Alat yang digunakan untuk mengeluarkan panas secara terus menerus agar bisa mempertahankan suhu rendah pada suatu ruangan disebut sebagai mesin pendingin (refrigerator). Pada umumnya, mesin pendingin digunakan untuk menyimpan bahan makanan, karena suhunya yang rendah bisa menahan pertumbuhan bakteri.
Melansir situs britannica, penggunaan mesin pendingin secara komersial pertama kali diinisiasikan pada tahun 1856 oleh pebisnis asal Amerika, Alexander C. Twinning. Namun, versi kompleks mesin pendingin ditemukan 3 tahun setelahnya oleh ilmuwan Perancis, Ferdinand Carré.
Beliau berinovasi dengan menggunakan amonia sebagai pendinginnya (refrigerant), yang mana sebelumnya masih menggunakan udara. Sejak saat itu, amonia menjadi pendingin/coolant yang paling banyak digunakan pada mesin pendingin hingga sekarang.
Pada pembahasan kali ini, kami akan mengulas apa saja pengertian, siklus, hingga kelebihan dan kekurangan mesin pendingin. Oleh karena itu, simaklah ulasan berikut.
Pengertian Mesin Pendingin
Mesin pendingin adalah alat yang mampu melakukan proses pemindahan panas dari suatu wadah dan melepasnya ke lingkungan sekitar. Proses tersebut sudah termasuk menjaga atau mengurangi suhu benda/zat agar selalu berada dibawah suhu lingkungan sekitarnya.
Jika mesin pendingin adalah alatnya, maka refrigerasi adalah usaha/prosesnya. Refrigerasi sendiri adalah usaha untuk mempertahankan suhu rendah, yaitu suatu proses pendinginan udara hingga bisa mencapai suhu dan tingkat kelembaban yang sesuai dengan kondisi yang dibutuhkan udara pada ruangan tertentu
Komponen Mesin Pendingin & Fungsinya
Sistem pendinginan udara di dunia modern ini bekerja dengan mendinginkan suatu ruangan menggunakan siklus mesin pendingin. Siklus mesin pendingin ini bekerja dengan mengatur level energi pada pendingin/refrigerant.
Siklus mesin pendingin juga tidak bisa dilepaskan dari komponen-komponennya. Beberapa komponen pada mesin pendingin memiliki pendingin yang siap melepas panas. Lalu, komponen-komponen yang lain juga memiliki pendingin yang dapat menyerap panas.
Mesin pendingin sendiri memiliki 4 komponen utama, yaitu compressor, condenser, expansion valve, dan evaporator. Keempat komponen tersebut saling bekerja membentuk siklus mesin pendingin.. Tujuan utamanya adalah untuk mengatur kapan/dimana pendingin harus menyerap panas, dan kapan/dimana pendingin harus melepas panas. Berikut ini adalah penjelasan 4 komponen mesin pendingin beserta fungsinya:
1. Kompresor
Kompresi/pemampatan adalah proses pertama pada siklus mesin pendingin, dan compressor adalah alat yang dapat memampatkan atau meningkatkan tekanan pada gas. Pendingin akan masuk ke dalam kompresor sebagai gas bersuhu dan bertekanan rendah, yang lalu akan keluar kompresor dalam suhu dan tekanan yang tinggi.
Proses pemampatan dapat dilakukan dengan berbagai mekanisme. Oleh karena itu, ada banyak jenis compressor yang dibuat. Namun, kami akan memberikan beberapa contoh yang paling banyak digunakan saja seperti:
- Reciprocating compressor. Menggunakan piston untuk memampatkan gas dan menyalurkannya dengan tekanan tinggi.
- Scroll compressor. Bergerak dengan tekanan internal udara atau gas. Kompresor ini bisa bekerja baik dengan pelumas maupun tidak.
- Rotary compressor. Memanfaatkan ulir atau screw yang dapat berputar dalam silinder. Silinder ini akan mendorong udara searah dengan putaran screw. Dalam pemindahan gasnya, rotary compressor juga menggunakan katup.
2. Kondensor
Condenser merupakan salah satu komponen heat exchanger yang digunakan pada siklus dasar mesin pendingin. Komponen ini dipasok dengan pendingin terevaporasi (menguap) dan bertekanan serta bersuhu tinggi, berasala dari dari compressor.
Bagian ini melepaskan panas dari pendingin sampai membentuk embun. Setelah mengembun, pendingin akan berbentuk cairan bertekanan tinggi dengan suhu rendah, Pada titik ini, pendingin yang sudah mengembun tadi akan dialihkan menuju expansion valve.
3. Katup Ekspansi
Expansion valve sebenarnya terbagi jadi 2 jenis, yaitu termal dan elektrik. Namun, keduanya tetap memiliki fungsi yang sama, yaitu untuk menurunkan tekanan pendingin yang dialihkan oleh condenser. Menurunnya tekanan pendingin ini akan menyebabkan sebagiannya mendidih, lalu menciptakan campuran. Penurunan tekanan ini juga akan membantu menyalakan evaporator untuk menjalankan fungsinya
4. Evaporator
Evaporator juga merupakan salah satu heat exchanger yang digunakan pada siklus mesin pendingin. Karena bagiannya yang terletak di akhir siklus, evaporator memiliki fungsi untuk menyerap panas.
Saat pendingin masuk kedalam evaporator sebagai cairan bersuhu rendah dengan tekanan rendah, sebuah kipas akan memaksa udara untuk melintasi sirip evaporator. Lalu, udara akan didinginkan dengan menyerap panas dari ruangan sekitar. Setelah itu, pendingin akan dikirim kembali ke kompresor, dan siklus akan terulang seperti awal.
Cara Kerja Mesin Pendingin
Mesin pendingin bekerja dengan membuat pendingin bersirkulasi di dalam mesin supaya berubah dari zat cair menjadi gas. Proses yang disebut sebagai penguapan ini akan mendinginkan seluruh area. Kita juga bisa mencoba proses ini sendiri dengan menaruh satu atau dua tetes alkohol pada kulit kita. Saat alkohol menguap, maka kita akan merasa sensasi yang dingin. Proses serupa juga hampir sama dengan prinsip kerja kulkas.
Agar penguapan bisa terjadi, tekanan pada pendingin harus dikurangi melalui expansion valve. Lalu agar mesin pendingin tetap bisa bekerja, maka pendingin yang sudah diuapkan tadi harus dikembalikan jadi bentuk cair. Jadi, gas pendingin tadi harus dikompresi kembali dengan tekanan dan suhu yang tinggi.
Di sinilah peran kompresor, yaitu untuk memampatkan gas pendingin agar kembali bertekanan dan bersuhu tinggi. Setelah kompresor selesai menjalankan tugasnya, pendingin harus didinginkan pada condenser, yang dipasang dibelakang mesin pendingin. Saat gas didinginkan dalam condenser, nantinya gas itu akan berubah kembali jadi zat cair.
Penerapan Mesin Pendingin
Mesin pendingin biasanya digunakan untuk memperpanjang umur barang-barang yang tidak tahan lama seperti bahan makanan, sayuran, buah-buahan, susu, es batu, dll.
Saat ini, sudah banyak industri yang memanfaatkan mesin pendingin seperti industri kimia, penyulingan minyak, pabrik petrokimia, pabrik kertas, dll. Berikut ini adalah beberapa penerapan dari mesin pendingin:
- Pembuatan es batu
- Pembuatan dan perawatan logam
- Pabrik pendingin
- Transport bahan makanan
- Makanan beku
- Alat-alat medis
Kelebihan dan Kekurangan Mesin Pendingin
Dengan pemanfaatannya yang sudah digunakan banyak industri, mesin pendingin memiliki berbagai kelebihan seperti berikut:
- Bisa memakai udara sebagai pendinginnya, yang mana tak terhitung jumlahnya di atmosfer
- Pendinginnya (udara) bebas diambil dan mudah dimengerti
- Dapat menjaga ruangan tetap dingin dengan mencegah hadirnya bakteri
- Minimnya risiko kebakaran jika terjadi kebocoran pada pendinginnya
Dengan berbagai kelebihannya, mesin pendingin juga memiliki kekurangan seperti:
- Biaya operasionalnya cukup tinggi jika Coefficient of Performance (C.O.P) nya sangat rendah
- Jumlah pendingin yang digunakan lebih tinggi dibanding sistem-sistem lain
- Udara yang mengandung kelembaban bisa menyebabkan katup membeku.