Prinsip Kerja Mesin Pendingin (Kulkas)

Mesin pendingin merupakan suatu alat yang dapat mengubah suhu awal menjadi lebih rendah (dingin) dengan cara memindahkan kalor dari dalam ruangan ke luar ruangan. Secara garis besar komponen sistem pendingin siklus kompresi uap terdiri dari:

Kompressor 

Tugas kompressor adalah “mengangkat” refrigeran dari evaporator, mengkompres, dan “mendorongnya” ke kondensor.

Kondensor 

Kondensor adalah APK (Alat Penukar Kalor) yang berfungsi mengubah fasa refrigeran dari kondisi superheat menjadi cair, bahkan kadang sampai kondisi subcooled.

Evaporator 

Jika pada kondensor refrigerant berubah dari uap menjadi cair, maka pada evaporator berubah dari cair menjadi uap. Perbedaan berikutnya adalah, sebagai siklus refrigerasi, pada evaporatorlah sebenarnya tujuan itu ingin dicapai. Artinya, jika kondensor fungsinya hanya membuang panas ke lingkungan, maka pada evaporator panas harus diserap untuk menyesuaikan dengan beban pendingin di ruangan.

Katup Expansi 

Fungsi dari katup expansi ada dua, yaitu menurunkan refrigeran dari tekanan kondensor sampai tekanan evaporator dan mengatur jumlah aliran refrigeran yang mengalir masuk ke evaporator.

Refrigerasi merupakan suatu proses penarikan kalor dari suatu benda/ruangan ke lingkungan sehingga temperatur benda/ruangan tersebut lebih rendah dari temperatur lingkungannya. Sesuai dengan konsep kekekalan energi, panas tidak dapat dimusnahkan tetapi dapat dipindahkan. Sehingga refrigerasi selalu berhubungan dengan proses-proses aliran panas dan perpindahan panas. 

Siklus refrigerasi memperlihatkan apa yang terjadi atas panas setelah dikeluarkan dari udara oleh refrigeran di dalam koil (evaporator). Siklus ini didasari oleh dua prinsip, yaitu: 

1. Saat refrigeran cair berubah menjadi uap, maka refrigeran cair itu mengambil atau menyerap sejumlah panas. 

2. Titik didih suatu cairan dapat diubah dengan jalan mengubah tekanan yang bekerja padanya. Hal ini sama artinya bahwa temperatur suatu cairan dapat ditingkatkan dengan jalan menaikan tekanannya, begitu juga sebaliknya. 

Beban pendinginan adalah aliran energi dalam bentuk panas. Perlu diulang kembali bahwa tugas unit pendingin adalah menjaga kondisi suatu ruangan agar berada pada suhu dan kelembaban tertentu yang umumnya lebih rendah dari temperatur dan kelembaban lingkungan luar. Jenis beban pendingin, dapat dibagi menjadi dua, yaitu panas sensible dan panas laten. Panas sensible adalah panas yang diterima atau dilepaskan suatu materi sebagai akibat perubahan suhunya.

Beban pendingin bagi suatu ruangan yang dikondisikan bisa berasal dari beberapa sumber. Sumber-sumber ini umumnya dibagi 2 bagian besar, yaitu beban yang berasal dari luar ruangan dan beban yang berasal dari dalam ruangan. 

Panas yang berasal dari luar ruangan antara lain: panas yang berpindah secara konduksi dari dinding, dari kaca, dari atap, dan dari jendela. Panas radiasi sinar matahari yang masuk dari material yang tembus pandang seperti bahan kaca dan plastic. 

Panas dari masuknya udara luar, yaitu udara ventilasi dan udara infiltrasi. Sementara sumber panas yang berasal dari dalam dapat berupa panas akibat lampu penerangan, panas dari mesin yang ada di ruangan, panas akibat peralatan memasak yang ada di ruangan, komputer, dll. Dan juga panas dari mahluk hidup yang ada di ruangan (manusia). Semua sumber-sumber panas ini akan dihitung beban yang diakibatkannya pada unit pendingin.

Pada dasarnya, setiap mesin pendingin tersusun dari komponen-komponen seperti kompresor unit (motor penggerak dan kompresor), kondensor, saringan, pipa kapiler/ katup ekspansi, pipa penguapan (evaporator), dan refrigeran.

Kompresor unit terdiri dari motor penggerak dan kompresor. Motor penggerak bertugas memutar kompresor, yang bertugas untuk menghisap dan menekan refrigeran untuk beredar di dalam unit mesin pendingin. Saat refrigeran (berfasegas uap)masuk, katup inlet terbuka untuk membiarkan uap mengalir dari evaporator ke dalam silinder.

Saat kompresor berputar (kompresi), suhu dan tekanan refrigeran akan naik. Hal ini terjadi akibat molekul-molekul refrigeran bergerak lebih cepat dan saling bertabrakan. Selama proses ini, katup inlet menutup. Katup outlet dibiarkan terbuka, sehingga uap bahan pendingin hasil kompresi mengalir ke kondensor.