i
KARAKTERISTIK DISPENSER DENGAN DAYA
KOMPRESOR PK
SKRIPSI
Untuk memenuhi sebagian persyaratan
mencapai derajat sarjana S-1TeknikMesin
Oleh :
FX TITO PRATAMA
NIM : 085214062
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2015
i
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ii
CARACTERISTIC OF DISPENSER WITH THE COMPRESOR
CAPACITY PK
FINAL PROJECT
As partial fulfillment of the requirement
to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering
By
FX TITO PRATAMA SStudentNumber : 085124062
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT
SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2015
ii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
iii
iii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
iv
iv
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
v
v
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vi
vi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vii
ABSTRAK
Indonesia merupakan Negara beriklim tropis, sehingga mesin pendingin
banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Hampir di setiap tempat, banyak
di temukan mesin-mesin pendingin. Dispenser merupakan mesin pendingin yang
berfungsi untuk mendinginkan air. Tujuan penelitian ini adalah:
a) Membuat dispenser.
b) Mengetahui karakteristik Dispenser yang telah dibuat meliputi: kerja
kompresor, kalor yang diserap evaporator dan kalor yang dilepaskan densor,
COP, efisiensi dan laju aliran massa refigeren.
Penelitian dilakukan di laboratorium. Dispenser bekerja dengan
mempergunakan siklus kompresi uap. Refigeren yang dipergunakan adalah
R134a. Komponen utama meliputi: kompresor, kondensor, evaporator dan pipa
kapiler. Daya kompresor PK, ukuran komponen utama yang lain menyesuaikan
dengan daya kompresor. Beban pendingin berupa air dengan volume 500 ml.
pengambilan data hanya meliputi tekanan kerja evaporator dan tekanan kerja
kondensor serta refigeren suhu masuk kompresor dan suhu refigeren keluar
kondensor.
Penelitian memberikan hasil :
a) COP dispenser
b) Efisiensi disperser
vii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
viii
ABSTRACT
Indonesia is a tropic country that cause so many cooling machines are used
in our daily life. Almost in every place, are found so many cooling machines.
Dispenser is a cooling machine used to cooling the water. The goal of this research
are:
a) Making a dispenser
b) To know the Dispenser characteristic had made which is: compressor work,
kalor which absorbed by the evaporator and kalor which released by the densor,
COP, the efficience and the current rate refrigerant mass.
This research is operated in Sanata Dharma University laboratory. Dispenser
works with steam cycle compression. The refrigerant used for this research is R134a.
The main components are: compressor, liquefier, evaporator, and capillary pipe. The
compressor energy 1/5 PK, the size of others main components are adapt with the
compressor energy. The charge of the cooler in the form of water with volume 500
ml. The interpretation for the datas only the pressure of evaporator and the pressure
of liquefier, along with refrigerant temperature in and liquefier refrigerant
temperature out.
This research show the results:
a) COP dispenser
b) Dispenser efficiency
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
viii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas berkat
yang diberikan dalam penyusunan Skripsi ini sehingga semuanya dapat berjalan
dengan lancar dan baik.
Skripsi ini merupakan salah satu syarat mahasiswa untuk mendapatkan
gelar sarjana S-1 pada Prodi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi,
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
Berkat bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak, Skripsi ini dapat
terselesaikan. Pada kesempatan ini dengan segenap kerendahan hati penulis
menyampaikan rasa terimakasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc., selaku Dekan Fakultas Sains
dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik
MesinUniversitas Sanata Dharma Yogyakarta danselaku Dosen Pembimbing
AkademiksertaDosenPembimbingSkripsi.
3. R.SuprihHarjonodanEuffrasia Ana selaku orang tua penulis dan keluarga
penulis yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah mendukung dan
memberi semangat penulis dalam menyelesaikan Skripsi.
Penulis menyadari dalam penulisan Skripsi ini masih jauh dari sempurna.
Segala kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan oleh penulis demi
penyempurnaan dikemudian hari. Akhir kata, semoga Skripsi ini dapat berguna
bagi kita semua.
Yogyakarta, 17 Maret 2015
Penulis
viii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ix
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ……………………………………………………...
TITLE PAGE ……………………………………………………………..
HALAMAN PERSETUJUAN …………………………………………..
HALAMAN PENGESAHAN …………………………………………....
HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ………………….
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA
UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ……………………………….
ABSTRAK ………………………………………………………………...
KATA PENGANTAR ……………………………………………………
DAFTAR ISI ………………………………………………………………
DAFTAR GAMBAR ……………………………………………………..
DAFTAR TABEL ………………………………………………………...
BAB I PENDAHULUAN ………………………………………………...
1.1 Latar Belakang …………………………………………………………
1.2 Perumusan Masalah ……………………………………………………
1.3 Tujuan ………………………………………………………………….
1.4 Batasan Masalah ……………………………………………………….
1.5 Manfaat Penelitian ……………………………………………………..
BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA ………………
2.1 Dasar Teori ……………………………………………………………..
2.2 Komponen Utama Dispenser …………………………………………..
i
ii
iii
iv
v
vi
vii
viii
ix
xii
xv
1
1
3
3
3
4
5
5
6
ix
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
x
2.3 Refrigeran ………………………………………………………………
2.4 Siklus Kompresi Uap …………………………………………………..
2.5 Tahapan Siklus Kompresi Uap ………………………………………...
2.6 Rumus – rumus Perhitungan Karakteristik Untuk Mesin Pendingin …..
2.7 Perpindahan Kalor ……………………………………………………..
2.8 Beban Pendinginan …………………………………………………….
2.9 Proses Perubahan Fase …………………………………………………
2.10 Tinjauan Pustaka ……………………………………………………...
BAB III METODE PEMBUATAN ALAT ……………………………...
3.1 Diagram Alir Penelitian………………………………………………..
3.2 Komponen – komponen Mesin Pendingin ……………………………..
3.3 Peralatan Pendukung Pembuatan Dispenser …………………………...
3.4 Persiapan Alat, Perakitan, Pengisian Refrigeran dan Uji Coba ………..
3.5 Metode Pengambilan Data ……………………………………………..
3.6 Cara Pengolahan Data ………………………………………………….
3.7 Cara Mendapatkan Kesimpulan ………………………………………..
BAB IV METODE PENELITIAN ………………………………………
4.1 Mesin yang Diteliti …………………………………………………….
4.2 Skematik Mesin Pendingin yang Diteliti ………………………………
4.3 Alat Bantu Penelitian …………………………………………………..
4.4Cara Mendapatkan Data Suhu dan Tekanan pada Setiap Titik yang
Sudah Ditentukan……………………………………………………..
4.5 Cara Mengolah Data…………………………………………………...
12
14
15
18
21
24
25
27
29
29
30
34
37
40
41
41
42
42
43
43
46
46
x
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xi
4.6 Cara Mendapatkan Kesimpulan ………………………………………..
BAB VHASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN …………………
5.1 Data Hasil Percobaan …………………………………………………..
5.2 Perhitungan dan Pengolahan Data ……………………………………..
5.3 Hasil Perhitungan ………………………………………………………
5.4 Pembahasan …………………………………………………………….
BAB VIKESIMPULAN DAN SARAN …………………………………
6.1 Kesimpulan …………………………………………………………….
6.2 Saran …………………………………………………………………...
47
48
48
49
54
56
62
62
63
xi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1. Dispenser ……………………………………………… 2
Gambar 2.1. Dispenser ……………………………………………… 5
Gambar 2.2. Kompresor jenis hermatik .............................................. 7
Gambar 2.3. Kompresor Semi-Hermetik ……………………………. 7
Gambar 2.4. Kompresor Rotari ……………………………………… 8
Gambar 2.5. Kondensor berpendingin udara dan
berpendingin air ………………………………………...
9
Gambar 2.6. Kondensor berpendingin air dan udara dan
kondensor 11 ..…………………………………………
10
Gambar 2.7. Evaporator Pelat dan Evaporator Pipa ………………… 10
Gambar 2.8. Evaporator pipa dengan sirip ………………………….. 11
Gambar 2.9. Pipa Kapiler .................................................................... 11
Gambar 2.10. Filter ............................................................................... 12
Gambar 2.11. Skema siklus kompresi uap ……………........................ 15
Gambar 2.12. Siklus kompresi uap dengan pemanasan
lanjut dan pendinginan lanjut pada diagram P-h ……….
15
Gambar 2.13. Siklus kompresi uap dengan pemanasan
lanjut dan pendinginan lanjut pada diagram T-s ..………..
16
Gambar 2.14. Perpindahan kalor konduksi …………………………… 22
Gambar 2.15. Perpindahan Kalor Konveksi …………………………..
Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian ………………….......................
23
29
xii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiii
Gambar 3.2. Kompresor ……………………………........................... 30
Gambar 3.3. Kondensor ………………………………....................... 31
Gambar 3.4. Pipa kapiler …………………………………………….. 32
Gambar 3.5. Filter ……………………………………………………. 32
Gambar 3.6. Evaporator ………………………………........................ 33
Gambar 3.7. Tabung berisi refrigeran R134a …………........................ 34
Gambar 3.8. Pemotong pipa ………………………………………….. 34
Gambar 3.9. Pompa vakum …………………………………………… 35
Gambar 3.10. Manifold gauge ………………………………………………. 35
Gambar 3.11. Alat las dan bahan tambahan las (perak
dan tembaga) ...……………………………………………
36
Gambar 3.12. Termostat ……………………………….......................... 36
Gambar 3.13. Sterofoam ……………………………………………….. 37
Gambar 4.1. Mesin yang diteliti (dispenser) …………………………... 42
Gambar 4.2. Skematik mesin pendingin dispenser Qin ………………………… 43
Gambar 4.3. Termokopel dan alat penampil suhu digital 44
Gambar 4.4. Pengukur Tekanan ……………………….......................... 44
Gambar 4.5. P – h diagram …………………………….......................... 45
Gambar 4.6. Air (Beban Pendinginan) ………………………………… 45
Gambar 5.1. Grafik P-h Untuk Refigeran 134a ………........................... 51
Gambar 5.2. Hubungan kerja kompresor dan waktu …………………... 56
Gambar 5.3. Hubungan kalor yang diserap evaporator
dan waktu .………………………………………………….
57
Gambar 5.4. Hubungan Kalor yang dilepas kondensor
xiii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiv
dan Waktu ………………………………………………… 58
Gambar 5.5. Grafik Koefisien Prestasi COP aktual dan
Waktu ……………………………………………………...
58
Gambar 5.6. Grafik Koefisien Prestasi COP aktual dan
Waktu ……………………………………………………...
59
Gambar 5.7. Grafik Efisiensi dan Waktu ………………………………. 60
Gambar 5.8. Grafik Laju aliran masa dan Waktu ……………………… 60
xiv
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xv
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1. Cara mencatat hasil pengukuran suhu ……………………
Tabel 5.1. Pengukuran tekanan (P1 & P2), suhu (T1 & T3) ,
V, I, Te, Tc …………………………………………………………………………..
Gambar 4.2. Nilai Entalpi (h) dalam satuan Btu/lb………………………...
Gambar 4.3. Besar Entalpi (h) dalam satuan kJ/kg ……………………….
Gambar 4.4. Perhitungan Karakteristik Dispenser …………………………..
Gambar 4.5. Perhitungan Karakteristik Dispenser …………………………
46
48
51
51
55
56
xv
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pada saat ini khususnya di Indonesia yang memiliki iklim tropis, sangat
membutuhkan mesin pendingin. Mesin pendingin seperti Dispenser mudah
dijumpai di pertokoan dan pasar swalayan. Dispenser berfungsi untuk
mendinginkan air minum dan menjaga suhunya agar tetap dingin. Perkantoran dan
banyak tempat lainnya mempergunakan Dispenser untuk mempermudah dalam
memenuhi kebutuhan air dingin yang cepat.
Beberapa tempat lain yang sering dijumpai adanya Dispenser adalah
diruang tunggu, di rumah sakit, ditempat tunggu pasien seing terlihat adanya
Dispenser. Di Poli Klinik, di Puskesmas, di Bank, di Perguruan tinggi, di gedung
olahraga, di ruang-ruang tamu perkantoran ataupun dalam rumah tangga.
Penggunaan Dispenser sangat terlihat begitu luas.
Dari latar belakang di atas penulis tertarik untuk melakukan penelitian
tentang mesin pendingin Dispenser, yang bekerjanya mempergunakan siklus
kompresi uap. Dengan penelitian terhadap Dispenser ini, maka mesin pendingin
lain yang bekerja dengan siklus kompresi uap dapat juga dipahami.
Beberapa contoh mesin pendingin mempergunakan siklus kompresi uap,
misalnya : freezer, kulkas, ice maker, showchase, chest freezer, dan cold storage.
Gambar 1.1 adalah contoh dispenser yang ada di pasaran. Beberapa dispenser
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
yang tidak mempergunakan siklus kompresi uap tetapi dengan mempergunakan
keeping panas – dingin yang di sebut juga dengan Peltier.
Gambar 1.1. Dispenser
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
1.2 Perumusan Masalah
Dispenser di pasaran tidak pernah mencantumkan karakteristik dispenser.
Informasi tentang COP dan efisiensi dispenser sangat penting bagi konsumen
untuk menentukan dispenser yang sesuai dengan kebutuhannya. Berapakah COP
dan efisiensi dispenser yang ada dipasaran?
1.3 Tujuan
Tujuan penelitian ini adalah :
a) Membuat Dispenser yang bekerja dengan siklus kompresi uap
b) Mengetahui karakteristik Dispenser yang dibuat yang meliputi :
- Kalor yang diserap evaporator persatuan masa refigeran (Qin)
- Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan masa refigeran
(Qout)
- Besarnya kerja yang di lakukan kompresor persatuan masa refigeran
(Win)
- COP actual dan COP ideal
- Efisiensi dispenser
- Laju aliran massa refigeran
1.4 Batasan - batasan
Batasan- batasan di dalam pembuatan Dispenser ini adalah:
a) Refrigeran yang digunakan di dalam dispenser adalah R134a.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
b) Komponen mesin pendingin terdiri dari komponen utama seperti : kompresor
PK, kondensor 11 U, pipa kapiler berdiameter 0,28 inchi dengan
panjang 1,4 meter, filter, evaporator, dan tempat untuk mendinginkan air.
c) Dispenser bekerja dengan siklus kompresi uap.
d) Komponen utama yang di pergunakan di dalam dispenser merupakan
komponen standar yang ada di pasaran.
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian ini adalah :
a) Bagi penulis, penulis mempunyai pengalaman dalam pembuatan Dispenser
dengan siklus kompresi uap.
b) Bagi penulis, penulis mampu memahami karakteristik Dispenser dan mesin
pendingin lain yang menggunakan siklus kompresi uap.
c) Hasil penelitian, dapat dipergunakan sebagai referensi bagi peneliti lain yang
ingin melakukan penelitian atau pembuatan Dispenser
d) Hasil penelitian dapat di tempatkan di perpustakaan untuk menambah
Kasanah ilmu pengetahuan yang dapat berguna bagi para pembaca.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Dasar Teori
a. Definisi Dispenser
Dispenser adalah mesin yang berfungsi untuk mendinginkan air.
Dispenser menggunakan bahan pendingin (refrigeran) yang bersirkulasi menyerap
panas dan melepaskan panas, serta terjadi perubahan tekanan rendah menjadi
tekanan tinggi. Sirkulasi tersebut berulang secara terus menerus. Dalam system
dispenser, jumlah refrigeran yang digunakan adalah tetap, yang berubah adalah
bentuknya. Dispenser digunakan untuk mendinginkan air. Suhu pendinginannya
antara (-150C) sampai (-30
0C)
Dalam penulisan skripsi ini penulis menggunakan dispenser siklus
kompresi uap dengan panjang pipa kapiler sepanjang 1,4 m.
Gambar 2.1 Dispenser
5
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
b. Dispenser menggunakan Siklus Kompresi Uap
Dispenser dengan siklus kompresi uap adalah mesin pendingin yang
sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari karena memiliki nilai COP yang
tinggi. Jenis dispenser dengan siklus kompresi uap menggunakan kompresor
sebagai komponen utama untuk menaikkan tekanan dan mensirkulasikan
refigeran, pipa kapiler yang berfungsi untuk menurunkan tekanan refigeran,
evaporator yang berfungsi untuk menyerap panas, kondensor yang berfungsi
untuk membuang panas.
2.2. Komponen utama dispenser
a. Kompresor
Kompresor adalah suatu alat dalam dispenser yang cara kerjanya dinamis
atau bergerak. Kompresor berfungsi untuk menaikan tekanan freon (dari tekanan
rendah ke tekanan tinggi. Kompresor bekerja menghisap sekaligus memompa
refigeran sehingga terjadi sirkulasi (perputaran) refigeran yang mengalir ke
pipa‐pipa dispenser. Kompresor yang sering dipakai pada dispenser adalah jenis
hermetik. Konstruksi dari kompresor jenis ini menempatkan motor listrik dengan
komponen mekanik ada dalam satu rumah.Keuntungan dari kompresor hermetik
adalah tidak memakai sil pada porosnya, sehingga jarang terjadi kebocoran bahan
refrigerasi, berukuran kecil dan harganya lebih murah, tidak memakai tenaga
penggerak dari luar, suaranya lebih tenang dan getaranya kecil. Kerugian
kompresor ini adalah bagian yang rusak di dalam rumah kompresor tidak dapat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
diperbaiki sebelum rumah kompresor dipotong dan minyak pelumas di dalam
kompresor hermetik susah diperiksa.
Gambar 2.2 Kompresor jenis hermatik
Selain kompresor hermetik terdapat juga kompresor semi-hermetik dan
rotari yang biasa digunakan dalam mesin pendingin. Kompresor semi-hermetik
adalah kompresor dimana motor serta kompresornya berada di dalam satu tempat
atau rumah, akan tetapi motor penggeraknya terpisah dari kompresor. Kompresor
digerakan oleh motor penggerak melalui sebuah poros penggerak. Kompresor ini
sering pula disebut kompresor jenis baut atau “Bolted type Hermetic”.
Gambar 2.3 Kompresor Semi-Hermetik.
Sedangkan kompresor rotari, gerakan rotor di dalam stator kompresor
akan menghisap dan menekan zat pendingin (1) dan (4). Cara kerja dari
kompresor rotari dimulai dari rotor. Rotor adalah bagian yang berputar di dalam
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
stator. Rotor terdiri dari dua baling – baling. Langkah hisap terjadi saat pintu
masuk (2) mulai terbuka dan berakhir setelah pintu masuk tertutup, pada waktu
pintu masuk sudah tertutup dimulai langkah tekan, sampai katup pengeluaran (5)
membuka, sedangkan pada pintu masuk secara bersamaan sudah terjadi langkah
hisap demikian seterusnya.
Keuntungan kompresor rotari adalah sebagai berikut. Karena setiap
putaran menghasilkan langkah – langkah hisap dan tekan secara bersamaan, maka
momen putar lebih merata akibatnya getaran/kejutan lebih kecil. Ukuran
dimensinya dapat dibuat lebih kecil & menghemat tempat. Kerugiannya adalah
sampai saat ini hanya dipakai untuk sistem AC yang kecil saja sebab pada volume
yang besar, rumah dan rotornya harus besar pula dan kipas pada rotor tidak cukup
kuat menahan gesekan.
Gambar 2.4 Kompresor Rotari.
Kompresor bekerja secara dinamis atau bergerak. Pergerakanya dengan
menghisap sekaligus memompa udara sehingga terjadilah sirkulasi (perputaran)
udara yang mengalir dari pipa‐pipa dispenser. Fase refrigeran ketika masuk dan
keluar kompresor berupa gas. Kondisi gas keluar kompresor berupa uap panas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
lanjut. Suhu gas refrigeran keluar dari kompresor lebih tinggi dari suhu kerja
kondensor, demikian pula dengan nilai tekananya. Pada penelitian ini, kompresor
yang digunakan adalah PK.
b. Kondensor
Kondenser adalah alat yang befungsi sebagai tempat kondensasi atau
pengembunan freon. Pada kondenser berlangsung dua proses utama yaitu proses
penurunan suhu refrigeran dari gas panas lanjut ke gas jenuh dan proses dari gas
jenuh ke cair jenuh. Proses pengembunan refrigeran dari kondisi gas jenuh ke cair
jenuh berlangsung pada suhu yang tetap. Saat kedua proses berlangsung,
kondensor mengeluarkan kalor dan pada tekanan yang tetap. Kalor yang
dilepaskan kondensor dibuang keluar dan diambil oleh udara sekitar. Berdasrkan
media pendinginannya, kondensor dibagi menjadi 3 macam, yaitu kondensor
berpendingin air, kondensor berpendingin udara dan kondensor berpendingin air
serta udara.
Kondensor yang sering dipakai pada mesin pendingin kapasitas kecil
adalah jenis pipa dengan jari-jari penguat, pipa dengan pelat besi dan pipa-pipa
dengan sirip-sirip. Pada umumnya jenis kondensor yang sering dipakai pada
dispenser adalah jenis pipa dengan jari-jari penguat. Dan pada penelitian ini,
kondensor yang digunakan adalah kondensor 11 U.
Gambar 2.5 Kondensor berpendingin udara dan berpendingin air.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
Gambar 2.6 Kondensor berpendingin air dan udara.dan kondensor 11 U.
c. Evaporator
Evaporator adalah tempat terjadinya perubahan fase refrigeran dari cair
menjadi gas (penguapan). Pada saat proses perubahan fase, diperlukan energi
kalor. Energi kalor diambil dari lingkungan evaporator (benda-benda padat atau
pun cair yang ada di dalam evaporator dispenser). Proses penguapan freon di
evaporator berlangsung pada tekanan dan suhu tetap. Jenis evaporator yang
banyak digunakan pada dispenser adalah jenis permukaan datar, pipa-pipa dan
pipa dengan sirip-sirip.
Gambar 2.7 Evaporator Pelat dan Evaporator Pipa
Gambar 2.8 Evaporator pipa dengan sirip.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
d. Pipa kapiler
Pipa kapiler adalah salah satu alat ekspansi. Alat ekspansi ini mempunyai
dua kegunaan yaitu untuk menurunkan tekanan refrigeran cair dan untuk
mengatur aliran refrigeran ke evaporator. Pipa kapiler merupakan suatu pipa pada
dispenser yang mempunyai diameter yang paling kecil jika dibandingkan dengan
pipa‐pipa lainnya. Dan dalam penulisan skripsi ini, menggunakan pipa kapiler
sepanjang 1,4 m dengan diameter 0.28 mm. Fungsi pipa kapiler yaitu menurunkan
tekanan bahan pendingin cair yang mengalir di dalam pipa. Ketika freon mengalir
di dalam pipa kapiler terjadi penurunan tekanan freon dikarenakan adanya
gesekan dengan bagian dalam pipa kapiler. Proses penurunan tekanan dalam pipa
kapiler diasumsikan berlangsung pada entalpi konstan (proses yang ideal ). Pada
saat freon masuk ke dalam pipa kapiler, freon dalam fase cair penuh, tetapi ketika
masuk evaporator fase freon berupa campuran fase cair dan gas. Kerusakan
dispenser paling banyak dijumpai pada pipa kapiler yaitu terjadi bocor dan
tersumbat.
Gambar 2.9 Pipa Kapiler
e. Filter
Filter adalah alat yang berfungsi untuk menyaring kotoran-kotoran yang
melewati sebuah sistem dispenser. Dengan adanya filter maka kotoran tidak dapat
melewatinya. Selain itu, filter juga berfungsi untuk menangkap uap air yang akan
masuk ke dalam sistem. Apabila sebuah sistem terdapat kotoran yang masuk ke
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
dalam pipa kapiler tanpa melalui penyaring atau filter, maka sistem menjadi
buntudan tidak dapat bekerja. Demikian juga dengan uap air, adanya uap air
dalamsebuah sistem membuat air dapat beku di dalam pipa kapiler dan berakibat
tertutupnya sebuah sistem. Bentuk umum dari filter berupa tabung kecil dengan
diameter antara 12 - 15 mm, sedangkan panjangnya antara dari 14 - 15 cm.
Gambar 2.10 Filter
2.3. Refrigeran
Untuk terjadinya suatu proses pendinginan diperlukan suatu bahan yang
mudah diubah bentuknya dari gas menjadi cair atau sebaliknya. Bahan pendingin
ini disebut refrigeran. Refrigeran yaitu fluida atau zat pendingin yang memegang
peranan penting dalam sistem pendingin. Refrigeran digunakan untuk menyerap
panas melalui perubahan fase dari cair ke gas (evaporasi) dan membuang panas
melalui perubahan fase dari gas ke cair (kondensasi). Refrigeran dapat dikatakan
sebagai pemindah panas dalam sistem pendingin. Refrigeran mengalami beberapa
proses atau perubahan fase (cair dan uap), yaitu refrigeran yang mula-mula pada
keadaan awal (cair) setelah melalui beberapa proses akan kembali ke keadaan
awalnya. Berikut beberapa contoh refrigeran yang ada di lapangan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
a. Udara
Penggunaan udara sebagai refrigeran umumnya dipergunakan dipesawat
terbang, sistem pendingin menggunakan refigeran udara menghasilkan COP yang
rendah tetapi aman.
b. Amoniak (NH3)
Amonia adalah satu-satunya refrigeran selain kelompok fluorocarbon
yang masih digunakan sampai saat ini. Walaupun amoniak (NH3) beracun dan
kadang-kadang mudah terbakar atau meledak pada kondisi tertentu, namun
ammonia (NH3) biasa digunakan pada instalasi-instalasi suhu rendah pada
industri besar.
c. Karbon dioksida (CO2 )
Karbondioksida merupakan refrigeran pertama dipakai seperti halnya
amonia. Refrigeran ini kadang-kadang digunakan untuk pembekuan dengan cara
sentuhan langsung dengan bahan makanan. Tekanan pengembunannya yang
tinggi membatasi penggunaannya hanya pada bagian suhu rendah, untuk suhu
tinggi digunakan refrigeran lain. Pada mobil produksi baru, beberapa jenis mobil
menggunakan CO2 untuk refigeran mesin pendingin udaranya.
d. Refrigeran-12
Refrigeran ini biasa dilambangkan R-12 dan mempunyai rumus kimia
CCl2 F2(Dichloro Difluoro Methane). Refrigeran jenis ini dilarang digunakan
pada saat ini karena tidak ramah lingkungan. R-12 mempunyai titik didih -21,6 F
(-29,8 C). Untuk melayani refrigerasi rumah tangga dan didalam pengkondisian
udara kendaraan otomotif.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
e. Refrigeran-22
Refrigeran ini biasa dilambangkan R-22 dan mempunyai rumus kimia
CHClF2 . R-22 mempunyai titik didih 41,4 F (5,22 C). Refrigeran ini telah banyak
digunakan untuk menggantikan R-12, tetapi pada saat ini penggunaan refigeran
jenis ini dilarang untuk digunakan karena kurang ramah lingkungan.
f. HFC (Hydro Fluoro Carbon)
Refigeran jenis ini yang saat ini paling sering digunakan karena memiliki
sifat yang ramah lingkungan sehingga tidak merusak lapizan ozon.
Pada saat ini penulis memilih menggunakan jenis refrigeran yang aman
dipergunakan dalam sistem pendingin. Maka refrigeran yang dipilih adalah
refrigeran jenis HFC (hydro fluoro carbon) atau R-134a. Freon 134a ataupun
HFC-134a adalah refrigeran haloalkana yang tidak menyebabkan penipisan ozon
dan memiliki sifat-sifat yang mirip dengan R-12 (diklorodiflorometana). R134a
mempunyai rumus molekul CH2FCF3 dan titik didih pada−26,3 °C (−15,34 °F).
Secara khusus sifat dari refrigeran 134a adalah sebagai tidak mudah terbakar,
tidak merusak lapisan ozon, tidak beracun, tidak berwarna dan tidak berbau,
relatif mudah diperoleh, memiliki kestabilan yang tinggi, umur hidup atmosfer
pendek.
2.4. Siklus Kompresi Uap
Komponen utama dari sebuah siklus kompresi uap adalah kompresor,
evaporator, kondensor dan pipa kapiler. Gambar 2.11. adalah skema alir siklus
kompresi uap.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
Gambar 2.11 Skema siklus kompresi uap
2.5. Tahapan Siklus Kompresi Uap
Untuk mengetahui tahapan siklus kompresi uap pada dispenser, digunakan
diagram P-h. Dengan adanya diagram P-h, dapat diketahui proses-proses yang
terjadi dalam suatu siklus kompresi uap pada dispenser. Siklus kompresi uap
disajikan pada Gambar 2.12.
Gambar 2.12 Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan
lanjut pada diagram P-h.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
Gambar 2.13 Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan
lanjut pada diagram T-s.
Keterangan proses-proses pada gambar 2.12 adalah sebagai berikut :
a. Proses 1-2 (Proses Kompresi)
Proses ini dilakukan oleh kompresor. Kondisi awal refrigeran pada saat masuk
ke dalam kompresor adalah uap panas lanjut bertekanan rendah, setelah
mengalami kompresi refrigeran akan menjadi uap bertekanan tinggi. Karena
proses ini berlangsung secara isentropik, maka temperatur ke luar kompresor
punmeningkat. Proses 1 - 2 adalah kompresi adiabatik dan reversible dari uap
jenuh menuju tekanan kondensor.
b. Proses 2-2’ (Proses Penurunan Suhu Panas Lanjut)
Proses ini adalah proses penurunan suhu. Proses ini berlangsung di kondensor.
Refrigeran yang bertekanan dan bertemperatur tinggi keluar dari kompresor
membuang kalor di kondensor sehingga fasanya berubah dari gas panas lanjut
menjadi cair. Di kondensor terjadi pertukaran kalor antara refrigeran dengan
udara, kalor berpindah dari refrigeran ke udara yang ada sekitar kondensor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
sehingga refrigeran mengembun menjadi cair. Proses berlangsung pada tekanan
tetap.
c. Proses 2’-3’ (Proses Pengembunan)
Proses ini berlangsung di dalam kondensor. Refrigeran yang bertekanan tinggi
dan bertemperatur tinggi yang berasal dari kompresor akan membuang kalor
sehingga fasanya berubah menjadi cair. Hal ini berarti bahwa di dalam kondensor
terjadi pertukaran kalor antara refrigeran dengan lingkungannya. Proses ini
berlangsung pada suhu tetap.
d. Proses 3’-3 (Proses Pendinginan Lanjut)
Pada proses pendinginan lanjut terjadi penurunan suhu. Proses pendinginan
lanjut membuat membuat refrigeran yang keluar dari kondensor benar-benar
dalam keadaan cair. Hal ini membuat refrigerant lebih mudah mengalir melalui
pipa-pipa kapiler dalam sebuah sistem pendingin. Proses ini terjadi pada entalpi
tetap.
a. Proses 3-4 (Proses Penurunan Tekanan)
Proses Proses penurunan tekanan ini berlangsung di dalam pipa kapiler. Hal ini
berarti tidak terjadi perubahan entalpi tetapi terjadi penurunan tekanan dan
temperatur. Proses penurunan tekanan terjadi pada pipa kapiler yang berfungsi
untuk mengatur laju aliran refrigeran dan menurunkan tekanan. Proses 3 - 4
adalah penurunan tekanan tidak reversible atau isentalpik pada entalpi konstan,
dan cairan jenuh menuju tekanan evaporator.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
b. Proses 4-1’(Proses Pendidihan)
Proses ini berlangsung didalam evaporator. Panas dari dalam ruangan akan
diserap oleh cairan refrigeran yang bertekanan rendah sehingga refrigeran berubah
fasa menjadi uap bertekanan rendah. Kondisi refrigeran saat masuk evaporator.
c. Proses 1’-1 (Proses Pemanasan Lanjut)
Pada proses pemanasan lanjut terjadi kenaikan suhu. Dengan adanya
pemanasan lanjut, refrigeran yang akan masuk ke dalam kompresor benar-benar
dalam kondisi gas. Hal ini membuat kompresor bekerja lebih ringan.
2.6. Rumus-Rumus Perhitungan Karakteristik Untuk Mesin Pendingin.
Dalam analisa unjuk kerja mesin pendingin diperlukan beberapa rumusan
perhitungan, antara lain seperti, kerja kompresor, kalor yang dilepas evaporator
per satuan masa refrigeran, kalor yang diserap evaporator per satuan massa
refrigeran, COP actual, COP ideal, efisiensi dan laju aliran masa.
a) Kerja Kompresor.
Besar kerja kompresi per satuan massa refrigeran dapat dihitung dengan
menggunakan Persamaan (2.1).
Win = h2– h1 (2.1)
Pada Persamaan (2.1) :
o Win : besar kerja kompresor (kJ/kg)
o h1 : entalpi refrigeran saat masuk kompresor (kJ/kg)
o h2 : entalpi refrigeran saat keluar kompresor (kJ/kg)
b) Kalor yang dilepas kondensor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
Besar kalor per satuan massa refrigeran yang dilepas kondensor dinyatakan
menggunakan Persamaan (2.2)
Qout = h2 – h3 (2.2)
Pada Persamaan (2.2) :
o Qout : besar kalor yang dilepas kondensor (kJ/kg)
o h2 : entalpi refrigeran saat keluar kondensor (kJ/kg)
o h3 : entalpi refrigeran saat masuk kondensor (kJ/kg)
c) Kalor yang diserap evaporator
Besar kalor per satuan massa refrigeran yang diserap evaporator dinyatakan
menggunakan Persamaan (2.3)
Qin = h1 – h4 (2.3)
Pada Persamaan (2.3) :
o Qin : besar kalor yang diserap evaporator (kJ/kg)
o h1 : entalpi refrigeran saat keluar evaporator (kJ/kg)
o h4 : entalpi refrigeran saat masuk evaporator (kJ/kg)
d) COP (Coefficient Of Performance) aktual
COP dipergunakan untuk menyatakan perfomance (unjuk kerja) dari siklus
refrigerasi. Semakin tinggi COP yang dimiliki oleh suatu mesin pendingin maka
akan semakin baik mesin pendingin tersebut. COP tidak mempunyai satuan
karena merupakan perbandingan antara dampak refrigerasi (h1-h4) dengan kerja
spesifik kompresor (h2-h1) dinyatakan dalam Persamaan (2.4)
COP = (2.4)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
Pada Persamaan (2.4) :
o COP aktual : koefisien prestasi dispenser aktual
o h1 : entalpi refrigeran saat masuk kompresor (kJ/kg)
o h2 : entalpi refrigeran saat keluar kompresor (kJ/kg)
o h4 : entalpi refrigeran saat masuk evaporator (kJ/kg)
e) COP (Coefficient Of Performance) ideal.
Besarnya koefisien yang menyatakan performance dalam posisi ideal pada
siklus kompresi uap standar dapat dihitung dengan Persamaan (2.5)
COP ideal = (2.5)
Pada Persamaan (2.5) :
o COP ideal : koefisien prestasi maksimum dispenser,
o Te : suhu evaporator (0K)
o Tc : suhukondensor (0K)
f) Efisiensi Dispenser
Besarnya efisiensi dispenser dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan
(2.6)
(2.6)
Pada persamaan (2.6) :
o COPideal : koefisien prestasi maksimum dispenser
o COPaktual : koefisien prestasi dispenser
g) Laju liran massa refrigerant.
Besarnya laju aliran massa refrigerant dapat dihitung dengan Persamaan (2.7)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
m = (2.7)
Catatan :
1 watt = 1 J/s
Pada persamaan (2.7) :
o m : laju aliran massa refrigerant (kg/s),
o P : Daya kompresor (kJ/s)
o Qin : kalor yang diserap evaporator per satuan massa (kJ/kg)
Dengan bantuan diagram tekanan-entalpi, besaran yang penting seperti
kerja kompresor,kerja kondensor, kerja evaporator dan COP dalam siklus
kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut dapat diketahui.
Dalam penggunaan diagram entalpi - tekanan tergantung jenis bahan pendingin
(refrigeran) yang dipakai.
2.7. Perpindahan Kalor
Perpindahan kalor (heat transfer) terjadi karena adanya perbedaan
temperatur antara kedua medium. Sebagai contoh perbedaan temperatur pada
kedua medium plat padat, atau medium padat dengan fluida. Energi yang
berpindah biasanya disebut dengan istilah kalor (heat). Kalor (heat) akan selalu
bergerak dari temperatur tinggi ke temperatur rendah. Proses ini akan berlangsung
secara terus menerus sampai tidak ada perubahan temperatur diantara kedua
medium tersebut. Perpindahan kalor dapat terjadi dengan berbagai cara seperti
perpindahan kalor konduksi, perpindahan kalor konveksi dan radiasi. Namun
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
dalam mesin pendingin perpindahan panas terjadi hanya melalui perpindahan
panas secara konduksi dan konveksi.
a. Perpindahan Kalor Konduksi
Perpindahan kalor konduksi adalah perpindahan kalor tanpa disertai bagian-
bagian zat perantaranya. Perpindahan panas secara konduksi dapat berlangsung
pada benda padat,cair dan gas. . Untuk zat cair dan gas, kondisi zat cair dan gas
harus dalam keadaan diam atau tidak bergerak. Contoh perpindahan kalor secara
konduksi dalam kehidupan sehari-hari misalkan sebatang besi yang ujungnya
dipanasi dengan api, sehingga ujung satunya akan ikut menjadi panas.
Gambar 2.15 memperlihatkan perpindahan kalor secara konduksi yang dapat
dirumuskan sebagai pesamaan laju umum untuk perpindahan kalor konduksi atau
sering dikenal dengan hukum fourier seperti pada persamaan (2.8)
Gambar 2.14 Perpindahan kalor konduksi.
q = - k A. = - kA. ( 2.8)
Pada Persamaan (2.8) :
q : laju perpindahan panas,
k : konduktifitas thermal bahan, . = gradien suhu perpindahan kalor,
A : luas penampang benda.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
Pada persamaan (2.8) menunjukan bahwa laju perpindahan kalor bernilai
minus (-) karena kalor akan selalu berpindah ketemperatur yang lebih rendah
b. Perpindahan Kalor Konveksi
Kalor konveksi adalah perpindahan kalor dengan disertai perpindahan molekul
molekul atau zat perantaranya. Dengan kata lain, perpindahan kalor konveksi
membutuhkan media (fluida atau gas) untuk mengalirkan kalor. Contoh
perpindahan kalor secara konveksi dalam kehidupan sehari-hari adalah saat proses
merebus air.
Gambar 2.15 Perpindahan Kalor Konveksi
Gambar 2.16 memperlihatkan perpindahan kalor secara konveksi atau sering
dikenal dengan hukum newton untuk pendinginan, yang dapat dirumuskan seperti
pada persamaan 2.9.
q = hA(Ts −T∞)
Pada persamaan (2.9) :
q : laju perpindahan panas
h : koefisien perpindahan panas konveksi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
A : luas permukaan yang bersentuhan dengan fluida, Ts adalah temperatur
permukaan
T∞ : temperatur fluida yang mengalir dekat permukaan.
Perpindahan kalor secara konveksi terjadi pada udara atau fluida yang mengalir
(zat cair dan gas). Perpindahan kalor konveksi tidak dapat berlangsung pada
benda padat. Perpindahan kalor secara konveksi ada dua macam yaitu konveksi
paksa dan konveksi bebas. Berikut penjelasan dan contoh dari keduanya:
a) Konveksi bebas / konveksi alamiah (free convection / natural convection)
Konveksi bebas adalah konveksi yang disebabkan oleh beda suhu dan
perbedaan massa jenis dan tanpa peralatan bantu penggerak dari luar yang
mendorongnya. Jadi aliran fluida atau udara pada konveksi bebas terjadi karena
adanya perbedaan kerapatan. Contoh: plat panas dibiarkan berada di udara sekitar
tanpa ada sumber gerakan dari luar yang menggerakkan udara.
b) Konveksi paksa (forced convection)
Konveksi paksa berlawanan dengan konveksi bebas. Pada konveksi paksa
perpindahan panas aliran gas atau fluida disebabkan adanya tenaga atau peralatan
bantu dari luar. Contoh: plat panas diberi aliran air atau udara dengan blower.
2.8. Beban Pendinginan
Beban pendinginan adalah beban yang diterima suatu sistem untuk
mendinginkan sesuatu. Pada evaporator, beban pendinginan adalah besarnya
aliran kalor yang dihisap evaporator. Unit pendingin selalu menerima beban
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
pendinginan karena harus menjaga temperatur dan kelembaban tertentu yang
umumnya berada di bawah temperatur dan kelembaban lingkungan di luarnya.
Beban pendinginan biasanya berupa aliran energi berbentuk panas. Beban
pendingin dapat dibagi menjadi dua bagian khusus seperti.
a) Beban laten
Beban laten adalah beban yang diterima atau dilepaskan suatu materi karena
adanya perubahan wujud (fase). Sebagai contoh air yang sudah didinginkan
sampai 0°C kemudian didinginkan lagi sampai menjadi es pada suhu 0°C. Pada
proses ini tidak terjadi perubahan suhu melainkan perubahan wujud (fase). Beban
pendinginan disini disebut beban laten dan panas yang diserap disebut dengan
panas laten.
b) Beban sensible
Beban sensible adalah beban yang diterima atau dilepaskan suatu materi karena
adanya perubahan suhu. Misalkan air dengan suhu 100°C didinginkan menjadi
0°C (masih dalam keadaan cair). Beban yang diterima dalam proses itu disebut
beban sensible. Panas yang diterima untuk menurunkan suhu dari 100°C menjadi
0°C disebut panas sensible.
2.9. Proses Perubahan Fase
Secara umum proses perubahan fase dapat berlangsung karena adanya
pengaruh temperatur. Perubahan fase banyak terjadi dalam kehidupan sehari-hari.
Misalnya perubahan cair ke padat, gas ke cair, padat ke gas dan lain sebagainya.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
Namun dalam suatu sistem mesin pendingin hanya berlangsung dua perubahan
fase yaitu pengembunan ( gas ke cair) dan penguapan (cair ke gas).
a) Proses Pengembunan (kondensasi).
Proses pengembunan atau kondensasi adalah adalah proses perubahan wujud
dari zat gas (uap) menjadi zat cair. Proses pengembunan merupakan proses
perubahan zat yang melepaskan kalor/panas (eksothermik). Kondensasi terjadi
ketika uap didinginkan menjadi cairan, tetapi dapat juga terjadi bila sebuah uap
dikompresi (tekanan ditingkatkan) menjadi cairan, atau mengalami kombinasi dari
pendinginan dan kompresi. Cairan yang telah terkondensasi dari uap disebut
kondensat. Sebuah alat yang digunakan untuk mengkondensasi uap menjadi
cairan disebut kondensor. Pada meisn pendingin, proses pengembunan atau
kondensasi berlangsung di kondensor. Pada kondensor uap panas lanjut diubah
kondisinya menjadi cair jenuh. Kalor yang dilepas dari refigeran dibuang keluar
dari kondensor ke lingkungan sekitar. Pada umumnya lingkungan sekitar
kondensor adalah udara. Karenanya udara di sekitar memiliki suhu yang lebih
tinggi dibandingkan suhu kondensor.
b) Proses Penguapan (evaporasi)
Proses penguapan adalah proses perubahan bentuk zat dari cair menjadi uap /
gas. Proses penguapan pada mesin pendingin terjadi di evaporator. Pada saat
refigeran mengalir melalui pipa-pipa evaporator, refigeran berubah fase dari cair
menjadi gas. Proses penguapan memerlukan kalor. Kalor diambil dari lingkungan
sekitar dimana evaporator itu ditempatkan. Pada mesin pendingin air, kalor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
diambil dari lingkungan sekitar evaporator yang berupa air sehingga air dapat
berubah suhunya menjadi rendah dan berubah wujud menjadi es.
2.10. Tinjauan Pustaka
Anwar, K (2010) telah melakukan penelitian tentang efek beban
pendinginan terhadap performa sistem mesin pendingin. Penelitian tersebut
bertujuan: (a) membahas efek beban pendinginan terhadap kinerja sistem mesin
pendingin meliputi kapasitas refrigerasi (b) menghitung koefisien prestasi mesin
pendingin (c) waktu pendinginan yang ideal pada mesin ini. Penelitian ini
dilakukan dengan batasan -batasan sebagai berikut: (a) beban pendinginan
menempatkan bola lampu 60, 100, 200,300 dan 400 watt di dalam ruang
pendingin (b) data dianalisi secara teoritis berdasarkan data eksperimen dengan
focus model 802 (c) data dianalisis secara teoritis berdasarkan data eksperimen
dengan menentukan kondisi refrigeran pada setiap titik siklus. Dari hasil
penelitian didapatkan : (a) peningkatan beban pendinginan menyebabkan
koefisien prestasi sistem pendingin akan membentuk kurva parabola (b) performa
optimum pada pengujian selama 30 menit diperoleh pada bola lampu 200 watt
dengan cop sebes ar 2,64 (c) waktu pendinginan diperoleh paling lama pada beban
pendingin yang paling tinggi (bola lampu 400 watt).
Handoyo, EA dan Lukito, A (2002) telah melakukan penelitian tentang
analisa pengaruh pipa kapiler yang dililitkan pada line suction terhadap
performansi mesin pendingin. Penelitian tersebut bertujuan: (a) membahas
pengaruh usaha melilitkan pipa kapiler pada line suction (b) menghitung
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
performansi mesin pendingin tersebut (c) menghitung waktu pendinginan.
Penelitian ini dilakukan dengan batasan-batasan sebagai berikut : (a) mesin
pendingin yang digunakan adalah chest freezer (b) beban pendinginan yang
digunakan air. Dari hasil penelitian didapatkan (a) pipa kapiler yang dililitkan
pada line suction dapat meningkatkan nilai COP chestfreezer (b) waktu
pendinginan tidak banyak perubahan.
Wilis, GR (2013) telah melakukan penelitian tentang penggunaan refrigeran
P.22 dan R134a pada mesin pendingin. Penelitian tersebut bertujuan: (a)
menghitung prestasi kerja refrigeran M2 yang dibandingkan dengan refrigeran
R134a (b) membahas refrigeran yang lebih ramah lingkungan antara R22 dengan
R134a. Penelitian ini dilakukan dengan batasan-batasan sebagai berikut: (a)
refrigeran yang digunakan U2 dan R134a (b) menggunakan mesin pengkondisian
udara dengan motor penggerak kompresor berkapasitas 2 HP. Dari hasil penelitian
didapatkan: (a) refrigeran R22 dari segi prestasi kerjanya lebih baik dari Rl34a,
tetapi tidak ramah lingkungan (b) refrigeran Rl34a lebih ramah lingkungan, tetapi
prestasi kerjanya lebih rendah dari R22.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
BAB III
PEMBUATAN ALAT
3.1. Diagram Alir Penelitian.
Langkahkerja yang dilakukan dalam penelitian mengikuti alur seperti pada
diagram alir padaGambar 3.1.
Tidakbaik
Baik
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian.
Mulai
PersiapanKomponen-KomponenMesinPendingin
PenyambunganKomponen-KomponenMesinPendingin
PemvakumanMesinPendingin
PengisianRefrigeran 134a
UjiCoba
PenggambaranSiklusKompresiUappada Ph. Diagram
Pencatatannilai h1,h2,h3,h4,TedanTc
Pengolahan data Win, Qin, Qout, COPaktual, COPideal, Efisiensi,
danLajualiranmassa (m)
Selesai
Kesimpulan
Saran
29
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
3.2. Komponen-komponenmesinpendingin
Komponen utama dispenser yang dipergunakan dalam penelitian ini
adalah kompresor, kondensor, pipakapiler, filter, evaporator dan refrigeran R134a.
a. Kompresor
Spesifikasi kompresor yang dipergunakan pada penelitian ini adalah
sebagai berikut:
Gambar 3.2. Kompresor
Jenis kompresor : Hermetic
Seri kompresor : AE 150 FK -932
Voltase : 220 Volt
Daya kompresor : 1/5 PK
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
b. Kondensor
Spesifikasi kondensor yang dipergunakan pada penelitian ini adalah
sebagai berikut:
Jenis : Kondensor Tipe U, dengan jumlah U = 11
Diameter pipa : 0,47 cm
Bahan pipa : Besi
Gambar 3.3. Kondensor
c. Pipa kapiler
Spesifikasi pipa kapiler yang dipergunakan pada penelitian ini adalah
sebagai berikut:
Panjang pipa kapiler : 1,4 meter
Diameter pipa kapiler : 0,028 inchi
Bahan pipa kapiler : tembaga
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
(a) (b)
Gambar 3.4.Pipa kapiler
d. Filter
Spesifikasi filter yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai
berikut:
Gambar 3.5. Filter
Panjang filter : 10 cm
Bahan : tembaga
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
e.Evaporator
Spesifikasi evaporator yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai
berikut :
Bahanpipa evaporator : tembaga
Bahan plat evaporator : almunium
Gambar 3.6. Evaporator
e. Refrigerant R134a
Refrigerant R134a dipergunakan sebagai fluida kerja dispenser yang
dibuat. Dalam penelitian ini dipergunakan refrigeran R134a karena lebih ramah
lingkungan dibandingkan dengan jenis refrigerant lain yang tersedia dipasaran.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
Gambar 3.7.Tabung berisi refrigeran R134a
3.3. Peralatan pendukung pembuatan dispenser
a. Alat pemotong pipa
Alat pemotong pipa adalah alat yang mempunyai fungsi untuk memotong
pipa, agar hasil potongan menjadi rapi, dan mudah untuk digunakan.
Gambar 3.8. Pemotong pipa
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
b.Pompa vakum
Pompa vakum adalah alat yang mempunyai fungsi untuk proses atau
untuk mengeluarkan udara dari dalam system mesin dispenser sebelum diisi
Freon sebagai fluida kerja dispenser.
Gambar 3.9. Pompa vakum
c. Manifold gauge
Manifold gauge adalah alat yang mempunyai fungsi untuk mengukur
tekanan refrigerant pada saat pengisian Freon maupun pada saat dispenser
bekerja.
Gambar 3.10.Manifold gauge
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
d. Alat las
Alat las adalah alat yang mempunyai fungsi untuk menyambung pipa-pipa
tembaga pada dispenser agar system dapat bekerja.
Gambar 3.11. Alat las dan bahan tambahan las (perak dan tembaga)
e. Termostat
Termostat adalahalat yang mempunyai fungsi sebagai pengatur suhu pada
evaporator, jika suhu evaporator sudah tercapai sesuai kebutuhan maka alat ini
akan memutus arus listrik sehingga kompresor berhenti bekerja.
Gambar 3.12.Termostat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
f. Sterofoam
Sterofoam mempunyai fungsi sebagai tempat diletakan evaporator agar
evaporator dapat tertutup rapat.
Gambar 3.13. Sterofoam
3.4. Persiapan Alat, Perakitan, Pengisian Refrigerant dan UjiCoba.
Persiapan komponen harus dilakukan sebelum memulai tahap proses
pembuatan dispenser. Komponen yang harus dipersiapkan berupa komponen-
komponen utama dispenser (kompresor, evaporator, pipa kapiler dan kondensor)
dan alat bantu yang diperlukan dalam pembuatan dispenser. Hal ini sangat perlu
dilakukan karena akan mempercepat dan mempermudah proses selanjutnya dalam
pembuatan dispenser.
Setelah semua komponen-komponen disiapkan, maka akan dilanjutkan
pada proses penyambungan komponen-komponen dispenser. Dalam proses ini
pipa kapiler akan disambungkan ke kondensor, evaporator, filter dankompresor.
Pada proses penyambungan komponen-komponen menjadi sebuah sisitem
dispenser, tidak boleh ada kebocoran pada saluran-saluranya. Proses
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
penyambungan ini sendiri dilakukan dengan proses pengelasan. Selain
penyambungan komponen-komponen utama, penyambungan alat ukur berupa dua
buah manifold gauge juga dilakukan dengan teknik pengelasan.
Proses pengelasannya sendiri menggunakan bahan tambah berupa perak
mengingat bahan yang akan disambung antara tembaga dan tembaga. Namun saat
penyambungan antara pipa keluar evaporator ke arah kompresor, menggunakan
bahan tambah borak dalam proses pengelasan karena bahan yang akan disambung
antara tembaga dan besi.
Setelah proses penyambungan selesai, sebuah rangkaian sistem pendingin
sudah terbentuk. Namun sebelum diisi refrigeran, sebuah sistem pendingin harus
divakumkan terlebih dahulu. Proses pemvakuman menggunakan pompa vakum
yang sudah disiapkan sebelumnya. Pada proses pemvakuman dapat dilihat juga
apakah sebuah rangkaian sistem pendingin yang dibuat mengalami kebocoran
pada waktu proses penyambungan.
Untuk mengetahui terjadinya kebocoran, busa sabun dioleskan pada pipa-
pipa atau sambungan-sambungan dalam sistem tersebut. Apabila terdapat
gelembung-gelembung udara, dapat dipastikan rangkaian sistem dispensertersebut
terdapat kebocoran dibagian yang diolesi busa sabun dan terdapat gelembung
udara disekitarnya. Apabila terjadi kebocoran, harus di tambal ulang dengan cara
di las dibagian yang mengalami kebocoran.
Setelah sebuah rangkaian sistem tidak mengalami kebocoran, maka proses
pemvakuman dapat dilakukan. Untuk menunjukkan rangkaian sistem dispenser
tersebut benar-benar vakum dapat dilihat pada manifold gauge yang sudah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
terpasang. Apabila jarum pada manifold gauge menunjuk angka dibawah 0, dapat
dipastikan rangkaian sistem tersebut sudah vakum dan siap diisi refrigeran.
Setelah rangkaian dispenser dalam kondisi vakum, proses selanjutnya
adalah pengisian refrigeran. Jenis refrigeran yang digunakan dalam mesin
pendingin yang dibuat adalah R134a. Saat proses pengisian berlangsung tekanan
pada manifold gauge warna biru (tekanan rendah) akan naik dan menunjuk angka
50 psi. Proses pengisian refrigeran melalui selang yang dihubungkan ke dalam
dob yang terhubung pada kompresor. Proses pengisian refrigeran hampir sama
dengan saat proses pemvakuman, tapi pada saat proses pengisian tidak
menggunakan alat pompa vakum melainkan menggunakan tabung refrigeran.
Setelah rangkaian pendingin diisi dengan refigeran, proses selanjutnya
adalah proses uji coba. Proses uji coba ini sendiri sangat perlu dilakukan untuk
mengetahui kinerja dispenser. Saat proses uji coba perlu diperhatikan bagian-
bagian penyambungan agar tidak terjadi kebocoran saat proses pengambilan data
berlangsung. Selain itu, proses uji coba harus dilakukan menggunakan media yang
didinginkan agar tercapai gambaran hasil pendinginan.
Pada saat proses uji coba, diharapkan dapat menyelesaikan masalah-
masalah yang terjadi pada rangkaian sistem pendingin, sehingga saat proses
pengambilan data tidak mengalami kendala.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
3.5. Metode Pengambilan Data
Pengambilan data tekanan kerja kompresor beserta suhu keluar dan masuk
kompresor, evaporator, kondensor dilakukan secara bersama-sama. Hal pertama
yang dilakukan adalah mengecek posisi termokopel sesuai dengan tempat yang
ditentukan. Selanjutnya untuk pengambilan data memerlukan proses sebagai
berikut.
a. Pengecekan kebocoran Refrigeran pada mesin pendingin.
b. Mengisi air sebanyak 500 ml pada wadah yang disediakan (ruang pendingin).
c. Memasang ujung kabel termometer pada dinding (ruang pendingin)
danmenempelkannya pada air yang didinginkan.
d. Mengisolasi tempat air (ruang pendingin) agar tidak terjadi kontak langsung
dengan udara luar.
e. Pemasangan termokopel pada pipa - pipa keluar dan masuk kompresor,
kondensor dan evaporator.
f. Pengecekan manifold gauge yang sudah terpasang sebelumnya pada mesin
pendingin.
g. Setelah semua siap mesin pendingin siap untuk dihidupkan dan proses
pengambilan data siap dilakukan.
Dalam proses pengambilan data ada beberapa hal yang perlu dicatat yaitu :
a. T ruangan adalah suhu ruangan saat pengambilan data (0C).
b. V airadalah volume air yang didinginkan (ml)
c. T1 adalah suhu refrigerant saat masuk kompresor (0F).
d. T3 adalah suhu refrigerant saat masuk pipa kapiler (0F).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
e. P1 adalah tekanan saat masuk kompresor (psi).
f. P2 adalah tekanan saat keluar kompresor (psi).
g. P3 adalah tekanan saat keluar kondensor (psi).
h. P4 adalah tekanan saat keluar pipa kapiler (psi).
Proses pengambilan data diukur setiap 10 menit. Data tekanan diperoleh
dari angka yang tertera pada manifold gauge yang telah dipasang pada mesin
pendingin. Proses Pengambilan data dilakukan di dalam ruangan dengan suhu
ruang (30°C). Aliran angin dan perubahan suhu akibat cuaca diabaikan dalam
proses pengambilan data.
3.6. Cara Pengolahan Data
Dari data yang diperoleh dimasukan dalam tabel dan digambarkan dalam
bentuk grafik agar mempermudah melakukan perubahan. Data yang diperoleh
digunakan untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada p-h diagram yang
dipergunakan untuk mendapatkan nilai entalpi. Setelah nilai entalpi diketahui
maka dapat digunakan untuk mengetahui karakterisitik dispenser dengan cara
menghitung besar kalor yang dilepas kondensor, kaloryang diserap evaporator,
kerja kompresor dan COP dari dispenser yang telah dibuat.
3.7. Cara MendapatkanKesimpulan
Kesimpulan harus dapat menjawab tujuan penelitian. Hasil pengolahan
data harus diarahkan untuk dapat menjawab tujuan dari penelitian.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
BAB IV
METODOLOGI PENELITIAN
4.1.Mesin yang Diteliti
Mesin yang diteliti adalah dispenser dengan siklus kompresi uap hasil
rangkaian sendiri dengan komponen standar dari dispenser yang tersedia
dipasaran. Dispenser yang dirangkai disertai pemanasan lanjut dan pendinginan
lanjut berdaya Pk, dengan panjang pipa kapiler 140 cm. Proses pendinginan
yang terjadi dalam dispenser ini dilakukan dengan cara kontak langsung dengan
benda yang ada di dalam ruangan evaporator.
Gambar 4.1 Mesin yang diteliti (dispenser)
42
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
4.2.Skematik Mesin Pendingin yang Diteliti
Gambar 4.2 menyajikan skematik dari mesin pendingin yang diteliti. Dalam
skematik ini ditentukan posisi titik-titik yang dipasangi termokopel dan alat ukur
tekanan (manifold gauge) dari dispenser dengan siklus kompresi uap yang sudah
dipakai.
Gambar 4.2 Skematik mesin pendingin dispenser Qin
Keterangan untuk Gambar 4.2
Titik 1 : Tempat pemasangan termokopel 1 (T1) dan alat ukur tekanan P1
Titik 2 : Tempat pemasangan alat ukur tekanan P2
Titik 3 : Tempat pemasangan termokopel T3
4.3.Alat Bantu Penelitian
Proses penelitian dispenser ini membutuhkan alat-alat yang dipergunakan
untuk membantu dalam pengujian dispenser tersebut. Alat-alat bantu tersebut
seperti termokopel dan alat penampilnya, pengukur tekanan, P-h diagram, Air.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
1. Termokopel dan Alat penampilnya
Termokopel mempunyai fungsi sebagai sensor suhu yang digunakan untuk
mengubah perbedaan suhu dalam benda menjadi perubahan dengan listrik. Alat
penampil suhu digital mempunyai fungsi sebagai alat yang memperlihatkan nilai
suhu yang diukur.
Gambar 4.3 Termokopel dan alat penampil suhu digital
2. Pengukuran Tekanan
Pengukur tekanan mempunyai fungsi untuk mengetahui nilai tekanan
refrigeran. Pengukur tekanan berwarna merah untuk mengatur tekanan tinggi,
sedangkan yang berwarna biru untuk mengukur tekanan rendah.
Gambar 4.4 PengukurTekanan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
3. P – h diagram
P – h diagram mempunyai fungsi untuk menggambarkan siklus kompresi uap
mesin pendingin. Dengan P - h diagram, dapat diketahui nilai entalpi di setiap
titik yang diteliti, suhu kerja evaporator dan suhu kerja kondensor.
Gambar 4.5 P – h diagram
4. Air
Air mempunyai fungsi sebagai beban pendinginan pada mesin pendingin
yang dipergunakan dalam penelitian.
Gambar 4.6 Air (beban pendinginan)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
4.4. Cara Mendapatkan Data Suhu dan Tekanan pada Setiap Titik yang
Sudah Ditentukan
Untuk mendapatkan data – data hasil penelitian dipergunakan alat ukur
termokopel dan alat ukur tekanan. Pengukuran suhu dan tekanan dilakukan setiap
10 menit. Hasil penelitian disajikan seperti pada Tabel 4.1.
Tabel 4.1 Cara mencatat hasil pengukuran suhu
No Waktu
(menit)
T1
(oC)
T3
(oC)
P1
(psia)
P2
(psia)
V
(voltase)
I
1 10
2 20
3 30
4 40
5 50
4.5. Cara Mengolah Data
Prosedur pengolahan data :
1. Setelah semua data suhu dan tekanan pada setiap titik diperoleh maka langkah
selanjutnya adalah menggambarkan proses siklus kompresi uap pada P – h
diagram. Dengan menggambarkan dalam P – h diagram dapat diketahui nilai
entalpi (h1, h2, h3, h4) dan suhu evaporator Te serta suhu kondensor Tc
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
2. Data nilai-nilai entalpi yang sudah didapat kemudian digunakan untuk
menghitung besarnya energy kalor persatuan massa yang dilepaskan oleh
kondensor, menghitung kerja kompresor, menghitung besarnya energy kalor
persatuan massa yang diserapoleh evaporator, nilai COP ideal, nilai COP
actual dispenser dan efisiensi, serta laju aliran massa.
3. Perhitungan dan pengolah data dapat menggunakan persamaan-persamaan
yang ada seperti Persamaan (2.1) untuk menghitung kerja kompresor,
Persamaan (2.2) untuk menghitung energy kalor yang dilepas kondensor,
Persamaan (2.3) untuk menghitung kalor yang diserap evaporator, Persamaan
(2.4) untuk menghitung COP aktual, Persamaan (2.5) untuk menghitung COP
ideal, Persamaan (2.6) untuk menghitung efisiensi dispenser dan Persamaan
(2.7) untuk menghitung laju aliran massa refrigeran.
4. Hasil-hasil perhitungan (Qin, Qout, Win, Efisiensi, Laju aliran massa) kemudian
digambar dalam bentuk grafik data untuk memudahkan pengolahan.
4.6. Cara Mendapatkan Kesimpulan
Semua data yang diperoleh dalam penelitian akan diolah dan dibahas
mengacu pada dasar-dasar perhitungan mesin pendingin dan hasil penelitian
sebelumnya. Dari pembahasan dan pengolahan data akan dapat diperoleh suatu
kesimpulan. Kesimpulan harus dapat menjawab tujuan dari penelitian.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
BAB V
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
5.1. Data Hasil Percobaan
Hasil percobaan untuk nilai tekanan refrigeran (P1 & P2) dan suhu
refrigerant (T1 & T3) pada titik-titik yang telah ditentukan pada waktu tertentu,
disajikan pada Tabel 4.1.
Tabel 4.1 Pengukuran tekanan (P1 & P2), suhu (T1 & T3) , V, I, Te, Tc
No Waktu
(t)
(menit)
T1
(oC)
T3
(oC)
P1
(psia)
P2
(psia)
V
(Volt)
I
(ampere)
Te
(oC)
Tc
(oC)
1 10 21,51 28,5 15,2 128,5 210 1,3 -28 33
2 20 22,1 29,5 15,5 129,6 210 1,3 -26 33
3 30 25,50 32,8 16,7 130,7 210 1,1 -27 33
4 40 24,8 32,5 15,8 129,8 210 1,1 -27 33
5 50 25,03 32,8 16,3 130,9 210 1,1 -27 33
48
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
Keterangan :
- Pada saat pengambilan data, suhu kamar sebesar 30oC
- Media yang didinginkan adalah air dengan volume 500 ml dan suhu awal
28oC
- P1 : Tekanan refrigeran saat masuk kompresor (psia).
- P2 : Tekanan refrigeran saat keluar kompresor (psia).
- T1 : Suhu refrigeran saat masuk kompresor (oC).
- T3 : Suhu refrigeran saat masuk pipa kapiler (oC).
- V : Voltase kompresor (Volt)
- I : Kuat arus (ampere)
- Te : Suhu kerja evaporator (oC).
- Tc : Suhu kerja Kondensor (oC).
5.2. Perhitungan dan Pengolahan Data
Dari data suhu dan tekanan yang diperoleh dan dengan menggambarkan
nya pada diagram p-h dapat ditentukan besarnya entalpi (h). Pada penelitian ini
dipergunakan diagram P-h R134a. Besar nilai entalpi (h) disetiap titik 1, 2, 3, 4
dari waktu ke waktu disajikan pada Tabel 4.2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
Gambar 5.1. Grafik P-h Untuk Refigeran 134a (sumber :
http://www.engr.siu.edu)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
Tabel 4.2 Nilai Entalpi (h) dalam satuan Btu/lb.
No Waktu
(mnt)
h1
(Btu/lb)
h2
(Btu/lb)
h3
(Btu/lb)
h4
(Btu/lb)
1 10 118 143 38 38
2 20 118 144 40 40
3 30 119 145 42 42
4 40 119 145 42 42
5 50 119 145 42 42
Dalam perhitungan, besar entalpi (h) harus dalam satuan Standar
Internasional yaitu kJ/kg (1 Btu/lb = 2,326 kJ/kg). Besar nilai konversi entalpi
setiap titik 1, 2, 3, 4 dari waktu ke waktu disajikan pada Tabel 4.3.
Tabel 4.3 Besar Entalpi (h) dalam satuan kJ/kg.
No Waktu
(mnt)
h1
(kJ/kg)
h2
(kJ/kg)
h3
(kJ/kg)
h4
(kJ/kg)
1 10 274,468 332,618 88,388 88,388
2 20 274,468 334,944 93,040 93,040
3 30 276,794 337,270 97,692 97,692
4 40 276,794 337,270 97,692 97,692
5 50 276,794 337,270 97,692 97,692
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
Contoh untuk menentukan besaran nilai nilai entalpi dilihat dari diagram
tekanan-entalpi pada jenis refrigerant R 134a. Dari diagram dapat dilihat nilai h2
saat menit ke 30 adalah 145 Btu/lb. Dalam perhitungan satuan h harus dalam
kJ/kg jadi nilai h2 = 145 Btu/lb = 337,270 kJ/kg (145 Btu/lb x 2,326 kJ/kg).
1) Kerja Kompresor
Untuk mendapatkan kerja kompresor yang dihasilkan oleh dispenser, dapat
menggunakan Persamaan (2.3) :
Win = h2-h1
= 337,270 kJ/kg – 276,794kJ/kg
= 60,467 kJ/kg
Maka kerja kompresor sebesar 60,467 kJ/kg (pada saat t=30 menit)
2) Kalor yang dilepas Kondensor
Untuk mendapatkan nilai kalor yang dilepas kondensor pada dispenser, dapat
menggunakan Persamaan (2.4) :
Qout = h2-h3
= 337,270kJ/kg – 97,692 kJ/kg
= 239,578 kJ/kg
Maka kalor yang dilepas kondensor sebesar 239,578 kJ/kg (pada saat t=30 menit)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
3) Kalor yang diserap evaporator
Untuk mendapatkan kalor yang diserap evaporator pada dispenser, dapat
menggunakan Persamaan (2.5) :
Qin = h1-h4
= 276,794 kJ/kg – 97,692 kJ/kg
= 179,102 kJ/kg
Maka kalor yang diserap evaporator sebesar 179,102 kJ/kg (pada saat t=30 menit)
4) COP aktual
COP dipergunakan untuk menyatakan perfomance (unjuk kerja) dari siklus
refrigerasi, dapat menggunakan Persamaan (2.6) :
COP aktual =
=
= 2,9
Maka COP aktual sebesar 2,9 (pada saat t=30 menit)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
5) COP ideal
Untuk mendapatkan besarnya koefisien yang menyatakan performance dalam
posisi ideal pada siklus kompresi uap standar, dapat menggunakan Persamaan
(2.7)
COP ideal =
=
= 3,5
Maka COP ideal sebesar 3,5 (pada saat t = 30 menit)
6) Efisiensi
Untuk mendapatkan efisiensi dispenser dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (2.8)
Efisiensi =
=
= 0,82
Maka efisiensi sebesar 0,82 (pada saat t=30 menit)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
7) Laju aliran massa refrigeran.
Untuk mendapatkan besarnya laju aliran massa refrigeran dapat dihitung
dengan Persamaan (2.9)
m =
=
= 0,0038 kg/s
Maka laju aliran massa sebesar 0,0038 kg/s (pada saat t=30 menit)
5.3. Hasil Perhitungan
Hasil perhitungan secara keseluruhan dari waktu (t) 0 menit sampai (t) 150
menit untuk nilai kerja kompresor (Win), kalor yang dilepas kondensor (Qout),
kalor yang diserap evaporator (Qin), COP actual, COP ideal, efisiensi dan laju aliran
massa dari dispenser disajikan pada tabel 4.4.
Tabel 4.4. Perhitungan Karakteristik Dispenser
No Waktu t
(menit)
Kerja
Kompresor/Win
(kJ/kg)
Kalor yang
diserap
evaporator/Qin
(kJ/kg)
Kalor yang dilepas
kondensor/Qout
(kJ/kg)
COP
aktual
1 10 58,150 186,080 244,230 3,2
2 20 60,467 181,428 241,934 3
3 30 60,467 179,102 239,578 2,9
4 40 60,467 179,102 239,578 2,9
5 50 60,467 179,102 239,578 2,9
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
Tabel 4.5. Perhitungan Karakteristik Dispenser
No Waktu t
(menit)
COP ideal efisiensi Laju aliran massa
(kg/s)
1 10 3,6 0,844 0,0039
2 20 3,6 0,814 0,0038
3 30 3,5 0,822 0,0038
4 40 3,5 0,822 0,0038
5 50 3,5 0,822 0,0038
5.4. Pembahasan
Dari hasil perhitungan diperoleh informasi bahwa besar Win, Qin, Qout, dan
COP dari mesin pendingin dengan pemansan lanjut dan pendinginan lanjut dari
waktu ke waktu memiliki nilai yang berbeda-beda. Gambar grafik hasil
perhitungan secara keseluruhan disajikan pada Gambar 5.2, Gambar 5.3, Gambar
5.4, Gambar 5.5, Gambar 5.6, Gambar 5.7, Gambar 5.8.
Gambar 5.2 Hubungan kerja kompresor dan waktu
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
Gambar 5.2 memperlihatkan kerja kompresor (Win) dari waktu ke waktu.
Nilai kerja kompresor terendah sebesar 58,150 kJ/kg dan nilai kerja kompresor
tertinggi sebesar 60,467 dan rata-rata nilai kerja kompresor dari t = 10 menit
sampai t = 120 menit sebesar 60,00 kJ/kg.
Gambar 5.3 Hubungan kalor yang diserap evaporator dan waktu
Gambar 5.3 memperlihatkan besar nilai kalor yang diserap evaporator
(Qin) dari waktu ke waktu. Nilai kalor terendah yang diserap evaporator adalah
179,102 kJ/kg dan nilai kalor tertinggi yang diserap evaporator adalah sebesar
186,080 kJ/kg dan rata-rata nilai kalor yang diserap adalah sebesar 180.962 kJ/kg.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
Gambar 5.4 Hubungan Kalor yang dilepas kondensor dan Waktu
Gambar 5.4 memperlihatkan besar nilai kalor yang dilepas evaporator
(Qout) dari waktu ke waktu. Nilai kalor terendah yang diserap evaporator adalah
239,578 kJ/kg dan nilai kalor tertinggi yang diserap evaporator adalah sebesar
244,230kJ/kg dan rata-rata nilai kalor yang diserap adalah sebesar 240.573 kJ/kg.
Gambar 5.5 Grafik Koefisien Prestasi COP aktual dan Waktu
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
Gambar 5.5 memperlihatkan besar Koefisien Prestasi (COP) aktual dari
waktu ke waktu. Nilai COP aktual terendah yang diserap evaporator adalah 2.96154
dan nilai COP aktual tertinggi adalah sebesar 3,2 dan rata-rata nilai COP aktual adalah
sebesar 3,016
Gambar 5.6 Grafik Koefisien Prestasi COP ideal dan Waktu
Gambar 5.6 memperlihatkan besar Koefisien Prestasi (COP) ideal dari
waktu ke waktu. Nilai COP ideal terendah yang diserap evaporator adalah 4,1 dan
nilai COP ideal tertinggi adalah sebesar 4,2 dan rata-rata nilai COP ideal adalah
sebesar 4,14.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
Gambar 5.7 Grafik Efisiensi dan Waktu
Gambar 5.7 memperlihatkan efisiensi dari waktu ke waktu. Nilai efisiensi
terendah adalah 0,7223 dan nilai efisiensi tertinggi adalah sebesar 0,7441 dan
rata-rata efisiensi adalah sebesar 0,725.
Gambar 5.8 Grafik Laju aliran masa dan Waktu
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
Gambar 5.8 memperlihatkan laju aliran masa dari waktu ke waktu. Nilai
laju aliran masa terendah adalah 0,0034 dan nilai laju aliran masa tertinggi adalah
sebesar 0,0036 dan rata-rata laju aliran masa adalah sebesar 0,0034.
Nilai kerja kompresor (Win), kalor yang diserap kondensor (Qin), kalor
yang dilepas evaporator (Qout), COP aktual, COP ideal, efisiensi dan laju aliran massa
nilainya tidak konstan. Kemungkinan hal ini terjadi karena adanya perubahan
kinerja mesin yang tidak konstan dan juga suhu ruangan yang berubah-ubah.
Sehingga tekanan pada evaporator dan kondensor berubah-ubah menyesuaikan
keadaan yang terjadi.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
BAB VI
KESIMPULAN DAN SARAN
6.1. Kesimpulan
a. Dispenser dapat dibuat dan bekerja dengan baik, dengan suhu evaporator adalah
-27 oC yang disesuaikan sesuai kebutuhan menggunakan Thermostat dan suhu
kondensor adalah 33 oC
b. Nilai rata-rata nilai kerja kompresor dari t = 10 menit sampai t =
menit sebesar 60.467 kJ/kg
c. Nilai kalor rata-rata yang diserap evaporator adalah sebesar 179.102
kJ/kg
d. Nilai kalor yang dilepas kondensor rata-rata adalah sebesar
239.578 kJ/kg
e. Nilai COP aktual rata-rata adalah sebesar 2.9
f. COP ideal rata-rata adalah sebesar 3.5
g. Nilai efisiensi rata-rata adalah sebesar 0,82.
h. Nilai laju aliran masa rata-rata adalah sebesar 0,0038
62
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
6.2. Saran.
Setelah melakukan pengambilan data ada beberapa kekurangan dan kelebihan
yang perlu diperhatikan. Untuk itu perlu adanya saran untuk pengembangan mesin
ini, antara lain :
a) Dalam pembuatan mesin pendingin, diharapkan menggunakan wadah dengan
penutup yang rapat. Misal menggunakan mika, akrilik yang mudah dilubangi serta
disumbat dengan rapi sehingga pendinginan dapat berjalan optimal.
b) Dalam melakukan bending pada pipa menuju evaporator diusahakan
menggunakan mal bending sehingga bending dapat sempurna agar tidak
mengakibatkan terjadinya sumbatan.
c) Untuk pengembangan mesin dispenser ini dapat dilakukan dengan
menggunakan refrigeran sekunder. Serta dapat juga dikembangkan menggunakan
arduino sebagai sarana pencatatan nilai suhu, waktu serta pengukuran tekanan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
DAFTAR PUSTAKA
Bowo, V. R. P. 2013. Karakteristik Mesin Kulkas dengan Panjang Pipa Kapiler
150 cm. Yogyakarta: Univeritas Sanata Dharma.
Depdiknas. 2005. Kamus Besar Bahasa Indonesia. Jakarta: Balai Pustaka.
Indriyanto, A. W. 2013. Karaktersitik Mesin Kulkas dengan Panjang Pipa
Kapiler 175 cm. Yogyakarta: Universitas Sanata Dharma.
Laksana, A. W. 2013. Mesin Pendingin dengan Pemanasan Lanjut dan
Pendinginan Lanjut. Yogyakarta: Universitas Sanata Dharma.
Lukito, A. 2002. Menganalisis Pengaruh Pipa Kapiler yang Dililitkan pada Line
Suction terhadap Perfomansi Mesin Pendingin. Surabaya: Universitas
Kristen Petra.
Stoecker, W. F. 1989. Refrigeran dan Pengkondisian Udara. Jakarta: Erlangga.
Sumanto. 2004. Dasar-dasar Mesin Pendingin. Yogyakarta: Andi Offset.
Penggalih, L. L. 2013. Mesin Pendingin Air dengan Siklus Kompresi Uap.
Yogyakarta: Universitas Sanata Dharma.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI