Kompresor: (tugas Merangkum Mata Kuliah Pengkondisian Udara) Dosen: Ir. A Deacy Cappenberg, Mt

KOMPRESOR (TUGAS MERANGKUM MATA KULIAH PENGKONDISIAN UDARA) Dosen : Ir. A Deacy Cappenberg, MT

Oleh :

Niko Pasri Ginting Npm : 0970010059

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS 17 AGUSTUS 1945 JAKARTA 2013

KOMPRESOR Kompresor adalah jantung dari sistim kompresi uap. Empat jenis kompresi yang paling umum adalah kompresor torak (reciprocating compressor), sekrup (screw), sentrifugal dan sudu (vane). Kompresor torak terdiri dari sebuah piston yang bergerak kedepan dank e belakang didalam suatu silinder yang mempunyai katup-katup hisap dan katup buang (suction valve and discharge valve) sehingga berlangsung proses pemompaan. Kompresor sekrup, sentrifugal dan sudu, semuanya menggunakan elemen-elemen yang berputar, kompresorr skrup dan sudu adalah mesin-mesin yang bergerak positif (positif displacement), sedangkan kompresor sentrifugal adalah bekerja dengan memanfaatkan gaya sentrifugal.

KOMPRESOR TORAK Kuda beban bagi industry refrigerasi adalah kompresor torak (reciprocating compressor) yang mempunyai daerah kerja dari beberapa puluh watt hingga ratusan kilo watt kapasitas refrigerasi. Kompresor-kompresor modern bersifat “single acting”, bersilinder tunggal atau multisilinder. Pada kompresor-kompresor multisilinder, silinder-silindernya dapat disusun berbentuk V, W, radial, atau lurus. Kompresor dalam gambar mempunyai 16 silinder, 2 silinder dalam setiap kepala (head). Pada saat berlangsung langkah hisap piston, gas refrigeran yang bertekanan rendah ditarik masuk melalui katup hisap yang terletak pada piston atau di kepala kompresor. Pada saat langkah buang, piston menekan refrigerant dan mendorongnya keluar melalui katup buang, yang biasanya terletak pada kepala silinder.

Gambar kompresor torak 16 silinder Kompresor Hermetik Suatu kompresor yang porosnya panjang hingga keluar rumah kompresor untuk dapat disambungkan dengan motor, disebut kompresor jenis terbuka (open type compressor). Tempat keluar poros pada rumah-rumah kompresor harus diberi pasang suatu perapat atau seal agar dapat dicegah kebocoran gas refrigerant atau masuknya udara dari luar ketika tekanan didalam rumah kompresor lebih rendah dari tekanan atmosfir. Teknik-teknik penyekatan yang ditingkatkan untuk pelistrikan motor memungkinkan motor tetap bekerja walaupun jaringan listrik bersentuhan langsung dengan refrigerant. Dalam banyak rancangan, gas hisap yang dingin dilewatkan melalui motor agar motor terserbut tetap dingin. Hampir semua kombinasi motor kompresor kecil yang digunakan untuk kulkas, frezer, dan sistem pengkondisian udara rumah tinggal dari jenis hermetic.

Unit-unit Pengembun (Condensing Units) Kompresor dan kondensor dari suatu sistem mudah untuk digabungkan menjadi suatu unit pengembun. Motor, kompresor, dan kondensor dapat dipasang secara kompak pada rangka yang sama dan diletakkan jauh dari katup ekspansi dan evaporator.

Prestasi (Performance) Dua dari beberapa karakteristik prestasi yang terpenting untuk suatu kompresor adalah kapasitas refrigerasi dan kebutuhandaya. Kedua karakteristik kompresor yang bekerja dengan kecepatan konstan tersebut, banyak ditentukan oleh tekanan hisap dan buang.

Gambar kompresor dan kondensor digabungkan Efisiensi Volumetrik Efisiensi adah dasar untuk memperkirakan prestasi dari kompresor torak. Ada dua macam efisiensi volumetric, yaitu: efisiensi nyata dan efisiensi ruang sisa (clearance). Efisiensi volumetric nyata ηva di definisikan sebagai berikut : ηva =

laju alir volume yang memasuki kompresor, m3 /det x 100 laju volume langkah kompresor, m3 /det

Dengan laju volume langkah adalah volume ruang yang disa[u oleh piston-piston dalam langkah-langkah hisapnya persatuan waktu.

Prestasi Kompresor Ideal Pada kompresor ideal, komresi gas, dan ekspansi kembali gas yang terkuruk didalam volume sisa, keduanya bersifat isentropic. Hanya ekspansi kembali gas yang terkurung yang mempengaruhi efisiensi volume metric kompresor ideal. Laju alir massa menegendalikan kapasitas dan daya yang diperlukan lebih langsung dari pada laju alir volume. Laju alir massa w,kg/det melewati kompresor sebanding dengan laju volume langkah – L/det dan

efisiensi volume metric, dan berbanding terbalik dengan volume spesifik gas yang memasuki kompresor. Dalam bentuk persaman W = laju volume langkah X

ηvc /100 𝑣hisap

Kebutuhan Daya Daya yang dibutuhkan oleh suatu kompresor ideal adalah hasil kali antara laju alir masa dan kenaikan entalpi selama proses kompresi insentropik, 𝑃 = 𝑤∆ℎi P = daya, kW W = laju alir massa, kg/det ∆ℎi = kerja komperesi isentropic, kJ/kg

Kapasitas Refrigerasi Kapasitas refrigerasi adalah 𝑞 = 𝑤(ℎi − ℎi ) kW

Koefisien Prestasi (Coefficient of Performance) dan Laju Alir Volume Per-kilowatt Refrigerasi Koefisien prestasi dapat diturunkan dari kapasitas refrigerasi. Laju alir volume per-satuan kapasitas refrigerasi merupakan pertanda ukuran fisik atau kecepatan kompresor yang dibutuhkan untuk menghasilkan 1kW refrigerasi. Untuk suatu kapasitas tertentu dengan suhu evaporator yang rendah harus dipompakan aliran volume yang besar karena volume spesifik yang tinggi.

Dampak Suhu Kompresor

Kebanyakan sistem refrigerasi melepaskan kalor ke atmosfir, dan kondisi-kondisi lingkungannya berubah-ubah sepanjang tahun. Instalasai untuk proses – yang bekerja sepanjang tahun mempunyai daerah suhu kerja kondensor yang lebar. Reaksi dari kompresor torak terhadap perubahan suhu kondensor dapat dianalisa sseperti halnya suhu evaporator. Karakteristik yang penting adalah daya – yang diperlihat dalam gambar. Daya kompresor adalah hasil perkalian antara kerja kompresi yang bersatuan kilo joule per kilo gram dan laju aliran massa. Bila suhu kondensor naik, maka kerja kompresi dan laju alir massa menurun, sehingga daya naik mencapai puncak dan kemudian mulai turun. Bertitik tolak dari daya dan efisiensi, diinginkan suhu kondensor yang rendah. Jadi kondensor tersebut harus menggunakan udara atau air yang terdingin yang tersedia, mengalir secara maksimum dan ekonomis, serta permukaannya harus dijaga tetap bersih. Udara atau gas-gas yang tak dapat mengembun didalam kondensor juga mengakibatkan tingginya tekanan kondensor tersebut.

Prestasi Kompresor Torak Nyata Kecendrungan pada potensi kompresor-kompresor torak telak dikembangkan secara analitik.

Efisiensi Volumerik Nyata Perhitungan efisiensi volumetric yang berdasarkan pada ekspansi kembali uap didalam ruang sisa adalah awal yang baik untuk meramalkan efisiensi volumetric nyata. Faktor-faktor lain yang mempengaruhi efisiensi volumetric adalah penurunan tekanan pada katup-katup hisap dan katup-katup buang, kebocoran melalui cincin piston, dan kebocoran arah balik melawati katup-katup buang dan katup-katup hisap. Pemanasan gas hisap, oleh silinder juga menurunkan efisiensi volumetric, karena segera telah memasuki silinder, gas tadi dipanaskan dan mengembang. Aibatnya volume spesifik gas tersebut menjadi lebih tinggi dari volume spesifiknya saat memasuki kompresor yang dijadikan dasar perhitungan efisiensi volumetric teoritis. Semua factor-faktor yang disebutkan diatas menghasilkan efisiensi volumetric nyata yang nilainya lebih rendah dari yang diramalkan dengan cara menghitung ekspansi kembali gas dari ruang sisa semata.

Efisiensi Kompresi

Efisiensi kompresi ηvc dalam persen didefinisikan sebagai berikut: ηvc =

kerja isentropik kompresor, kJ/kg x 100 kerja nyata kompresor, KJ/kg

Dengan kerja-kerja kompresinya masing-masing diambil pada tekanan hisap dan tekanan buang yang sama. Efisiensi kompresi untk kompresor-kompresor torak jenis terbuka (open type) biasanya berada pada daerah antara 65 dan 70 persen. Beberapa ha; yang menurunkan efisiensi kompresi dari harga idealnya yang 100 persen adalah gesekan pada permukaan-permukaan yang bersentuhan dengan bagian yang bergerak dan penurunan tekanan melalui katup-katup.

Contoh : Data catalog untuk suatu kompresor 6 silinder dengan refrigerant 22, yang bekerja pada 29 put/det ,menunjukan kapasitas refigerasi 96,4 kW, daya yang diperlukan 28,9 kW untuk suhu evaporator 5⁰ C dan suhu kondensor 50⁰ C. Data prestasi didasarkan pada bawah dingin cairan 3⁰ C dan lewat panas 8⁰ Cdari gas yang memasuki kompresor . Diameter silinder 67 mm dan langkah piston 57 mm . Hitunglah: (a) efisiensi volumetric ruang sisa bila volume ruang sisa 4,8 persen, (b) efisiensi volumetrik nyata, (c) efisiensi kompresi. Penyelesaian : Keadaan refrigerant saat meninggalkan evaporator bersuhu jenuh 5⁰ C (tekanan 584 kPa) dan memasuki kompresor pada suhu 5 + 8 = 13⁰ C. Pada keadaan ini , sifat sifatnya adalah : h = 413,1kJ/kg; v = 43,2 L/kg ; s = 1,7656 kJ/kgJK. Setelah menjalani kompresi isentropic, suhu jenuh = 50⁰C (tekanan = 1942 kPa), sifat sifat refrigerant adalah : h = 444,5 kJ/kg dan v = 14,13 L/kg. Cairan yang meninggalkan kondensor dan memasuki evaporator mempunyai entalpi pada 47⁰ C = 259,1kJ/kg. (a) Efisiensi volumetric ruang sisa berharga 43,2 100 − 4,8 ( − 1) = 90,1% 14,13 (b) Laju volume langkah kompresor berharga

(6 sil)(29

put 0,0672 𝜋 3 ′ 𝑚3 𝐿 𝑚 𝑠𝑖𝑙 𝑝𝑢𝑡) (0,057) = 0,03497 = 34,97 ( det 4 𝑑𝑒𝑡 𝑑𝑒𝑡

Laju alir nyata refrigerant adalah sebesar 96,4 𝑘𝑊 = 0,6260 𝑘𝑔/𝑑𝑒𝑡 413,1 − 259,1 𝑘𝐽/𝑘𝑔

Laju alir volumetric nyata referigeran yang diukur pada hisapan kompresor adalah sebesar 43,2𝐿 (0,6260 𝑘𝑔/𝑑𝑒𝑡) ( ) = 27,04𝐿/𝑑𝑒𝑡 𝑘𝑔

Sehingga efisiensi volumetric nyata 27,04 𝐿/𝑑𝑒𝑡 𝑋100 = 77,3% 34,97 𝐿/𝑑𝑒𝑡

(c) Efisiensi kompresi adalah kerja kompresi isentropik dibagi dengan kerja kompresi nyata yang besarnya 28,9 𝑘𝑊 = 46,2 𝑘𝐽/𝑘𝑔 0,6260 𝑘𝑔/𝑑𝑒𝑡 Sehingga

𝜂𝑐 =

444,5 − 413,1 𝑘𝐽/𝑘𝑔 X 100 = 68% 46,2 𝑘𝐽/𝑘𝑔

Suhu-Suhu Buang Kompresor Suhu buang refrigeran dari kompresor yang terlalu tinggi dapat merusakan minyak pelumas , sehingga menimbulkan keausan yang berlebihan atau pemendekan umur pakai katup katup , khususnya katup katup buang . Secara umum, perbandingan tekanan yang semakin tinggi , akan semakin tinggi pula suhu buang , tetapi sifat sifat refrigerant juga ikut menentukan .

Kendali Kapasitas (capacity control) Bila suatu system refrigerasi dioperasikan didalam suatu mode yang mantap dan beban refrigerasi tersebut menurun , maka reaksi yang pasti adalah menurunnya suhu dan tekanan evaporator. Perubahan kondisi evaporator ini menyebabkan penurunan kapasitas kompresor yang menyesuaikan dengan turunnya beban refrigerasi. Penurunan suhu evaporator mungkin tidak diharapkan karena beberapa alasan. Dalam pengkondisian udara , koil mungkin diselimuti oleh es yang menghambat aliran udara , lalu menurunkan .Makanan segar dan banyak produk produk lain yang disimpan dapat menjadi rusak karena suhu yang rendah. Jika evaporator mendingiinkan suatu cairan maka cairan tersebut dapat membeku dan memecahkan pipa pada evaporator tersebut. Beberapa cara yang umum digunakan untuk menurunkan kapasitas kompresor adalah: 1.Dalam Penduran (cycling), kompresor berhenti dan bekerja menurut yang dibutuhkan . cara ini baik untuk system system yang kecil. 2. Pengaturan tekanan balik , (back presure-regulation) dengan mentrotel (throttle) gas hisap diantara evaporator dan kompresor untuk menjaga konstan tekanan evaporator . Cara ini menghasilkan kendali suhu evaporator yang baik, tetapi tidak efisien. 3. Melangkau (mem-bypass) gas buang kembali ke jalu hisap, biasanya menghasilkan penurunan kapasitas yang tepat , tetapi cara ini tidak efisien dan kompresor seringkali menjadi panas . Sirkit pelangkau yang lebih baik adalah dengan menyalurkan gas buang yang telah dilangkau , kembali ke saluran masuk evaporator. 4. Cara lain adalah dengan mengurangi beban silinder (cylinder unloading) pada kompresor bersilinder ganda, dengan cara membuka katup hisap secara otomatik atau dengan membelokan gas buang dari silinder , kembali ke jalur hisap sebelum dikompresikan.

Kompresor Sekrup / Ulir Putar ( Rotary Screw Compressor ) Cara kerja kompresor Sekrup, Dalam gambar 11-14 dapat dilihat penampang dua buah elemen putar utama kompresor sekrup . Didalam rumah kompresor rotor jantan dengan empat kuping, di sebelah kanan , menggerakan rotor betina . Gambar 11-15 menunjukan pandangan urai dari bagian bagian utama kompresor

sekrup. Uap refrigerant memasuki satu ujung kompresor (dipuncak) dan meninggalkan

kompresor dari ujung yang lain (di bawah). Pada posisi hisap, terbentuk ruang hampa sehingga uap mengalir kedalamnya . Sesaat sebelum ruang interlobe tersebut meninggalkan lobang pemasukan , rongga tersebut telah dipenuhi oleh gas. Bila putaran terus berlanjut , gas yang terkurung digerakan mengelilingi rumah kompresor . Pada putaran selanjutnya terjadi penangkapan (mesing) kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina , sehingga memperkecil volume rongga dan menekan gas tersebut . Pada saat tertentu , dalam proses kompresi , lubang buang terbuka, sehingga dengan penangkapan kuping lebih lanjut, gas yang tertekan keluar melalui lubang buang tersebut.

Karakteristik Prestasi Kompresor-kompresor Sekrup. Penjelasan dalam cara kerja kompresor sekrup, menyatakan bahwa pada suatu titik tertentu , didalam proses kompresi , lubang buang terbuka. Saat (titik) ini merupakan fungsi dari rancangan kompresor dan membentuk suatu perbandingan volume terpasang (built in volume ratio) di dalam kompresor. Perbandingan ini sesuai dengan perbandingan tekanan terpasang yang bersangkutan,dan setiap kompresor mempunyai prestasi terbaik pada perbandingan tekanan tertentu.

Kendali Kapasitas (capacity control) Kompresor banyak yang dilengkapi dengan katup geser ( sliding valve) untuk mengendalikan kapasitas . Katup ini dipasang di dalam rumah kompresor dan dapat digerakan secara aksial. Pada saat katup ini membuka , proses kompresi tertunda. Kapasitas tersebut dapat diatur kira kira 10 persen kebawah kapasitas penuh , walaupun terjadi pengurangan efisiensi.

Kompresor Sudu Dua macam jenis dasar kompresor sudu adalah: jenis roller atau bersudu tunggal , dan jenis sudu banyak Kompresor sudu kebanyakan digunakan untuk lemari es , freezer, dan penkondisi udara rumah tangga, walaupun dapat juga digunakan seagai kompresor booster (kompresor pembantu) pada bagian rendah system.

Sebuah kompresor sudu jenis roler

Kompresor bersudu banyak (a) Dua sudu

(b) Empat sudu

Garis sumbu poros sama dengan garis sumbu selinder. Akan tetapi garis sumbu poros tersebut terletak secara eksentrik pada rotor, sehingga bila rotor tersebut berputar, akan menyentuh dinding

selinder. Komperesor jenis ini mempunyai suatu pembagi yang diberi pegas, untuk memisahkan rongga hisap dan rongga buang. Rumus untuk penghitung laju volume langkah atau pemindah volume (displacement) 𝜋 2 (A – B 2 )𝐿(kecepatan putar)m3 4 D= det

Ket: A = diameter silinder, m B = diameter roler, m C = panjang silinder, m Dan kecepatan putar bersatuan putaran per-detik. Pada kompresor yang bersudu banyak, rotor beredar terhadap garis sumbunya sendiri, tetapi garis dumbu silinder dan rotor tidak bersamaan. Disini rotor mempunyai dua atau lebih sudu geser ( sliding vane )yang selalu menyentuh silinder dengan gaya sentrifugal. Untuk kompresor dua sudu, volume langkah per-edar sebanding dengan 2 kali daerah yang garis silang. Untuk kompresor 4 sudu (volume langkah) peredar sebanding dengan 4 kali daerah yang digaris silang. Hingga batas tertentu, volume langkah terbesar terdapat pada kompresor yang mempunyai banyak sudu. Pada kedua jenis kompresor putar yang ditunjukan di sini, tidak dibutuhkan katup hisap, dan oleh karena gas hisap memasuki kompresor secara berkesinambungan,maka pulsa tekananya minimum.

KOMPRESOR SENTRIFUGAL Fungsi Kompresor Sentrifugal

Kompresor komersial yang pertama digunakan untuk melayani refrigasi diperkenalkan oleh Willis Carrier pada tahun 1920. Sejak saat itu kompresor sentrifugal menjadi jenis kompresor yang dominan di dalam intalasi-intalasi yang besar. Kompresor sentrifugal melayani sistem-sistem refrigasi yang berkapasitas antara 200 hingga 10.000 kW. Susu evaporator pada mesin –mesin bertingkat gandas dapat diturunkan hingga -50 sampai 100°C,walaupun penggunaanya yang terbanyak adalah untuk mendinginkan air hingga kira-kira 6 atau 8°C - didalam sistem-sistem pengkondisian udara.

Cara Kerja Kontruksi kompresor sentrifugal sama dengan pompa sentrifugal. Fluida memasuki mata impeller yang berputar dan kemudian dilemparkan kea rah lingkaran luar impeller dengan gaya sentrifugal. Dari impeller ini gas mengalir ke sudu-sudu penghambur atau ke ruang spiral (volute); di mana sejumlah energy kinetic diubah menjadi tekanan. Kompresor sentrifugal dapat dibuat dengan satu roda bila diinginkan perbandingan tekanan yang rendah,walau pun mesin-mesin tersebut umumnya bertingkat ganda. Kompresor sentrifugal bekerja dengan kompresi adiabatik, dengan efesiensi antara 70 hingga 80 persen.

Pemisah Gas Cetus (Flash-Gas)

Kompresor sentrifugal dengan dua atau lebih tingkat memerlukan pemisahan gas cetus. Gas cetus ini dapat dipisahkan dengan mengekspansikan sebagian cairan dari kondensor, memisahkan gas cetus, dan kemudian menekan kembali gas tersebut tanpa menurunkan lebih lanjut tekanannya.

Karateristik Prestasi Impeller didalam kompresor sentrifugal dilengkapi dengan sudu-sudu yang membungkuk ke belakang. Udara yang mengalir melalui kipas diperlukan sebagai fluida yang tak dapat dimampatkan, tetapi didalam kompresor sentrifugal, uap refrigeran jelas termampatkan. Tetapi pada kedua mesin, masing-masing terdapat karateristik yang lebih menonjol.pada kompresor berkecepatan konstan bila laju aliran dinaikan mulai dari nol tekanan yang dibangkitkan oleh kompresor dimulai dari beberapa harga di atas nol, lalu naik sampai suatu waktu,kemudian turun kembali. Koordinat yang dapat dipilih untuk menyatakan karaterristik-karateristik tersebut, yaitu perbanandingan tekanan buang dan tekanan hisap versus laju aliran. Grafik tersebut menunjukan prestasi sejumlah kecepatan kompresor dan garis isoefisiensi (garis-garis efisiensi sama). Kecepatan Ujung Sudu untuk Membangkitkan Tekanan Taksiran kasar kecepatan ujung impeller dapat dilakukan dengan menggunakan beberapa relasi dasar dalam permesinan turbo. Momen gaya yang diberikan oleh impeller secara ideal kepada gas adalah T=w(𝑣2𝑡 𝑟2-𝑣𝑙𝑡 𝑟1) Ket:

T = momen gaya (torsi), N.m. W = laju aliran massa. Kg/det 𝑣2𝑡 = kecepatan tangensial refrigerant saat meninggalkan impeller, m/det 𝑟2 = jari-jari keluar impeller, m 𝑣𝑙𝑡 = kecepatan tangensial refrigreran saat memasuki impeller, m/det 𝑟1 = jari-jari saluran masuk impeller, m

Bila refrigran memasuki impeller pada arah radial yang esensial,maka komponen tangensial kecepatan, 𝑣𝑙𝑡 = 0, sehingga T = w𝑣2𝑡 𝑟2

Daya yang dibutuhkan pada poros adalah hasil perkalian antara momen gaya dan kecepatan putar. P = Tw = w𝑣2𝑡 𝑟2 𝑤 Dengan

p = daya,w W = kecepatan putar, put/det

Paling tidak, pada laju refrigran yang sangat rendah, kecepatan ujung impeller dan kecepatan tangensial refrigerant hamper sama; 𝑟2𝑤 = 𝑣2𝑡 𝑝 = 𝑤 𝑣2 2𝑡 Rumusan lain untuk daya ideal adalah hasil laju alir massa dan konversi isotropic, P = w∆ℎ𝑖 (1000J/kJ)

Dengan melakukan penyamaan kedua rumusan daya di atas, yaitu pers. 2 𝑣2𝑡 = 1000∆ℎ𝑖

Walaupun pers. Didasarkan atas beberapa pengidenalkan persamaan tersebut dapat menghasilkan besarnya perkiraan kecepatan ujung impeller dan dapat juga menunjukan perbandinganperbandingan yang penting. Contoh : Hitung kecepatan ujung impeller yang diperlukan untuk menekan refrigerant-refrigeran berikut dari uap jenuh 10°C kesuatu tekanan yang bertepatan dengan suhu pengembunan 30°C, bila refrigeran tersebut adalah (a) refrigeran 11 dan (b) ammonia. Penyelesaian (a) dalam proses kompresi isentropic refrigerant 11 dari uap jenuh 10°C, menjadi suhu jenuh pengembunan 30°C,

∆ℎ𝑖 = 406,7 – 393,9 = 12,8 KJ/kg Kecepatan ujung impeller 𝑣2𝑡 = √1000(12,8) = 113,1 m/det (b) untuk ammonia ∆ℎ𝑖 = 1560 -1472 = 88 KJ/kg Kecepatan ujung impeller 𝑣2𝑡 = √1000(88) = 297 m/det

Pemilihan Impeller dan Refrigerant Ada dua dimensi impeller yang menentukan, yaitu diameter roda dan lebar antara muka-muka impeller. Perancang suatu kompresor sentrifugal harus memilih kombinasi-kombinasi ini bersamaan

dengan memilih refrigeran. Besarnya diameter roda sangat ditentukan oleh tekanan buang yang harus dicapai karena untuk suatu kecepatan putar tertentu, diameter roda yang besar akan menghasilkan kecepatan ujung yang lebih tinggi,yang akan menghasilkan perbandingan tekanan yang lebih besar. Bila suatu kompresor sentrifugal digerakan oleh motor listrik yang bekerja pada 60 put/det, diameter yang diperlukan untuk mencapai kecepatan ujung 113,1 m/det bagi refrigerant 11 adalah 0.6 m, sedangkan untuk mencapai kecepatan ujung 297 m/det ammonia, diameter roda harus 1,58 m. diameter yang diperlukan oleh ammonia mungkin tidak praktis. Selanjutnya , bertitik torak dari kekuatan roda, kecepatan ujung untuk ammonia mendekati harga batas yang lazim3 yaitu 300 m/det. Kesimpulan awal adalah memiliki suatu refrigeran yang sipat-sipatnya sama dengan refrigeran 11, yang lebih baik dari amino. Kompresor sentrifugal dapat memakai ammonia, tetapi diperlukan tingkat kompresi tambahan. Pilihan lain perancang adalah lebar pelaluan di dalam impeller. Untuk menaikan kapasitas perbesar lebar antara muka-muka impeller, yang tentu saja dengan menaikan daya yang dibutuhkan. Para perancang kompresor sentrifugal terus berusaha menciptakan mesin-mesin berkapasitas kecil yang bereferensi tinggi. Suatu sebab mengapa menurunnya efesiensi mesin yang berkapasitas kecil, adalah mengecilkan lebar impeller dan besarnya gesekan gas pada muka-muka impeller relatif terhadap laju alir melalui impeller. Refrigerant 11 dan 113 khususnya, memenuhi persyaratan yang disebutkan diatas dan merupakan refrigerant yang popular digunakan didalam sistem-sistem pendinginan air dengan kompresor sentrifugal. Tetapi ammonia, refrigerant 12 dan refrigerant-refrigeran lain telah berhasil digunakan dengan kompresor-kompresor sentrifugal.

Surjing (Surging) Ttidak terlihat data prestasi di sebelah kiri batas surya (surge envelope) walaupun prestasi disebelah kiri dersudu membungkuk kebelakang diperlihatkan berupa geris putus-putus. Bila beban refrigerasi berkurang, dan laju alir turun dari titik A, karaterristik aliran tekanan naik hingga ke titik B. penurunnan aliran lebih lanjut, menyebabkan kerja berpindah ke titik C dimana perbandingan tekanan kompresor menurun. Penurunan perbandingan tekanan disebabkan oleh kerateristik mesin

turbo bersudu membungkuk ke belakang yabg tak dapat di pisahkan , dan pemisahan aliran mulai terjadi pada sudu-sudu.

Walaupun kapasitas kompresor banyak menurut ketika titik kerja berpindah ke C namun beban kalor pada evaporator terus mendidihkan refrigerant, membangkitkan tekanan evaporator dan menurunkan perbandingan tekanan. Kemudian kompresor dengan cepat menggeser titik kerja kembali ke A, dimana pengulangan siklus di mulai. Pengulangan-pengulangan ini disebut surjing, yang ditandai dengan suara bising yang mengganggu dan fluktuasi-fluktuasi beban yang besar pada kompresor dan motor. Priode pengulangan ini biasanya 2 hingga 5 detik, tergantung pada ukuran intalasi.

Kendali Kapasitas Dua cara pengendalian kapasitas yang paling efesien dan paling banyak digunakan adalah (1) penyetelan sudu-sudu prerotasi pada saluran masuk impeller (2) mengubah-ubah kecepatan. Dua cara yang tidak efesien dan tidak banyak digunakan adalah mengubah-ubah tekanan kondensor dan melakukan (mem-bypass) gas buang. Cara yang terakhir ini telah disebutkan sebagai cara mencegah surja dan kadang-kadang dikombinasikan dengan prerotasi sudu-sudu. Untuk momen gaya, menunjukan bahwa bila suatu komponen positip diberikan untuk 𝑉1𝑡 ′ maka momen gaya tersebut akan turun, yang juga berarti penurunan kapasitas pemompaan. Sudu-sudu prerotasi menghasilkan suatu pusaran gas yang memasuki impeller, sehingga gas yang masuk memiliki kecepatan tangensial dalam arah putar impeller.

Gambar karakteristik kompresor sentrifugal pada berbagai penyetelan sudu-sudu berotasi Perotasi memoengaruhi karateristik kompresor. Penggunaan sudu-sudu prerotasi adalah suatu cara yang efesien untuk pengendalian bila sudu-sudu tersebut berlaku lebih menyerupai suatu katup trotel ketika mendekati posisi tertutup. Bila suatu kompresor sentrifugal digerakkan oleh suatu turbin uap atau gas pengubah kecepatan untuk kendali kapasitas dapat dilakukan dengan mudah.

Pembagian Tugas Berbagai Jenis Kompresor Keempat jenis kompresor yang telah dipelajari di dalam bab ini, yaitu kompresor torak, sekrup, sudu, dan sentrifugal, semuanya mempunyai kualitas yang agak berbeda, sehingga masing-masing jenis mempunyai ruang refrigerasinya. Kompresor-kompresor torak mendominasi mulai dari kapasitas yang sangat kecil hingga kira-kira 300kW. Kompresor sentrifugal kebanyakan digunakan secara luas untuk unit-unit yang kapasitasnya mulai dari 500kW ke atas. Kompresor-kompresor sekrup cocok untuk unit-unit yang berkapasitas antara 300 hinga 500 kW dan bersaing dengan kompresorkompresor torak serta kompresor sentrifugal yang berkapasitas kecil. Kompresor sudu bersaing melawan kompresor torak terutama dalam pemasaran lemari es dan pengkondisian udara rumah tangga. Kemungkinan kompresor-kompresor torak lebih banyak dibuat dibandingkan dengan jenis yang lain, karena kompresor-kompresor ini merupakan pilihan untuk unit-unit refrigeran yang lebih kecil yang berproduksi tinggi. Untuk sistem refrigerasi yang berkapasitas besar, ukuran fisik yang kompresor torak kurang menguntungkan dibandingkan dengan kompresor sentrifugal dan kompresor sekrup

yang lebih kompak, yang bersaing di pasaran untuk kapasitas-kapasitas refrigerasi antara 300 hingga 500 kW. Kadang-kadang didalam instalasi refrigerasi industri dicapai suatu kompromi yang kurang mantap dimana digunakan pengabungan kompresor torak dan sekrup. Pengaturan kerjanya adalah dengan menggunakan kompresor sekrup untuk beban rendah dan menggunakan kompresor torak untuk menangani tingkat-tingkat beban yang lebih tinggi. Alasan pembagian beban ini karena kompresor sekrup lebih efisien bila dioperasikan mendekati beban penuh dan bagian yang bergerak lebih sedikit dari pada kompresor torak, sehingga diperkirakan mempunyai umur pakai yang lebih panjang. Kompresor torak kelihatannya mempunyai efesiensi yang lebih baik pada pengoperasian beban sebagaian dibandingkan dengan kompresor sekrup dan dapat menangani bagian beban yang bervariasi secara lebih efesien. Kompresor sentrifugal merupakan pilihan untuk unit-unit berkapasitas besar, khususnya untuk intalasi pendinginan air pada instelasi pengkondisian udara yang besar. Pada kebanyakan instalasi seperti ini, udara didinginkan di banyak lokasi yang jauh dari ruang kompresor. Karena penggunaan air sebagai media pembawa kalor di dalam koil-koil pendingin ini lebih disukai dari pada penyaluran refrigerant yang rumit, maka kebanyakan unit refrigerant untuk sistem pengkondisian udara yang besar merupakan mesin pendingin air (water chiller). Pipa-pipa hisap dan buang untuk refrigeran yang rapat masanya rendah,berdiameter besar, dan tidaklah praktis bila refrigerant tersebut dialirkan dengan jarak yang jauh. Karena pipa-pipa tersebut hanya sampai pada evarator pendingin air dan kondensor pendingin air. Sementara kelihatan bahwa penyebaran pemasaran kompresor cukup stabil, para akhli teknik harus selalu memikirkan kemampuan pengembangan kompresor yang baru.