeran dalam fasa cair ini diekspansi sehingga tekanannya
menjadi rendah (titik A). Siklus ini terus berlangsung sehingga efek refigerasi
(proses A-B) terjadi secara kontinyu. Disisi lain, pada siklus pelarut
(B-C-E-F), larutan yang miskin akan refrigeran (titik C) diekspansikan untuk
dialirkan ke absorber sehingga mengabsorb refrigeran menjadi larutan kuat.
Siklus ini pun berlangsung terus menerus.
Untuk
keperluan pengkondisian udara biasanya digunakan sistem air (H2O)
sebagai refrigeran dan Larutan Litium Bromida (LiBr) sebagai
pelarut. Sedangkan untuk keperluan yang membutuhkan temperatur lebih rendah,
seperti pembuatan es, digunakan ammonia (NH3) sebagai refrigeran dan
air (H2O) sebagai pelarut.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar