Fungsi dan Jenis-Jenis Chiller

Chiller adalah alat perpindahan panas yang menggunakan sistem pendingin untuk menghilangkan panas dari beban proses dan mengalihkan atau melepaskan panas ke lingkungan. Chiller juga dapat dikategorikan sebagai mesin pendingin pilihan untuk mengkondisikan fasilitas industri dan fasilitas umum.

Fungsi chiller sendiri umumnya digunakan untuk menurunkan suhu semua jenis peralatan dan proses seperti untuk mesin injeksi, peralatan pengelasan, kilang minyak, stasiun pembangkit listrik, pabrik kimia dan pabrik makanan dan minuman. Bahkan hanya untuk mendinginkan air minum ke tingkat yang diinginkan.

Cara Kerja dan Pengelompokan Chiller

Chiller terdiri dari reservoir yang diisi dengan cairan seperti air atau campuran etilen glikol dimana sirkulasi air akan terus terjadi. Dalam aplikasi bangunan khas, air dingin disirkulasikan ke penangan udara atau sekarang balok pendingin yang semakin banyak digunakan untuk mentransfer panas dari udara ke air, atau sebaliknya, mentransfer pendinginan dari air ke udara bangunan. Diagram skematik plant chiller ditunjukkan pada gambar di bawah.

Chiller dapat diklasifikasikan sebagai pendingin absorpsi dan pendingin kompresi refrigeran, berdasarkan siklus refrigeran tempat mereka bekerja.

Proses pendinginan berbeda secara signifikan pada dua jenis pendingin. Penyerap pendingin menggunakan sumber panas seperti gas alam atau uap untuk menciptakan efek pendinginan. Pendingin Chiller umumnya  menggunakan kompresi mekanik dan merupakan yang paling umum. Chiller kompresi (compressor chiller) terdiri dari empat komponen utama , meliputi  kompresor, evaporator, kondensor danvalve matering sistem. Pada dasarnya, pendingin mengumpulkan panas, dan kemudian menggunakan penukar panas evaporator untuk menghilangkan panas itu.

Ada dua jenis media pendingin chiller, yakni dengan menggunakan pendingin udara dan air. Kondensor udara didinginkan dengan memanfaatkan udara, sedangkan kondensor air didinginkan dengan menggunakan sumber air. Pendingin air umumnya digunakan untuk keperluan pendiginan di dalam gedung dan menggunakan menara pendingin, kolam, atau sungai yang terletak di dekat gedung untuk melepaskan panas air dari kondensor.

Chiller dengan kondensor yang didinginkan oleh udara beroperasi pada dasarnya sama dengan yang didinginkan oleh air terkait siklus refrigeran dan tangga di sepanjang jalan. Media pendingin pada kondensor tentu saja udara, bukan air. Chiller berpendingin udara ditujukan untuk pemasangan dan pengoperasian luar ruangan.

Jenis ini melepaskan panas ke atmosfir dengan cara mekanis seperti sirkulasi udara luar oleh kipas secara langsung melalui kondensor mesin. Jenis unit pendingin kondensor ini tidak memerlukan menara pendingin seperti yang biasa dilakukan pendingin air. Berdasarkan metode kompresi refrigeran dalam fase uapnya, chiller juga dapat dikelompokkan menjadi empat kategori. Kompresor yang digunakan bisa berupa reciprocating, sentrifugal, rotary screw dan rotary scroll.

Kompresor reciprocating memiliki poros engkol dan piston. Piston menekan gas dan gas dipanaskan. Gas panas dibuang ke kondensor. Piston memiliki katup intake dan exhaust yang dapat dibuka sesuai permintaan sehingga memungkinkan piston berhenti. Beberapa contoh ini akan di kantor atau sekolah. Kapasitas umum berkisar antara 20 sampai 125 ton bahkan bisa sampai 450 ton.

Kompresor sentrifugal beroperasi seperti pompa air sentrifugal karena di dalamnya berisi impeller yang berfungsi untuk memampatkan zat pendingin. Chiller sentrifugal dapat memberikan kapasitas pendinginan yang sangat tinggi dalam desain yang ringkas. Mereka memiliki kemampuan untuk memvariasikan kapasitas secara terus menerus untuk menyesuaikan berbagai fluktuasi beban dengan perubahan proporsional yang hampir proporsional dalam konsumsi daya.

Chiller dengan kompresor jenis rotaty screw memiliki dua rotor beralur, saat rotor berputar maka gas akan dikompresi dengan pengurungan volume diantara kedua rotor. Jenis ini memerlukan toleransi tinggi agar dapat beroperasi dengan sempurna.

Chiller dengan Kompresor jenis rotaty screw menggunakan dua spiral untuk memompa dan memampatkan refrigeran. Umumnya, salah satu gulungan tetap sementara yang lain mengorbit secara eksentrik tanpa berputar dalam gulungan tetap lainnya. Gerakan ini menjebak dan memampatkan kantong cairan di antara gulungan. Desain dan operasi ini menjadikannya tipe kompresor yang paling efisien. Kapasitas kompresor gulir berkisar antara 2 sampai 25 ton. Suhu pendinginan air dingin yang khas berkisar antara 39-45 ° F.

Untuk perpindahan panas yang tepat antara air yang beredar untuk didinginkan dengan zat pendingin, penting untuk menjaga aliran air chiller yang cukup. Kisaran kecepatan aliran air dingin yang disarankan berkisar antara 3 dan 12 kaki per detik. Oleh karena itu, sangat penting bagi chiller untuk mempertahankan aliran ini agar proses pendinginan berlangsung dengan efisien dan penggunaan energi yang sesuai serta menjaga kinerja jangka panjang.

Absorption Chiller

Absorption chiller adalah mesin yang beroperasi berdasarkan siklus pendinginan absorpsi uap. Siklus ini terdiri dari empat penukar panas utama, (generator, kondensor, evaporator dan penyerap) dengan dua jenis larutan, (refrigeran dan absorben). Selama siklus ini, tekanan tinggi akan terjadi di dalam generator dan kondensor, sementara di dalam evaporator dan absorber akan ada tekanan rendah. Siklus dimulai dengan masukan zat  panas di dalam generator. Sebagai hasil dari masukan panas ini, larutan dalam generator akan dipisahkan menjadi refrigeran dan weak salution.

Selanjutnya, refrigerant dalam bentuk uap akan masuk ke kondensor dan akan berubah menjadi cairan. Bagian larutan akan masuk ke absorber, karena ada perbedaan tekanan antara kondensor dan evaporator, zat pendingin akan mengalir ke dalam evaporator dan akan menyerap panas dari air dingin yang beredar di dalam evaporator. Akibatnya, suhu air yang beredar berkurang dan kemudian digunakan untuk keperluan AC.

Refrigerant yang menguap kemudian akan memasuki absorber dimana akan dicampur dengan larutan lemah, campuran kemudian akan mendapatkan keadaan cair dan akhirnya akan masuk generator dan siklusnya berulang. Diagram skematik siklus pendinginan absorpsi uap telah ditunjukkan pada gambar di atas.

Vapor Compression Chiller

Diagram skematik chiller berdasarkan siklus pendinginan kompresi uap telah ditunjukkan pada di bawah. Refrigeran akan menguap dengan mengambil panas dari air dingin di evaporator sehingga melayani tujuan utamanya. Refrigeran keluar dari evaporator karena uap tapi di sisi lain air dingin dihasilkan. Dengan demikian, panas ditambahkan ke zat pendingin pada tekanan konstan namun diekstrak dari air dingin. Baik refrigeran dan air dingin tidak tercampur dan dipisahkan oleh beberapa dinding padat, seperti  di evaporator dipisahkan oleh desain shell dan tube.

Uap refrigeran akan keluar dari evaporator dan kemudian dikompresi dengan kompresor chiller hingga tekanan dan suhu menjadi tinggi. Kompresor membutuhkan masukan energi untuk bekerja dan karenanya energi listrik dipasok ke sana. Uap pendingin menolak panas ke cairan pendinginan luar atau udara. Refrigeran dalam bentuk kental atau cair keluar dari kondensor diperluas dalam katup ekspansi dan tekanan dan suhunya dikurangi sampai tingkat evaporator sehingga siklus di atas akan terus diulangi.

Baca Juga: Jenis Chiller Pada Sektor Industri

Demikianlah ulasan mengenai fungsi dan jenis-jenis chiller, semoga artikel ini bisa menambah wawasan anda mengenai alat pendingin chiller.

Tweet