Sederhananya, cara kerja sistem pendingin pada mesin kendaraan adalah dengan mengalirkan fluida pendingin (coolant) melalui bagian kepala dan blok mesin. Saat coolant mengalir, coolant akan menyerap panas dari mesin. Setelah coolant didinginkan, ia akan kembali lagi menuju mesin untuk menyerap lebih banyak panas. Meski tujuannya sama, prinsip kerja pendingin pada refrigerator dan air conditioner agaknya berbeda.
Mesin yang mentransfer panas pada coolant disebut mesin pembakaran dalam. Fluida yang mendinginkan mesin ini bisa berupa air maupun gas/udara. Sistem pendingin dibutuhkan dalam mesin pembakaran dalam ini untuk menjaga komponen-komponen mesin agar suhunya tetap terkendali, sehingga mesin bisa berfungsi dengan baik dan tahan lama. Kalau untuk AC, sistem pendingin digunakan untuk mendinginkan ruangan.
Berdasarkan jenis pendinginnya, sistem pendingin mesin kendaraan terbagi jadi 2; yaitu pendingin menggunakan udara dan air. Sementara untuk AC dan kulkas, cairan pendinginnya menggunakan R134 alias refrigerant. Berikut ini akan kami jelaskan bagaimana cara kerja sistem pendingin berdasarkan jenis pendinginnya.
Bagaimana Cara Kerja Sistem Pendingin?
Sistem pendingin dengan udara biasanya ditemukan pada mobil-mobil keluaran lama seperti Volkswagen Beetle, Porsche 356, BMW Isetta, dan masih banyak lagi. Bahkan, sepeda motor modern pun juga banyak yang masih menggunakan pendingin udara. Namun, untuk kebanyakan mobil atau truk keluaran baru sudah menggunakan pendingin zat cair.
1. Cara Kerja Sistem Pendingin Mesin Dengan Air
- Pada bagian blok dan kepala silinder sistem pendingin jenis ini, terdapat saluran-saluran coolant yang saling terhubung satu sama lain. Di bagian atas kepala silinder lah semua saluran coolant tadi bertemu.
- Sebuah pompa yang didorong oleh katrol dari poros engkol (crankshaft), akan memaksa coolant bersuhu tinggi keluar dari mesin menuju radiator, yang mana merupakan salah satu heat exchanger.
- Suhu tinggi pada coolant akan dilepaskan oleh radiator menuju udara bebas. Lalu, coolant yang sudah didinginkan tadi akan kembali menuju inlet di bagian bawah blok dan mengalir kembali menuju saluran coolant.
- Biasanya, pompa akan mengirim coolant naik menuju mesin untuk dipanaskan, lalu kebawah menuju radiator. Hal itu karena cairan panas lebih mudah menyebar dan lebih ringan saat akan didinginkan, yang mana akan mempermudah sirkulasi.
- Radiator pada sistem jenis ini terhubung pada mesin dengan selang karet. Radiator juga mempunyai tangki bagian atas dan bawah yang terhubung oleh radiator core. Bagian core ini memiliki area permukaan yang sangat besar, sehingga coolant yang panas bisa didinginkan secara masif di sini. Lalu, sisa-sisa panas pada coolant akan dikirim ke radiator fin untuk kemudian dilepas ke udara bebas.
Pada sistem pendingin jenis ini, coolant dapat terkuras terus-menerus jika mesin bekerja terlalu berat. Oleh karena itulah coolant harus tetap diisi setiap saat.
2. Sistem Pendingin dengan Udara
Pada sistem pendingin yang menggunakan udara, kalor akan langsung dibuang ke udara bebas setelah dialirkan melalui dinding silinder. Sistem pendingin ini memiliki sirip dan flens di permukaan luar silindernya. Bagian kepalanya berperan dalam memperluas area yang terpapar udara pendinginnya, yang mana juga akan meningkatkan jumlah pendinginan.
Prinsip dasar sistem pendingin udara ini adalah dengan adanya aliran udara yang mengalir secara terus-menerus diatas permukaan mesin yang dipanaskan. Dari permukaan mesin itulah panas akan dilepaskan. Jumlah panas yang dilepaskan dipengaruhi oleh faktor-faktor berikut:
- Area permukaan logam yang terpapar udara
- Jumlah aliran udara
- Perbedaan suhu antara permukaan mesin yang dipanaskan dengan udara
- Tingkat konduktivitas logam
Pada penggunaannya, area permukaan logam yang terpapar oleh udara akan meluas dengan adanya sirip di atas laras silinder. Semakin banyak area permukaan yang terpapar udara, maka semakin banyak kalor yang dilepaskan. Semakin banyak aliran udaranya, maka semakin banyak pula panas yang dilepaskan.
Sama pula dengan semakin tinggi perbedaan suhu antara permukaan yang dipanaskan dengan suhu udara, maka semakin banyak panas yang dibuang. Logam yang memiliki konduktivitas tinggi juga membuang lebih banyak panas.
Komponen sistem pendingin ini pun juga lebih simpel. Kipas pendinginnya terletak di saluran setengah lingkaran. Saluran itu menutup kepala silinder, dan interiornya dilengkapi dengan baffle yang mengarahkan aliran udara melalui bagian oil cooler. Di bawah silindernya, udara disalurkan menuju termostat, yang akan mengoperasikan katup.
Katup itu akan mengontrol jumlah udara yang bergerak menuju kipas, sehingga suhu mesin tetap terjaga. Setelah melewati mesin dan termostat, udara akan dipaksa keluar dari bagian belakang kendaraan.
3. Sistem Pendingin AC & Refrigerator
Untuk mengeluarkan panas dari sebuah wadah, refrigerant pada evaporator akan menyerap panas. Serapan panas ini dapat terjadi karena adanya perbedaan suhu antara coolant dan suhu dalam wadah yang hendak didinginkan. Panas yang terserap kemudian mengalir ke kompresor untuk dinaikkan suhu dan tekanannya.
Saat suhu naik melebihi suhu lingkungan sekitar, refrigerant bersirkulasi menuju kondensor untuk membuang panas tadi. Seperti yang telah dijelaskan, hukum termodinamika menyatakan bahwa panas berpindah saat ada perbedaan suhu antara dua benda, dalam hal ini suhu pada kondensor lebih tinggi dari suhu lingkungan sekitar.
Terakhir, refrigerant yang telah membuang panas tadi mengalur menuju katup ekspansi, dimana di komponen ini suhu dan tekanan akan kembali dan bersiap untuk menyerap panas di evaporator. Jadi, pada dasarnya terdapat 4 komponen penting untuk mesin pendingin AC dan kulkas.
Kesimpulan
Demikianlah pembahasan seputar cara kerja sistem pendingin. Sistem pendingin air lebih rumit karena air harus dipompa menuju mesin dulu untuk dipanaskan, lalu baru diteruskan ke radiator untuk didinginkan. Namun sistem ini tak pernah kekurangan suplai kalor karena akan diregenerasikan lagi.
Sedangkan sistem pendingin udara lebih simpel, karena panas akan langsung dilepaskan melalui dinding silinder. Namun, sistem ini kekurangan suplai kalor sehingga membutuhkan komponen pemanas tambahan.
Semua prinsip cara kerja sistem pendingin baik di mesin mobil, kulkas, bahkan AC memiliki tujuan yang sama, yakni untuk mengeluarkan panas dari suatu wadah.