Siklus Refrigerasi Absorbsi Difusi

Siklus Refrigerasi Absorpsi Diffusi
Siklus refrigerasi absorpsi diffusi sering disebut juga Continuous absorption system with out pump atau siklus refrigerasi absorpsi satu tekanan atau absorption refrigeration cycle work on three fluid system.
Siklus refrigerasi absorpsi difusi (diffusion absorption refrigeration cycle) pertama kali dibuat oleh Von Platen dan Munters tahun 1928 dengan menggunakan amoniak sebagai refrigeran dan air sebagai absorben serta hydrogen sebagai auxiliary inert gas. Pada siklus refrigerasi absorpsi difusi (DAR) tidak ada komponen mekanik yang bergerak (moving part). Hal ini berbeda dengan siklus refrigerasi absorpsi (AR) yang menggunakan pompa untuk mensirkulasikan fluida kerja. Pada diffusion absorption refrigeration cycle (DAR) menggunakan ”bubble pump” untuk mensirkulasikan refrigeran dan larutan yang digunakan dalam sistem. Dengan demikian sistem pemeliharan, kebisingan dan getaran dapat diminimalkan pada DAR, sedang pada siklus refrigerasi absorpsi (AR) masih menimbulkan kebisingan dan getaran cukup besar yang ditimbulkan oleh pompa.
Diffusion absorption refrigeration cycle biasanya digunakan pada refrigerator rumah tangga, perkantoran, rumah sakit dan hotel-hotel yang membutuhkan tingkat kenyamanan yang tinggi. Sumber energi penggerak di generator pada siklus DAR maupun AR adalah energi panas, yang bisa didapatkan dari bahan bakar misalnya kerosin, gas alam, dan bisa juga dari sumber energi lain misalnya uap panas (steam) sisa, panas dari listrik, dan energi panas matahari (solar energy).
Contoh penggunaan dari sistem refrigerasi absorpsi ini adalah pada lemari vaksin untuk yang domestik seperti pada Gambar-5


Komponen dan Cara Kerja Siklus Refrigerasi Absorpsi Diffusi
Pada siklus refrigerasi absorpsi diffusi terdiri dari beberapa komponen utama yaitu; generator, kondensor, evaporator, absorber dan bubble pump dan beberapa komponen tambahan seperti rectifier, tangki penampung (reservoir) dan heat exchanger. Secara skematik siklus refrigerasi absorpsi diffusi (diffusion absorption refrigeration cycle) dapat ditunjukkan seperti Gambar-6.
Fungsi dari masing-masing komponen sistem refrigerasi absorpsi diffusi :
 Generator; yang berfungsi untuk menguapkan refrigeran dari dalam larutan dengan jalan memberi panas pada generator.
 Bubble pump berfungsi untuk memisahkan liquid solution dengan gas refrigeran yang terbentuk pada generator.
 Kondensor; yang berfungsi untuk mengkondensasikan refrigeran dengan jalan membuang panasnya ke lingkungan (media pendingin)
 Evaporator; yang berfungsi untuk mengevaporasikan refrigeran dengan jalan menyerap panas yang ada di sekitar evaporator (ruang beban)
 Absorber; yang berfungsi sebagai tempat penyerapan uap refrigeran oleh absorben sehingga membentuk larutan kuat (strong solution).
 Reservoir; yang berfungsi untuk menyimpan dan menampung larutan refrigeran yang terbentuk di absorber
 Heat exchanger; adalah alat yang berfungsi untuk penukar kalor/ panas sehingga panas yang semestinya dibuang, sebagian dapat dimanfaatkan kembali

Gambar 6 Skematik Diagram Siklus Refrigerasi Absorpsi Diffusi (DAR)
Cara Kerja Siklus Refrigerasi Absorpsi Diffusi;
Adapun cara kerjanya berdasarkan sketsa Gambar-6 adalah sebagai berikut; pertama larutan kuat (strong solution) yang ada di generator bila biberi panas maka refrigerannya akan menguap membentuk gelembung-gelembung uap refrigeran. Karena uap refrigeran massa jenisnya jauh lebih kecil dibanding larutannya, maka gelembung uap refrigeran akan bergerak ke atas menuju pipa ”bubble pump”. Pada pipa ”bubble pump” gelembung-gelembung uap refrigeran terus naik ke atas dan membawa serta cairan/ larutan lemah (konsentrasi R22 dalam larutan DMF kecil) ke atas menuju sparator. Dengan adanya aliran massa ini, mengakibatkan terjadinya kevakuman massa pada bagian bawah generator. Kevakuman pada bagian bawah generator, akan menarik larutan kuat (konsentrasi R22 dalam larutan besar) yang ada di reservoir menuju generator.
Pada separator akan terjadi pemisahan antara uap refrigeran dengan larutan lemah (weak solution) yang ikut terbawa ke atas bersama uap refrigeran, di mana uap refrigeran akan bergerak ke atas menuju kondensor, sedang larutan lemah bergerak ke bawah menuju absorber lewat pipa selubung yang ada di sekeliling pipa ”Bubble pump”. Uap refrigeran yang bergerak ke atas menuju kondensor akan membilas gas hidrogen yang ada di sepanjang pipa sparator dan kondensor, dan mendesaknya menuju pipa saluran bypass.
Di kondensor uap refrigeran yang datang dari sparator selanjutnya mengalami proses kondensasi. Proses kondensasi berlangsung dengan jalan membuang sebagian panas refrigeran ke lingkungan sehingga refrigeran berubah dari uap menjadi refrigeran cair. Selanjutnya refrigeran cair yang terbentuk di kondensor, karena mempunyai massa jenis yang lebih besar dibanding dalam bentuk uap, maka akan bergerak ke bawah menuju bagian bawah kondensor dan selanjutnya menuju tempat ekspansi (Tp).
Di tempat ekspansi, refrigeran cair bertemu dengan gas hydrogen yang mengandung sedikit uap refrigeran yang berasal dari absorber. Tekanan parsial uap refrigeran (refrigerant vapour)yang datang dari absorber jauh lebih kecil dibanding dengan tekanan saturated liquid refrigeran yang datang dari kondensor. Adanya perbedaan ini menyebabkan refrigeran cair akan menguap sampai tercapai kesetimbangan dimana Pvapour,ref = Psat liquid,ref. Proses penguapan refrigeran cair dapat berlangsung dengan mengambil sebagian energi panas yang dikandung oleh refrigeran cair yang datang dari kondensor dan energi panas yang dikandung oleh campuran gas yang datang dari absorber. Dengan adanya proses tersebut akan mengakibatkan temperatur refrigeran turun (rendah).
Cairan refrigeran dengan temperatur yang rendah selanjutnya bergerak menuju evaporator. Di evaporator refrigeran cair akan menguap dengan jalan menyerap panas/kalor dari sekeliling evaporator (diberikan panas lewat heater sebagai beban evaporator). Uap refrigeran yang terbentuk di evaporator akan bercampur dengan gas hydrogen. Berat jenis uap refrigeran lebih besar dibanding gas hydrogen sehingga uap refrigeran akan bergerak ke bawah sambil membawa gas hydrogen menuju absorber melewati tangki reservoir. Dengan pergerakan gas refrigeran menuju absorber, maka proses penguapan refrigeran cair di evaporator akan tetap terjaga.
Di absorber campuran uap refrigeran dan gas hydrogen yang datang dari evaporator dipisahkan, dimana uap refrigeran diserap (diabsorpsi) kembali oleh larutan lemah yang datang dari sparator. Proses penyerapan uap refrigeran oleh larutan lemah (proses absorpsi) dapat berlangsung dengan membuang panas larutan lemah dan panas yang ditimbulkan saat proses absorpsi ke lingkungan. Proses absorpsi ini akan menghasilkan larutan kuat yang selanjutnya akan bergerak ke bawah dan ditampung dalam tangki reservoir. Sedang gas hydrogennya tidak ikut terabsorpsi oleh larutan lemah. Karena massa jenis gas hydrogen kecil, maka gas hidrogen akan bergerak ke atas kembali menuju evaporator sambil membawa sedikit uap refrigeran yang tidak terabsorpsi. Larutan kuat yang ada di tangki reservoir akan bergerak kembali menuju generator sebagai akibat adanya kevakuman massa yang terjadi pada bagian bawah generator.
Prosesnya kembali lagi ke awal, dan begitu seterusnya.

Refrigerasi Siklus Absorbsi

Mesin Refrigerasi Siklus Absorpsi
Mesin refrigrasi siklus absorpsi sedikit berbeda dengan mesin refrigerasi siklus kompresi uap. Komponen sistem seperti kondensor, alat ekspansi dan evaporator juga digunakan pada mesin refrigerasi absorpsi. Sedangkan kompresor pada sistem refrigerasi siklus kompresi uap diganti fungsinya oleh generator, absorber, dan pompa, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.

Ada beberapa jenis dari sistem refrigerasi siklus absorpsi diantaranya:
•Continuous absorption system
-Continuous absorption system with pump
-Continuous absorption system with out pump
•Intermitten absorption system
Sebagai sumber energi penggerak sistem adalah energi panas (kalor) sehingga sering disebut heat-operated cycle. Sebagai sumber energi panas didapatkan dari gas alam, kerosin, elemen pemanas listrik, uap panas, gas panas buang dan sumber-sumber panas yang lainnya. Aplikasi dari sistem ini dapat diterapkan pada refrigerasi domestik maupun pada sistem refrigerasi komersial dan juga pada pengkondisian udara.
Secara umum fluida kerja yang digunakan pada sistem refrigerasi siklus absorpsi adalah refrigeran dua substansi berupa campuran tak bereaksi seperti;
-amonia-air (NH3 – H2O)
-air-lithium bromide (H2O – LiBr), dan lain sebagainya
Pada sistem Air-Amonia, air berfungsi sebagai absorbent dan amonia berfungsi sebagai refrigeran. Sedangkan pada sistem Litium bromida-air, litium bromida berfungsi sebagai absorben dan air sebagai refrigerannya.

Continuous Absorption System with Pump.
Mesin refrigerasi siklus absorpsi dengan pompa sering disebut dengan siklus refrigerasi absorpsi dua tekanan. Pada siklus ini ada sisi tekanan tinggi dan tekanan rendah yang dibatasi oleh katup ekspansi dan katup throtle yang terdapat antara absorber dan generator. Dan sebagai ilustrasi dari siklus ini dapat dilihat pada Gambar-3.

Komponen utama dari siklus refrigerasi absorpsi dua tekanan adalah; generator, absorber, pompa, kondensor, evaporator, alat ekspansi, dan katup throtle
Adapun cara kerjanya adalah sebagai berikut:
Campuran kuat refrigeran-absorben (strong solution) dipanaskan di dalam generator sehingga refrigeran menguap dan terpisah dari absorbennya. Uap refrigeran selanjutnya dimurnikan dalam rectifier dengan mendinginkannya sehingga absorben yang ikut menguap akan mengembun dan mengalir kembali ke generator.Uap refrigeran murni kemudian mengalir melalui kondensor. Di kondensor refrigeran didinginkan sehingga refrigeran mengalami proses pengembunan. Kondensatnya yang sudah berupa wujud cair yang keluar dari kondensor, kemudian dialirkan menuju alat ekspansi. Pada alat espansi refrigeran diekspansikan sehingga tekanannya menjadi rendah (tekanan evaporator) dan disertai dengan turunnya temperatur refrigeran. Di dalam evaporator refrigeran mengalami proses penguapan dengan menyerap panas yang ada disekeliling evaporator. Proses absorpsi uap refrigeran oleh absorbennya berlangsung di dalam absorber dengan cara melepas kalor, dimana absorben yang datang dari generator sudah berupa larutan lemah (weak solution) sehingga bisa menyerap uap refrigeran yang datang dari evaporator. Dengan terjadinya penyerapan uap refrigeran oleh absorben, maka di absorber terbentuklah larutan kuat (strong solution) yang selanjutnya akan dialirkan lagi menuju generator dengan menggunakan pompa. Demikian proses ini berlagsung secara terus menerus.
Contoh penggunaan sistem refrigerasi siklus absorpsi dua tekanan seperti pada gambar-4 di bawah ini yaitu untuk proses pembuatan es dengan sumber energi panasnya dari matahari.