Artificial Refrigeration Sejarah Sistem Pendinginan Kompresi Uap Modern

Artificial Refrigeration Sejarah Sistem Pendinginan Kompresi Uap Modern

Pendinginan Buatan (Artificial Refrigeration)

Bluepoin.com – Pendinginan seperti yang dikenal hari ini diproduksi dengan cara buatan (artificial). Meskipun sangat sulit untuk membuat batas yang jelas antara berakhirnya periode pendinginan alami dan periode dimulainya pendinginan buatan. Umumnya saat ini sepakat bahwa sejarah pendinginan buatan dimulai pada tahun 1755. Professor Skotlandia William Cullen membuat mesin pendingin pertama, yang bisa menghasilkan sejumlah kecil es di laboratoriumnya. Berdasarkan prinsip kerjanya, sistem pendinginan buatan dapat diklasifikasikan sebagai sistem kompresi uap, sistem absorpsi uap, sistem siklus gas dll. Nah pada kali ini kita akan membahas Artificial Refrigeration atau sistem pendinginan berbasis kompresi uap.

 

Sistem Pendinginan Kompresi Uap

Dasar sistem pendinginan/refrigerasi modern adalah kemampuan cairan untuk menyerap panas dalam jumlah yang sangat besar saat cairan tersebut mendidih dan menguap. Profesor William Cullen dari University of Edinburgh menunjukkan ini pada tahun 1755 dengan menempatkan air dalam kontak termal dengan eter di bawah penerima pompa vakum. Tingkat penguapan eter meningkat karena pompa vakum dan air dapat dibekukan.

 

Proses ini melibatkan dua konsep termodinamika, yaitu tekanan uap dan panas laten. Sebuah cairan yang berada dalam kesetimbangan termal dengan uapnya sendiri pada tekanan tertentu maka tekanan tersebut dikenal sebagai tekanan jenuh, yang nilainya tergantung pada suhu. Jika tekanan meningkat misalnya dalam pressure cooker, maka air akan mendidih pada suhu tinggi. Sebaliknya jika tekanan turun maka air akan mendidih pada suhu yang lebih rendah.

 

BACA JUGA :Apa itu Teknik Pendinginan Secara Nokturnal? Berikut Penjelasannya.

 

Konsep kedua adalah bahwa penguapan cairan memerlukan panas laten selama penguapan berlangsung. Jika panas laten diambil dari cairan, maka cairan akan menjadi dingin (suhunya rendah). Komponen di mana pendinginan dihasilkan oleh metode ini disebut evaporator. Jika proses pendinginan ini harus dilakukan terus menerus maka uap (vapor) harus dikembalikan lagi ke dalam bentuk cairan melalui proses kondensasi. Proses kondensasi membutuhkan pelepasan panas ke lingkungan. Dan proses kondensasi dapat berlangsung pada suhu atmosfer dengan meningkatkan tekanannya.

 

Proses kondensasi telah dipelajari pada paruh kedua abad 18. U.F. Clouet dan G. Monge menggunakan senyawa SO2 pada tahun 1780 sementara van Marum dan Van Troostwijk menggunakan senyawa NH3 di tahun 1787. Di sinilah pentingnya komponen bernama kompresor yang diperlukan untuk mempertahankan tekanan tinggi sehingga uap dapat mengembun pada suhu yang lebih besar dari suhu lingkungan. Oliver Evans dalam bukunya “Abortion of a Young Steam Engineer’s Guide” pada tahun 1805 menjelaskan siklus pendinginan tertutup untuk menghasilkan es dengan eter di bawah kondisi vakum. Jacob Perkins, seorang Amerika juga merancang sistem tersebut di tahun 1835. Alat yang diciptakan oleh Jacob Perkins dan dipatenkan tahun 1834.  

Alat pendinginan yang dijelaskan oleh Jacob Perkins dalam spesifikasi patennya tahun 1834.

 

Zat refrigeran (eter atau cairan yang mudah menguap lainnya) mendidih di evaporator B dengan cara mengambil panas dari sekitar air dalam wadah A. Pompa C menarik uap keluar dan menekan uap tersebut sehingga menjadi uap bertekanan tinggi di mana ia dapat mengkondensasi menjadi cairan lagi dalam tabung D (kondensor), memberikan panas ke air dalam tabung E. Cairan hasil kondensasi kemudian mengalir melalui sebuah katup pengatur H, yang juga berperan dalam mempertahankan perbedaan tekanan antara kondensor dan evaporator. Sebuah pompa kecil di atas H dipasang untuk pengisian alat dengan bahan refrigeran).

 

John Hague membuat desain Perkins ke dalam model mesin yang lebih aplikatif dengan beberapa modifikasi. Hasil modifikasi mesin Perkins ditunjukkan pada Gambar diatas Pada sistem kompresi uap dulu, bahan cairan yang digunakan untuk proses pendinginan adalah sulfat (etil) atau metil eter. Alexander Twining, seorang perekayasa Amerika (1801-1884) menerima paten Inggris pada tahun 1850 untuk sistem kompresi uap dengan menggunakan eter, NH3 dan CO2. Perkembangan berikutnya, muncul nama James Harrison, orang yang bertanggung jawab untuk membuat sistem pendinginan kompresi uap semakin aplikatif. James Harrison mengambil paten pada tahun 1856 untuk sistem kompresi uap menggunakan eter, alkohol atau amonia. Charles Tellier, seorang ilmuwan Perancis mendapatkan paten pada tahun 1864 untuk sistem pendingin menggunakan dimetil eter yang memiliki titik didih normal -23.6°C.

BACA JUGA : Bongkar Materi Verbal dan Bahasa Indonesia CPNS-SNPMB.

 

Carl von Linde di Munich memperkenalkan kompresor amonia. Untuk kerja kompresor ini diperlukan tekanan lebih dari 10 atmosfer di kondensor. Karena titik didih normal amonia sebesar -33.3°C, vakum tidak diperlukan pada sisi tekanan rendah. Sejak saat itu amonia mulai digunakan secara luas pada sistem pendingin besar. David Boyle, bahkan membuat sistem NH3 pertama pada tahun 1871 di San Francisco. John Enright juga telah mengembangkan sistem serupa pada tahun 1876 di Buffalo N.Y. Kemudian Franz Windhausen mengembangkan sistem kompresi  uap berbasis  karbon dioksida (CO2) di Jerman pada tahun 1886. Untuk kompresor ini dibutuhkan tekanan sekitar 80 atmosfer dan oleh karena itu membutuhkan konstruksi mesin pendinginan yang sangat kompleks.

 

Mesin Perkins yang dibuat oleh John Hague. 

Mesin Perkins yang dibuat oleh John Hague.

 

 

Linde pada tahun 1882 dan T.S.C. Lowe pada tahun 1887 mencoba sistem serupa di Amerika Serikat. Sistem pendinginan kompresi uap menggunakan CO2 adalah sistem yang sangat aman dan digunakan dalam pendingin kapal sampai tahun 1960-an. Kemudian Raoul Pictet menggunakan SO2 (titik didih normal -10°C) sebagai refrigeran. Palmer menggunakan C2H5Cl pada tahun 1890 di kompresor rotari. Palmer juga menambahkan C2H5Br untuk mengurangi resiko mudah terbakar pada sistem pendinginan buatannya. Edmund Copeland dan Harry Edwards menggunakan iso-butana pada tahun 1920 di mesin pendingin ukuran kecil. Namun penggunaan iso-butana ini tidak bertahan lama dan segera digantikan oleh CH3Cl pada tahun 1930.

You May Also Like

About the Author: bluepoin.com

Bluepoin.com merupakan portal web berita dan artikel daring di Indonesia.