Sistem Pendinginan Absorbsi

Sistem Pendingin Absorbsi yaitu salah satu dari sistem pendingin selain sistem pendingin kompresi uap. Sistem pendingin absorbsi ini membutuhkan pemanis energi kalor untuk menjalankan sistemnya. Siklus pendinginan absorbsi ibarat dengan siklus pendinginan kompresi uap. Perbedaan utama kedua siklus tersebut yaitu gaya yang mengakibatkan terjadinya perbedaan tekanan antara tekanan penguapan dan tekanan kondensasi serta cara perpindahan uap dari wilayah bertekanan rendah ke wilayah bertekanan tinggi.

Sistem pendingin absorbsi memakai absorber dan generator. Uap bertekanan rendah diserap di absorber, tekanan ditingkatkan dengan pompa dan dukungan panas di generator sehingga absorber dan generator sanggup menggantikan fungsi kompresor. Sistem pendingin kompresi uap memerlukan masukan kerja mekanik sedangkan pada sistem pendingin absorbsi memerlukan masukan energi panas. 

Siklus kompresi uap sering disebut sebagai siklus yang digerakkan dengan kerja (work-operated) alasannya yaitu penaikan tekanan refrigen dilakukan kompresor yang memerlukan kerja. Sedangkan siklus absorbsi disebut sebagai siklus yang digerakkan dengan panas (heat operated) alasannya yaitu sebagian besar biaya operasi yang berkaitan dengan dukungan kalor yang diharapkan untuk melepaskan uap (refrigeran) dari zat cair bertekanan tinggi. Sebenarnya pada sistem ini juga membutuhkan kerja atau perjuangan untuk menggerakan pompa namun relatif lebih kecil dibandingkan dengan sistem kompresi uap. Perbedaan Siklus Kompresi dengan Siklus Absorsi sanggup dilihat pada gambar di bawah ini

Keunggulan sistim absorbsi bila dibandingkan dengan sistem kompresia yaitu alasannya yaitu sistem absorbsi memakai panas sebagai energi penggerak. Panas sering disebut sebagai energi tingkat rendah (low level energy) alasannya yaitu panas merupakan hasil simpulan dari perubahan energi dan sering kali tidak didaur ulang. Pemberian panas sanggup dilakukan dengan banyak sekali cara, ibarat memakai kolektor surya, biomassa, limbah, atau dengan boiler yang memakai energi komersial.

Prinsip Kerja Siklus Absorbsi

Dasar siklus absorbsi disajikan pada gambar denah diatas. Pada gambar ditunjukkan adanya dua tingkat tekanan yang bekerja pada sistem, yaitu tekanan rendah yang mencakup proses penguapan pada evaporator dan penyerapan pada absorber, dan tekanan tinggi yang mencakup proses pembentukan uap pada generator dan pengembunan pada kondensor.

Siklus absorbsi juga memakai dua jenis zat yang umumnya berbeda, zat pertama disebut penyerap sedangkan yang kedua disebut refrigeran. Selanjutnya, dampak pendinginan yang terjadi merupakan akhir dari kombinasi proses pengembunan dan penguapan kedua zat pada kedua tingkat tekanan tersebut. Proses yang terjadi di evaporator dan kondensor sama dengan pada siklus kompresi uap

Kerja siklus absorbsi secara keseluruhan yaitu sebagai berikut :

• Proses 1-2/1-3 : Larutan encer adonan zat penyerap dengan refrigeran (konsentrasi zat penyerap rendah) masuk ke generator pada tekanan tinggi. Di generator panas dari sumber bersuhu tinggi ditambahkan untuk menguapkan dan memisahkan refrigeran dari zat penyerap, sehingga terdapat uap refrigeran dan larutan pekat zat penyerap. Larutan pekat adonan zat penyerap mengalir ke absorber dan uap refrigeran mengalir ke kondensor.
• Proses 2-7 :Larutan pekat adonan zat penyerap dengan refrigeran (konsentrasi zat penyerap tinggi) kembali ke absorber melalui katup cekik. Penggunaan katup cekik bertujuan untuk mempertahankan perbedaan tekanan antara generator dan absorber.
• Proses 3-4 : Di kondensor, uap refrigeran bertekanan dan bersuhu tinggi diembunkan, panas dilepas ke lingkungan, dan terjadi perubahan fase refrigeran dari uap ke cair. Dari kondensor dihasilkan refrigeran cair bertekanan tinggi dan bersuhu rendah.
• Proses 4-5 : Tekanan tinggi refrigeran cair diturunkan dengan memakai katup cekik (katup ekspansi) dan dihasilkan refrigeran cair bertekanan dan bersuhu rendah yang selanjutnya dialirkan ke evaporator.
• Proses 5-6 : Di evaporator, refrigeran cair mengambil panas dari lingkungan yang akan didinginkan dan menguap sehingga terjadi uap refrigeran bertekanan rendah.
• Proses 6-8/7-8 : Uap refrigeran dari evaporator diserap oleh larutan pekat zat penyerap di absorber dan membentuk larutan encer zat penyerap. Jika proses penyerapan tersebut terjadi secara adiabatik, terjadi peningkatan suhu adonan larutan yang pada gilirannya akan mengakibatkan proses penyerapan uap terhenti. Agar proses penyerapan berlangsung terus-menerus, absorber didinginkan dengan air yang mengambil dan melepaskan panas tersebut ke lingkungan.
• Proses 8-1 : Pompa mendapatkan larutan cair bertekanan rendah dari absorber, meningkatkan tekanannya, dan mengalirkannya ke generator sehingga proses berulang secara terus menerus

Kombinasi Refrigeran – Absorber pada Sistem Pendinginan Absorbsi
Terdapat beberapa kriteria yang harus dipenuhi oleh kombinasi refrigeran dengan zat penyerap untuk layak dipakai pada mesin pendingin absorbsi.  Diantaranya yaitu :

• Zat penyerap harus memiliki nilai afinitas (pertalian) yang besar lengan berkuasa dengan uap refrigeran, dan keduanya harus memiliki daya larut yang baik pada kisaran suhu kerja yang diinginkan.
• Kedua cairan tersebut, baik masing-masing maupun hasil campurannya, harus aman, stabil, dan tidak korosif.
• Secara ideal, kemampuan penguapan zat penyerap harus lebih rendah dari refrigeran sehingga refrigeran yang meninggalkan generator tidak mengandung zat penyerap
• Refrigeran harus memiliki panas laten penguapan yang cukup tinggi sehingga laju pedoman refrigeran yang harus dicapai tidak terlalu tinggi
• Tekanan kerja kedua zat harus cukup rendah (mendekati tekanan atmosfir) untuk mengurangi berat alat dan menghindari kebocoran ke lingkungannya

Saat ini, terdapat dua kombinasi refrigeran-zat penyerap yang umum digunakan, yaitu air-litium bromida (H2O-LiBr) dan amonia-air (NH3-H2O). Pada kombinasi pertama, air bertindak sebagai refrigeran dan litium bromida sebagai zat penyerap, sedang pada kombinasi kedua, amonia bertindak sebagai refrigeran dan air sebagai zat penyerap.

1) Sistem Litium Bromida – air
Sistem litium bromida-air banyak dipakai untuk pengkondisian udara dimana suhu evaporasi berada di atas 0 ºC.  Litium Bromida (LiBr) yaitu suatu kristal garam padat, yang sanggup menyerap uap air.  Larutan cair yang terjadi memberi tekanan uap yang merupakan fungsi suhu dan konsentrasi larutan.

Hubungan antara entalpi dengan persentase Litium-Bromida dalam larutan LiBr pada banyak sekali suhu larutan. Proses terjadi kristalisasi larutan LiBr-H2O, yaitu pada keadaan yang mana larutan mengalami pemadatan. Proses yang terjadi pada wilayah melewati batas kristalisasi akan menimbulkan pembentukan lumpur padat dan penyumbatan sehingga mengganggu pedoman di dalam pipa.

2) Sistem Air – Amonia
Sistem amonia-air dipakai secara luas untuk mesin pendingin berskala kecil (perumahan) maupun industri, yang mana suhu evaporasi yang dibutuhkan mendekati atau di bawah 0 ºC.  Sistem amonia-air memiliki hampir seluruh kriteria yang diharapkan di atas, kecuali bahwa zat-zat tersebut sanggup bersifat korosif terhadap tembaga dan alloynya, serta sifat amonia yang sedikit beracun sehingga membatasi penggunaannya untuk pengkondisian udara.

Kelemahan sistem amonia-air yang paling utama yaitu air yang juga gampang menguap sehingga amonia yang berfungsi sebagai refrigeran masih mengandung uap air pada ketika keluar dari generator dan masuk ke evaporator melalui kondensor. Keadaan ini sanggup mengakibatkan uap air meninggalkan panas di evaporator dan meningkatkan suhunya sehingga menurunkan dampak pendinginan. Untuk menghindari hal itu, mesin pendingin absorbsi dengan sistem amonia-air umumnya dilengkapi dengan Rectifier dan Analyzer, ibarat ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Amonia yang masih mengandung uap air dari generator melalui rectifier, suatu mekanisma yang bekerja ibarat kondenser akhir adanya arus balik uap air dari analyzer. Di sini, uap air yang memiliki suhu jenuh yang lebih tinggi diembunkan dan dikembalikan ke generator. Selanjutnya amonia dan sejumlah kecil uap air diteruskan ke analyzer, dimana uap air dan sebagian kecil amonia diembunkan dan dikembalikan ke generator melalui rectifier, sedangkan amonia diteruskan ke kondensor. analyzer pada prinsipnya yaitu suatu kolom distilasi, yang umumnya menggunakan air pendingin dari kondensor sebagai media pendingin.

Untuk sanggup menghitung penampilan panas di dalam siklus pendinginan absorbsi maka diharapkan data entalpi tiap kombinasi refrigeran-zat penyerap yang digunakan. Perlu diperhatikan bahwa pada diagram tersebut konsentrasi yang ditunjukkan yaitu konsentrasi NH3 di dalam larutan NH3-H2O, meskipun dalam hal ini amonia berfungsi sebagai refrigeran dan air sebagai zat penyerap.