unjuk kerja mesin penyejuk udara dengan ...repository.usd.ac.id/33260/2/135214023_full.pdfmesin...
TRANSCRIPT
UNJUK KERJA MESIN PENYEJUK UDARA DENGAN SIKLUS KOMPRESI
UAP MENGGUNAKAN DAYA KOMPRESOR 1/5 PK DAN
MENGGUNAKAN VARIASI ICE PACK
SKRIPSI
Untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan
Mencapai Derajat Sarjana S-1 Teknik Mesin
Oleh
MUSA ALFONOVSKY SITUMORANG
NIM : 135214023
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2019
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
INSTRUCTIONS FOR WORKING AIR CONDITIONING MACHINES WITH
STEAM COMPRESSION CYCLE USING COMPRESSOR POWER 1/5 PK AND
USING VARIATION ICE PACK
FINAL PROJECT
As partial fulfillment of the reqruitment
to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering
by
MUSA ALFONOVSKY SITUMORANG
Student Number : 135214023
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2019
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vii
ABSTRAK
Udara adalah suatu energi yang berasal dari alam. Semua mahluk hidup
membutuhkan udara. Terlebih pada manusia udara tidak hanya digunakan untuk
bernapas tetapi udara dapat juga mempengaruhi tingkat kenyamanan. Udara dingin
dalam suatu ruangan mampu menambah tingkat kenyamanan seseorang terlebih dalam
melakukan pekerjaan yang menguras energi. Tujuan dari penelitian ini adalah: (a)
Merancang dan merakit mesin penyejuk udara sederhana dengan daya listrik yang
rendah. (b) Mendapatkan lama waktu mesin penyejuk udara bekerja yang
menghasilkan suhu udara keluar mesin lebih rendah dari 22ºC. (c) Mendapatkan
karakteristik dari mesin penyejuk yang telah dirakit, yang menghasilkan waktu paling
lama dengan suhu udara lebih rendah dari 22ºC.
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Perpindahan Panas Teknik Mesin,
Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta. Mesin penyejuk udara lokal bekerja dengan
siklus kompresi uap. Mesin penyejuk udara lokal yang di rancang menggunakan daya
kompresor 1/5 PK. Mesin dirancang dengan ukuran p x l x t : 67cm x 46cm x 117cm.
Penelitian pada mesin penyejuk udara lokal dilakukan dengan variasi ice pack : (a)
tanpa menggunakan ice pack, (b) menggunakan 10 ice pack, (c) menggunakan 20 ice
pack.
Hasil dari penelitian dapat disimpulkan bahwa (a) mesin penyejuk udara lokal
menggunakan komponen mesin kulkas dengan daya kompresor 1/5 PK dan ice pack
berhasil dibuat dan dapat bekerja dengan baik. (b) Suhu udara yang dihasilkan mesin
penyejuk udara tanpa ice pack dari menit ke 0 sampai dengan menit ke 180 adalah
18,5ºC sampai dengan 22ºC. Suhu udara yang dihasilkan mesin penyejuk udara
menggunakan 10 ice pack dari menit ke 0 sampai dengan menit ke 300 adalah 14,2ºC
sampai dengan 22ºC. Dan suhu udara yang dihasilkan mesin penyejuk udara
menggunakan 20 ice pack dari menit ke 0 sampai dengan menit ke 380 adalah 9,3ºC
sampai dengan 22ºC.
Kata Kunci : Mesin penyejuk udara, Siklus Kompresi Uap, P-h Diagram, Ice pack
dan COP
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
viii
ABSTRACT
Air is an energy that comes from nature. All living things need air. Especially in
humans air is not only used for breathing but air can also affect the level of comfort.
Cold air in a room can increase a person's level of comfort in doing energy-draining
work. The objectives of this study are: (a) Designing and assembling simple air
conditioning machines with low electrical power. (b) It takes a long time for the air
conditioning machine to work which results in the engine's air outlet temperature being
lower than 22ºC. (c) Obtain characteristics of the assembled cooling engine, which
results in the longest time with air temperatures lower than 22ºC.
This research was conducted at the Mechanical Engineering Heat Transfer
Laboratory, Sanata Dharma University, Yogyakarta. The local air conditioning
machine works with a vapor cycle. Local air conditioning machines designed using
compressor power 1/5 PK. The machine is designed with a size p x l x t : 67cm x 46cm
x 117cm. Research on local air conditioning machines is carried out with variations of
ice pack: (a) without using ice packs, (b) using 10 ice packs, (c) using 20 ice packs.
The results of the study can be concluded that (a) local air conditioning machines
use refrigerator engine components with compressor power 1/5 PK and ice packs are
successfully made and can work well. (b) The air temperature produced by air
conditioning machines without ice packs from minute 0 to 180 minutes is 18.5ºC to
22ºC. The air temperature produced by the air conditioning machine uses 10 ice packs
from 0 to 300 minutes to 14.2ºC to 22ºC. And the air temperature produced by air
conditioning machines uses 20 ice packs from minutes to 0 to 380 minutes, 9.3ºC to
22ºC.
Keywords : Air Conditioning, Steam Compression Cycle, P-h Diagram, Ice pack and
COP
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ix
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan
rahmat-Nya sehingga penyusunan Skripsi yang merupakan salah satu syarat untuk
mendapatkan gelar sarjana S-1 pada Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan
Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta ini dapat terselesaikan dengan baik
dan lancar.
Penulis merasa bahwa penelitian yang dilakukan ini merupakan penelitian yang
tidak mudah, karena pada penelitian ini penulis melakukan banyak hal, seperti
pembuatan mesin penyejuk udara lokal, pengujian, pengambilan data, dan melakukan
pembahasan solusi terhadap masalah yang dihadapi. Penulis menyadari bahwa dalam
penyelesaian penelitian dan penyusunan skripsi berjudul “Unjuk Kerja Mesin
Penyejuk Udara dengan Siklus Kompresi Uap Menggunakan Daya Kompresor
1/5 PK dan Variasi Ice Pack” ini melibatkan banyak pihak. Dalam kesempatan ini,
penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Sudi Mungkasi, S.Si., M.Math.Sc., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Sains dan
Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.
2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin,
Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta dan
sekaligus sebagai Dosen Pembimbing Skripsi, yang telah dengan sabar, tekun,
tulus dan ikhlas meluangkan waktu, tenaga dan pikiran memberikan bimbingan,
motivasi, arahan, dan saran-saran yang sangat berharga kepada penulis selama
menyusun Skripsi.
3. Raden Benedictus Dwiseno Wihadi S.T., M.Si., selaku Dosen Pembimbing
Akademik.
4. Seluruh Pengajar Prodi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas
Sanata Dharma, Yogyakarta yang telah mendidik dan memberikan berbagai ilmu
pengetahuan yang sangat membantu penulis dalam penyusunan Skripsi ini.
5. Orang tua dan kedua kakak penulis yang telah memberikan dukungan, baik secara
doa, semangat dan secara materi.
6. Rekan-rekan mahasiswa Prodi Teknik Mesin dan semua pihak yang tidak dapat
penulis sebutkan satu persatu yang telah membantu dalam penyusunan Skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa dalam penyelesaian dan penyusunan Skripsi ini masih
banyak kekurangan yang perlu diperbaiki, untuk itu kami mengharapkan masukan,
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
x
kritik, dan saran dari berbagai pihak untuk dapat menyempurnakannya. Semoga Skripsi
ini dapat bermanfaat, baik bagi penulis maupun pembaca. Terima kasih.
Yogyakarta, 28 Januari 2019
Penulis
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xi
DAFTAR ISI
Hal
HALAMAN JUDUL ............................................................................................ i
TITLE PAGE ........................................................................................................ ii
HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................. iii
HALAMAN PENGESAHAN .............................................................................. iv
HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ......................................... v
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ............... vi
ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
ABSTRAK ....................................................................................................... vii
ABSTRACT ....................................................................................................... viii
KATA PENGANTAR ......................................................................................... ix
DAFTAR ISI ....................................................................................................... xi
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xiv
DAFTAR TABEL ................................................................................................ xviii
BAB I PENDAHULUAN .......................................................................... 1
1.1 Latar Belakang Masalah .......................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah .................................................................... 2
1.3 Tujuan Penelitian ..................................................................... 2
1.4 Batasan-batasan Dalam Pembuatan Mesin .............................. 3
1.5 Manfaat Penelitian ................................................................... 4
BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA ............................ 5
2.1 Dasar Teori .............................................................................. 5
2.1.1 Mesin Penyejuk Udara ...................................................... 5
2.1.2 Kompresi Uap ................................................................... 9
2.1.3 Perhitungan Siklus Kompresi Uap .................................... 13
2.1.4 Komponen Mesin Penyejuk Siklus Kompresi Uap ........... 16
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xii
2.1.5 Komponen Pendukung Mesin Penyejuk Siklus ................ 27
Kompresi Uap
2.2 Tinjauan Pustaka ...................................................................... 29
BAB III PEMBUATAN ALAT .................................................................... 33
3.1 Persiapan Komponen Utama Mesin Penyejuk Udara .............. 33
Lokal
3.2 Peralatan Pendukung Pembuatan Mesin Penyejuk .............. 38
Udara Lokal
3.3 Pembuatan Mesin Penyejuk Udara Lokal ................................ 44
BAB IV METODOLOGI PENELITIAN ..................................................... 47
4.1 Objek Penelitian ....................................................................... 47
4.2 Alat Bantu Penelitian ............................................................... 48
4.3 Alur Penelitian ......................................................................... 51
4.4 Variasi Penelitian ..................................................................... 52
4.5 Cara Pengambilan Data ........................................................... 52
4.6 Cara Mengolah Data ................................................................ 53
4.7 Cara Mendapatkan Kesimpulan Dan Saran ............................. 55
BAB V HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN, DAN ........................... 56
PEMBAHASAN
5.1 Hasil Penelitian ........................................................................ 56
5.2 Pengolahan Data Hasil Penelitian ............................................ 60
5.3 Pembahasan .............................................................................. 74
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ...................................................... 80
6.1 Kesimpulan .............................................................................. 80
6.2 Saran ........................................................................................ 82
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 83
LAMPIRAN ......................................................................................................... 84
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiii
a. Lampiran 1 P-h diagram variasi tanpa mengguanakan ............. 85
ice pack menit ke 40
b. Lampiran 1 P-h diagram variasi tanpa mengguanakan ............. 86
ice pack menit ke 80
c. Lampiran 1 P-h diagram variasi tanpa mengguanakan ............. 87
ice pack menit ke 120
d. Lampiran 1 P-h diagram variasi tanpa mengguanakan ............. 88
ice pack menit ke 160
e. Lampiran 1 P-h diagram variasi tanpa mengguanakan ............. 89
ice pack menit ke 180
f. Lampiran 1 P-h diagram variasi mengguanakan 10 ice pack ... 90
menit ke 60
g. Lampiran 1 P-h diagram variasi mengguanakan 10 ice pack ... 91
menit ke 120
h. Lampiran 1 P-h diagram variasi mengguanakan 10 ice pack ... 92
menit ke 180
i. Lampiran 1 P-h diagram variasi mengguanakan 10 ice pack ... 93
menit ke 240
j. Lampiran 1 P-h diagram variasi mengguanakan 10 ice pack ... 94
menit ke 300
k. Lampiran 1 P-h diagram variasi mengguanakan 20 ice pack ... 95
menit ke 80
l. Lampiran 1 P-h diagram variasi mengguanakan 20 ice pack ... 96
menit ke 160
m. Lampiran 1 P-h diagram variasi mengguanakan 20 ice pack ... 97
menit ke 240
n. Lampiran 1 P-h diagram variasi mengguanakan 20 ice pack ... 98
menit ke 320
o. Lampiran 1 P-h diagram variasi mengguanakan 20 ice pack ... 99
menit ke 380
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Mesin penyejuk udara lokal .......................................................... 6
Gambar 2.2 AC Split Wall, AC Standding Floor, AC Cassete, ........................ 7
AC Split Duct/Central, AC VRV
Gambar 2.3 Skematik rangkaian komponen siklus kompresi uap ................... 9
Gambar 2.4 Siklus kompresi uap pada diagram P-h ........................................ 10
Gambar 2.5 Siklus kompresi uap pada diagram T-s ........................................ 10
Gambar 2.6 Kompresor hermetik ..................................................................... 18
Gambar 2.7 Kompresor semi hermetik ............................................................ 19
Gambar 2.8 Air cooler ...................................................................................... 20
Gambar 2.9 Water cooler ................................................................................. 21
Gambar 2.10 Evaporative cooler ....................................................................... 23
Gambar 2.11 Kondensor 12 U ............................................................................ 23
Gambar 2.12 Pipa kapiler ................................................................................... 23
Gambar 2.13 Evaporator kering ......................................................................... 25
Gambar 2.14 Evaporator basah .......................................................................... 26
Gambar 2.15 Evaporator plat ............................................................................. 26
Gambar 2.16 Thermostat .................................................................................... 27
Gambar 2.17 Filter ............................................................................................. 28
Gambar 2.18 Refrigeran R134a .......................................................................... 29
Gambar 2.19 Fan/kipas angin ............................................................................ 29
Gambar 3.1 Kompresor hermetik jenis torak ................................................... 33
Gambar 3.2 Kondensor ..................................................................................... 34
Gambar 3.3 Pipa kapiler ................................................................................... 35
Gambar 3.4 Evaporator .................................................................................... 36
Gambar 3.5 Filter ............................................................................................. 37
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xv
Gambar 3.6 Tabung berisi refrigeran R134a .................................................... 38
Gambar 3.7 Pemotong pipa (tube cutter) ......................................................... 38
Gambar 3.8 Pelebar pipa (tube expander) ........................................................ 39
Gambar 3.9 Manifold gauge ............................................................................. 40
Gambar 3.10 Thermostat .................................................................................... 40
Gambar 3.11 Kipas (fan) .................................................................................... 41
Gambar 3.12 Alat las .......................................................................................... 42
Gambar 3.13 Pompa vakum ............................................................................... 42
Gambar 3.14 Plat besi siku ................................................................................. 43
Gambar 3.15 Acrilyc ........................................................................................... 43
Gambar 3.16 Styrofoam ...................................................................................... 44
Gambar 4.1 Mesin penyejuk udara local .......................................................... 47
Gambar 4.2 Termokopel dan penampil suhu digital ........................................ 48
Gambar 4.3 Stopwatch ..................................................................................... 49
Gambar 4.4 Termokopel bola basah dan bola kering ....................................... 49
Gambar 4.5 Ice pack ......................................................................................... 50
Gambar 4.6 Skema alur pembuatan dan penelitian mesin penyejuk udara ...... 51
lokal
Gambar 5.1 P-h diagram dengan variasi tanpa ice pack menit ke 40 .............. 62
Gambar 5.2 Suhu udara yang dihasilkan dari 3 variasi .................................... 73
Gambar 5.3 Perbandingan Win dari 3 variasi ................................................... 74
Gambar 5.4 Perbandingan Qout dari 3 variasi ................................................... 75
Gambar 5.5 Perbandingan Qin dari 3 variasi .................................................... 76
Gambar 5.6 Perbandingan COPaktual dari 3 variasi ........................................... 76
Gambar 5.7 Perbandingan COPideal dari 3 variasi ............................................ 77
Gambar 5.8 Perbandingan efisiensi (η) dari 3 variasi ...................................... 78
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvi
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Variasi penelitian ............................................................................ 52
Tabel 4.2 Pencatatan hasil penelitian alat ....................................................... 53
Tabel 5.1 Hasil data dari percobaan tanpa menggunakan ice pack ................ 56
Tabel 5.2 Hasil data dari percobaan menggunakan 10 ice pack .................... 57
Tabel 5.3 Hasil data dari percobaan menggunakan 20 ice pack ..................... 58
Tabel 5.4 hasil variasi 1 tanpa menggunakan ice pack yang telah ................. 61
dikonversikan dari satuan Psi ke satuan bar
Tabel 5.5 hasil variasi 2 menggunakan 10 ice pack yang telah ...................... 61
dikonversikan dari satuan Psi ke satuan bar
Tabel 5.6 hasil variasi 3 menggunakan 20 ice pack yang telah ...................... 61
dikonversikan dari satuan Psi ke satuan bar
Tabel 5.7 Nilai-nilai entalpi refrigeran siklus kompresi uap .......................... 63
dengan variasi tanpa menggunakan ice pack
Tabel 5.8 Nilai-nilai entalpi refrigeran siklus kompresi uap .......................... 63
dengan variasi menggunakan 10 ice pack
Tabel 5.9 Nilai-nilai entalpi refrigeran siklus kompresi uap .......................... 63
dengan variasi menggunakan 20 ice pack
Tabel 5.10 Nilai suhu kerja kompresor dan evaporator dengan ....................... 64
variasi tanpa ice pack
Tabel 5.11 Nilai suhu kerja kompresor dan evaporator dengan ....................... 64
variasi 10 ice pack
Tabel 5.12 Nilai suhu kerja kompresor dan evaporator dengan ....................... 64
variasi 20 ice pack
Tabel 5.13 Nilai kerja kompresor persatuan massa refrigeran ......................... 65
(Win) tanpa menggunakan ice pack
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvii
Tabel 5.14 Nilai kerja kompresor persatuan massa refrigeran ......................... 66
(Win) menggunakan 10 ice pack
Tebel 5.15 Nilai kerja kompresor persatuan massa refrigeran ......................... 66
(Win) menggunakan 20 ice pack
Tabel 5.16 Nilai energi kalor yang dilepas kondensor persatuan ..................... 67
massa refrigeran (Qout) tanpa menggunakan ice pack
Tabel 5.17 Nilai energi kalor yang dilepas kondensor persatuan ..................... 67
massa refrigeran (Qout) menggunakan 10 ice pack
Tabel 5.18 Nilai energi kalor yang dilepas kondensor persatuan ..................... 67
massa refrigeran (Qout) menggunakan 20 ice pack
Tabel 5.19 Kalor yang diserap evaporator persatuan massa ............................. 68
refrigeran (Qin) tanpa menggunakan ice pack
Tabel 5.20 Kalor yang diserap evaporator persatuan massa ............................. 68
refrigeran (Qin) menggunakan 10 ice pack
Tabel 5.21 Kalor yang diserap evaporator persatuan massa ............................. 69
refrigeran (Qin) menggunakan 20 ice pack
Tabel 5.22 COPaktual mesin siklus kompresi uap dengan variasi ...................... 69
tanpa menggunakan ice pack
Tabel 5.23 COPaktual mesin siklus kompresi uap dengan variasi ...................... 70
Menggunakan 10 ice pack
Tabel 5.24 COPaktual mesin siklus kompresi uap dengan variasi ...................... 70
menggunakan 20 ice pack
Tabel 5.25 COPideal mesin siklus kompresi uap dengan variasi ........................ 71
tanpa menggunakan ice pack
Tabel 5.26 COPideal mesin siklus kompresi uap dengan variasi ........................ 71
Menggunakan 10 ice pack
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xviii
Tabel 5.27 COPideal mesin siklus kompresi uap dengan variasi ........................ 71
menggunakan 20 ice pack
Tabel 5.28 Efisiensi mesin siklus kompresi uap (η) dengan ............................. 72
variasi tanpa menggunakan ice pack
Tabel 5.29 Efisiensi mesin siklus kompresi uap (η) dengan ............................. 72
variasi menggunakan 10 ice pack
Tabel 5.30 Efisiensi mesin siklus kompresi uap (η) dengan ............................. 73
variasi menggunakan 20 ice pack
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Di era globalisasi yang semakin berkembang kebutuhan manusia akan
teknologi kian meningkat, seperti kebutuhan terhadap mesin penyejuk udara.
Penggunaan mesin penyejuk udara dibutuhkan untuk menunjang manusia dalam
beraktifitas. Mesin penyejuk udara adalah suatu alat yang berfungsi untuk
membuat suhu udara ruangan, seperti yang digunakan.
Air Conditioner (AC) adalah mesin penyejuk yang difokuskan untuk
mengkondisikan suhu ruangan, kesegaran dan kebersihan ruangan, sehingga
ruangan tersebut terasa sejuk dan segar. AC merupakan solusi utama dalam
mengkondisikan udara di dalam suatu rungan.
Penggunaan AC kini sudah tersebar di seluruh dunia, AC dapat di pasang
pada rumah-rumah tangga, rumah sakit, gedung bioskop, gedung olahraga,
perkantoran, mall, alat transportasi, industri, hotel dan masih banyak lagi.
Pemasangan AC juga tidak begitu sulit serta harganya pun kini bermacam-macam
dari yang murah hingga yang mahal.
Melihat peranan mesin penyejuk udara atau AC yang begitu penting bagi
kenyamanan masyarakat saat ini, maka penulis tertarik untuk lebih memahami
tentang mesin penyejuk ruangan. Pada saat ini penggunaan mesin penyejuk udara
AC memerlukan daya listrik yang cukup besar. Hal ini menyebabkan AC hanya di
pergunakan oleh masyarakat kelas ekonomi menengah ke atas. Padahal
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
masyarakat kelas ekonomi ke bawah juga ingin merasakan mesin AC. Oleh
karenanya penulis terdorong untuk mencari solusi terhadap masalah ini, dengan
melakukan penelitian terhadap mesin penyejuk udara dengan listrik yang rendah.
1.2 Rumusan Masalah
Bagaimanakah merancang dan merakit mesin penyejuk udara yang
menggunakan daya listrik yang rendah dan bagaimanakah karateristiknya.
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian adalah sebagai berikut :
a. Merancang dan merakit mesin penyejuk udara sederhana dengan daya listrik
yang rendah.
b. Mendapatkan lama waktu mesin penyejuk udara bekerja yang menghasilkan
suhu udara keluar mesin lebih rendah dari 22ºC
c. Mendapatkan karakteristik dari mesin penyejuk yang telah dirakit, yang
menghasilkan waktu paling lama dengan suhu udara lebih rendah dari 22ºC
meliputi :
1. Kerja kompresor (Win) persatuan massa refrigeran pada mesin penyejuk
udara yang dirakit.
2. Kalor yang diserap evaporator (Qin) persatuan massa refrigeran pada mesin
penyejuk udara.
3. Kalor yang dilepaskan oleh kondensor (Qout) persatuan massa refrigeran
pada mesin penyejuk udara.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
4. Mencari nilai COPaktual pada mesin siklus kompresi uap yang diperoleh
pada mesin penyejuk udara.
5. Mencari nilai COPideal pada mesin siklus kompresi uap.
6. Mencari nilai Efisiensi (η) mesin siklus kompresi uap.
1.4 Batasan-batasan Dalam Pembuatan Mesin
Batasan-batasan yang dilakukan dalam pembuatan mesin penyejuk udara
dengan daya siklus rendah ;
a. Mesin penyejuk udara dirancang dengan ukuran p x l x t : 67cm x 46cm x
117cm, bekerja dengan mempergunakan mesin siklus kompresi uap dan
ditambah dengan ice pack.
b. Komponen utama mesin siklus kompresi uap yaitu: kompresor, kondensor,
filter, pipa kapiler, evaporator dan kipas.
c. Kompresor berdaya 1/5 PK dengan jenis hermetik torak, komponen utama
yang lain menyesuaikan ukuran dengan besarnya daya kompresor.
d. Menggunakan pipa kapiler dengan panjang 1m dan diameter 0,028 inch.
e. Refrigeran yang digunakan adalah R134a.
f. Kipas yang digunakan untuk menyedot udara luar untuk masuk ke dalam
ruangan evaporator, memiliki ukuran p x l x t = 25cm x 8cm x 25cm dengan
diameter baling-baling 20 cm.
g. Variasi yang digunakan pada penelitian adalah mesin penyejuk udara bekerja
tanpa ice pack, menggunakan 10 ice pack, dan menggunakan 20 ice pack.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat meneliti sebagai berikut :
a. Bagi penulis dapat menambah wawasan tentang mesin penyejuk udara
dengan daya listrik rendah.
b. Dihasilkannya teknologi tepat guna berupa mesin penyejuk udara dengan
daya listrik rendah.
c. Hasil penelitian dapat dipergunakan sebagai referensi bagi para peneliti lain.
d. Hasil penelitian dapat ditempatkan di perpustakaan untuk menambah kasanah
ilmu pengetahuan tentang mesin penyejuk udara dengan daya listrik rendah
ataupun dapat dipublikasikan pada kalayak ramai melalui prosiding atau
jurnal ilmiah.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Dasar Teori
2.1.1 Mesin penyejuk udara
Penggunaan mesin penyejuk udara kini sudah menjadi kebutuhan masyarakat.
Ruangan yang sejuk banyak diminati oleh masyarakat. Hal inilah yang mendorong
terciptanya Air Conditioner.
Mesin penyejuk udara sederhana adalah mesin yang berfungsi untuk
mendinginkan suhu udara pada suatu ruangan sehingga ruangan yang terkena
hembusan udara dari mesin tersebut akan terasa sejuk. Mesin penyejuk udara
sederhana memiliki beberapa komponen pendukung untuk terbentuknya udara
yang dingin, seperti evaporator yang berfungsi sebagai penyerap kalor serta
sebagai penghasil udara dingin. Dinginnya evaporator dihasilkan oleh perubahan
fase refrigeran dari cair menjadi gas. Evaporator yang sudah dingin karena
pengaruh refrigeran diteruskan menuju kompresor. Di sini gas refrigeran
dikompresi sehingga meiliki tekanan serta suhu yang tinggi. Pada kondisi ini
refrigeran dalam keadaan tekanan tinggi dan panas akan dialirkan menuju
kondensor. Di sini kondensor memiliki peran untuk melepas kalor panas yang
disebabkan oleh refrigeran. Pelepasan kalor di banti oleh udara luar sehingga
terjadi pertukaran kalor. Pertukaran kalor ini akan menurunkan suhu refrigeran.
Proses selanjutnya yaitu kondensasi. Kondensasi adalah perubahan wujud
refrigeran dari fasa gas menjadi fasa cair dengan tekanan tetap tinggi. Refrigeran
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
cair bertekanan tinggi dialirkan menuju saringan (filter) dan dilanjutkan menuju
pipa kapiler yang berdiameter kecil. Pipa kapiler berfungsi untuk menurunkan
tekanan pada refrigeran.
Refregeran yang bertekanan rendah ini akan dialirkan menuju evaporator. Di
evaporator refrigreran akan menyerap kalor dari udara yang berada pada ruangan
di sekeliling evaporator sehingga menimbulkan perubahan fase refrigeran dari
campuran cair dan menjadi gas. Proses ini dilakukan secara terus-menerus dan ini
disebut sebagai siklus kompresi uap.
Gambar 2.1 Mesin Penyejuk Udara Lokal
AC memiliki macam-macam jenis tergantung dari jenis ruangan dan
kegunaannya. Beberapa contoh dari AC yang ada di pasaran disajikan Gambar
2.2.
Pipa kapiler
Kondensor
Manifold Gauge
Filter
kompresor
Kipas
Evaporator
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
Gambar 2.2 AC Split Wall, AC Standding Floor, AC Cassete, AC Split Duct /
Central, AC VRV
(sumber:http://www.alkonusa.com)
a. AC Split Wall
AC Split Wall merupakan AC yang umum digunakan pada rumah tangga,
perkantoran dan industri. AC ini banyak digunakan karena perawatannya yang
mudah. AC Split Wall terdiri dari 2 bagian :
- Bagian yang ada di dalam ruangan (indoor), meliputi : evaporator.
- Bagian yang ada di luar ruangan (outdoor), meliputi : kompresor, pipa kapiler
dan kondensor.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
b. AC Standding Floor
AC Standding Floor adalah AC yang mudah dipindah kemana-mana karena
unit ini sendiri. Karena praktis AC jenis ini banyak dipakai dalam acara-acara
pesta dll.
c. AC Cassete
AC Cassete adalah AC yang bagian dalamnya menempel pada plafon. AC
Cassete memiliki variasi ukuran daya yang berbeda - beda mulai dari 1,5 PK
sampai dengan 6 PK. Cara memasang AC Cassete ini memerlukan keahlian
khusus serta tenaga yang lebih extra, tidak seperti memasang AC rumah tangga
maupun AC Split, yang lebih mudah dipasang.
d. AC Split Duct/Central
AC Split Duct/Central adalah AC yang pendistribusian hawa dinginnya
memakai sistem Ducting, yaitu tidak mempunyai pengatur suhu sendiri-sendiri
tetapi dikontrol pada satu titik. Alat ini berfungsi sebagai penghantar dari sumber
udara dingin maupun udara panas ke ruang yang akan dikondisikan. AC Split Duct
biasanya dipakai di mall maupun gedung-gedung yang mempunyai ruangan luas.
e. AC VRV
AC VRV adalah AC yang memiliki sistem canggih. AC VRV Daikin memiliki
satu outdoor dan beberapa unit Indoor dengan berbagai tipe seperti split wall,
Cassete, Standding Floor, dll. AC VRV (Variable Refrigerant Volume) merupakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
sistem kerja refrigeran yang berubah-ubah. VRV sistem ialah sebuah teknologi
yang sudah dilengkapi dengan CPU dan Computer Inverter.
2.1.2 Kompresi Uap
Kompresi uap adalah siklus yang sangat penting dan digunakan dalam mesin
penyejuk. Siklus kompresi uap memiliki beberapa proses yaitu, kompresi,
kondensasi, penurunan tekanan dan penguapan. Siklus kompesi uap secara
skematik ditunjukkan pada Gambar 2.3, Gambar 2.4, dan Gambar 2.5.
Gambar 2.3 Skematik rangkaian komponen siklus kompresi uap
Pada Gambar 2.3, Gambar 2.4 dan Gambar 2.5, Qin adalah besarnya kalor
yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran, Win adalah kerja yang
dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran dan Qout adalah besarnya kalor
yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran. Besarnya Qout adalah
penjumlahan Qin dan Win.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
Gambar 2.4 Siklus kompresi uap pada diagram P-h
Gambar 2.5 Siklus kompresi uap pada diagram T-s
Siklus kompresi uap pada Gambar 2.3, Gambar 2.4, dan Gambar 2.5 tersusun
atas beberapa proses seperti: proses kompresi, proses pendinginan atau penurunan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
suhu, proses kondensasi, proses desuperheating lanjut, proses ekspansi (proses
penurunan tekanan), evaporasi, dan proses pemanasan lanjut.
Proses-proses yang terjadi pada siklus kompresi uap:
a. Proses Kompresi 1 - 2
Proses kompresi terjadi pada tahap 1-2 dari Gambar 2.4 dan Gambar 2.5.
Refrigeran yang berbentuk gas panas lanjut masuk ke kompresor. Pada proses ini
kompresor akan memberi tekanan pada gas refrigeran sehingga temperatur
refrigeran akan naik dan membuat temperature refrigeran lebih tinggi dari
temperatur lingkungan (refrigeran berada di fasa superheated/gas panas lanjut).
Proses kompresi berlangsung pada entropi yang konstan (iso-entropi). Suhu
refrigeran yang keluar dari kompresor adalah suhu yang paling tinggi, dengan
kondisi gas panas lanjut.
b. Proses (2-2a)
Proses (2-2a) adalah proses pendinginan gas panas lanjut (desuperheating).
Desuperheating adalah proses perubahan gas panas lanjut menjadi gas jenuh, yang
berlangsung pada tekanan tetap. Proses ini terjadi di tahap 2-2a dari Gambar 2.4
dan Gambar 2.5. Penurunan suhu refrigeran terjadi pada tekanan tetap. Penurunan
suhu refrigeran terjadi karena adanya kalor yang mengalir ke lingkungan.
Perpindahan kalor ini terjadi karena suhu refrigeran lebih tinggi dari suhu
lingkungan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
c. Proses Kondensasi (2a-2b)
Pada tahap 2a - 2b gas jenuh mengalami perubahan wujud menjadi cair jenuh.
Proses berlangsung pada suhu dan tekanan yang tetap. Kalor dari kondensor
keluar menuju lingkungan karena suhu kondensor lebih tinggi dari suhu udara
lingkungan. Penurunan suhu yang terjadi di kondensor tidak menyebabkan suhu
refrigeran menjadi turun, tapi menyebabkan refrigeran mengalami perubahan fase
dari gas menjadi cair.
d. Proses Pendinginan Lanjut
Proses (2b-3) adalah proses pendinginan lanjut. Pada proses ini refrigeran
mengalami penurunan suhu dari keadaan cair jenuh menjadi refrigeran cair. Di
proses ini tekanan berlangsung secara konstan. Proses ini sangat penting karena
seluruh refrigeran akan diubah wujudnya menjadi cair lanjut sehingga refrigeran
dapat mengalir pada pipa kapiler.
e. Penurunan Tekanan Refrigeran (3-4)
Proses penurunan tekanan terjadi di tahap 3-4 pada Gambar 2.4 dan Gambar
2.5. Pada fase cair, refrigeran dialirkan menuju pipa kapiler, refrigeran mengalami
penurunan suhu dan tekanan sehingga suhu refrigeran yang semula tinggi menjadi
lebih rendah dari temperatur lingkungan udara luar. Di tahap ini refrigeran
berubah wujud menjadi fase campuran yaitu cair dan gas. Proses ini berjalan
dengan nilai entalpi yang tetap (iso entalpi atau isentalpi).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
f. Proses Evaporasi (4-4a)
Evaporasi terjadi pada tahap 4-4a pada Gambar 2.4 dan Gambar 2.5.
Refrigeran yang berada dalam fasa campuran dialirkan menuju evaporator. Pada
proses ini refrigeran akan menerima kalor dari lingkungan sehingga berubah fase
menjadi gas jenuh. Proses ini berlangsung dengan tekanan dan suhu yang tetap.
Suhu ruangan yang terdapat evaporator mengalami penurunan suhu sehingga
menjadi dingin karena suhu ruangan lebih tinggi dibandingkan suhu evaporator
maka terjadi pertukaran kalor di dalam ruangan.
g. Pemanasan Lanjut (4a-1)
Pemanasan lanjut terjadi pada tahap 4a-1 pada Gambar 2.4 dan Gambar 2.5.
Refrigeran akan mengalir meninggalkan evaporator sehingga terjadi proses
pamanasan lanjut. Refrigeran yang berada dalam fase gas jenuh akan berubah
menjadi fase gas panas lanjut karena mendapatkan kalor lanjut dari lingkungan.
Sebelum masuk ke dalam kompresor refrigeran harus berubah wujud sepenuhnya
menjadi gas.
2.1.3 Perhitungan Siklus Kompresi Uap
Dari Gambar 2.4 dan Gambar 2.5 dapat diketahui perhitungan kinerja
kompresor Win, banyaknya kalor yang dilepas oleh kondensor Qout, serta
banyaknya jumlah kalor yang diserap oleh evaporator Qin, COP dan Efisiensi.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
a. Kerja Kompresor (Win)
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran, dapat dihitung dengan
Persamaan (2.1) :
Win = h2 – h1 ....(2.1)
Pada Persamaan (2.1) :
Win : kerja kompresor persatuan massa refrigeran, kJ/kg
h2 : entalpi refrigeran saat keluar kompresor, kJ/kg
h1 : entalpi refrigeran saat masuk kompresor, kJ/kg
b. Banyaknya kalor yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran
(Qout)
Banyaknya energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh
kondensor dihitung dengan Persamaan (2.2):
Qout = h2 – h3 ....(2.2)
Pada Persamaan (2.2):
Qout : kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran, kJ/kg
h2 : entalpi refrigeran saat masuk kondensor, kJ/kg
h3 : entalpi refrigeran saat keluar kondensor, kJ/kg
c. Kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
Besarnya kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator dapat
dihitung dengan Persamaan (2.3):
Qin = h1 - h4 = h1 - h3 ….(2.3)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
Pada Persamaan (2.3):
Qin : kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran, kJ/kg
h1 : entalpi refrigeran saat keluar evaporator atau sama dengan entalpi saat
masuk kompresor, kJ/kg
h4 : entalpi refrigeran saat masuk evaporator atau sama dengan entalpi saat
keluar pipa kapiler, kJ/kg
d. COP aktual siklus kompresi uap (COPaktual)
COP aktual adalah perbandingan antara panasnya kalor yang diserap oleh
evaporator dengan konsumsi listrik yang digunakan sebagai penggerak
kompresor. Nilai COP dapat dihitung dengan Persamaan (2.4):
COPaktual = Qin / Win = (h1 – h4) / (h2 – h1) .…(2.4)
Pada Persamaan (2.4):
Win : kerja kompresor persatuan massa refrigeran, kJ/kg
Qin : kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran, kJ/kg
e. COP ideal (COPideal)
COP ideal adalah COP maksimal dari kinerja mesin siklus kompresi uap,
dapat dihitung dengan Persamaan (2.5):
COPideal = Te
Tc−Te ….(2.5)
Pada Persamaan (2.5):
Te : suhu mutlak evaporator, oK
Tc : suhu mutlak kondensor, oK
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
f. Efisiensi mesin siklus kompresi uap (η)
Efisiensi siklus kompresi uap lokal dihitung dengan Persamaan (2.6):
η = (COPAktual / COPIdeal) x 100% …. (2.6)
Pada persamaan (2.6) :
η : efisiensi mesin siklus kompresi uap
COPaktual : koefisien prestasi mesin siklus kompresi uap
COPideal : koefisien prestasi maksimum dari mesin siklus kompresi uap
2.1.4 Komponen Mesin Penyejuk Siklus Kompresi Uap
Komponen utama yang sangat penting dari siklus kompresi uap yaitu seperti :
kompresor, kondensor, evaporator, dan pipa kapiler.
a. Kompresor
Kompresor merupakan komponen utama yang berfungsi untuk menaikkan
tekanan, selain itu kompresor juga berfungsi memompa refrigeran keseluruh
komponen mesin penyejuk. Kompresor memiliki 3 macam jenis yang biasa
digunakan dalam mesin penyejuk, yaitu kompresor sentrifugal, kompresor rotary,
dan kompresor bertorak. Dari ketiga kompresor dapat dibagi menjadi 3 kategori
yaitu:
1. Kompresor jenis terbuka ( Open type compressor )
Kompresor jenis terbuka ini terpisah dari sumber tenaga penggeraknya.
Kompresor pada umumnya menggunakan tenaga penggerak motor listrik. Cara
kerja kompresor terbuka yaitu, salah satu ujung poros dari kompresor yang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
menonjol keluar dipasangkan sebuah puli. Puli pada kompresor berfungsi sebagai
roda gaya yang digunakan sebagai daun kipas untuk mendinginkan kondesor dan
kompresor sendiri. Karena ujung poros keluar dari rumah kompresor, maka harus
diberi pelapis agar refrigeran tidak bocor keluar.
Keuntungan kompresor jenis terbuka:
1. Putaran kompresor dapat disesuaikan dengan mengganti diameter puli.
2. Ketinggian minyak pelumas dapat diketahui dengan mudah.
3. Jika terjadi kerusakan dapat dengan mudah diketahui dan melakukan
penggantian komponen.
Kerugian kompresor jenis terbuka:
1. Harganya lebih mahal.
2. Bentuk kompresor besar dan berat.
3. Memerlukan ruang yang besar.
2. Kompresor jenis hermatik ( Hermatic type compressor )
Kompresor hermatik adalah kompresor yang banyak digunakan untuk mesin
penyejuk seperti kulkas dan showcase. Berbeda dengan kompresor jenis terbuka,
kompresor jenis ini bergerak dengan menggunakan tenaga motor listrik dengan
komponen-komponen mekanik yang berada dalam satu wadah yang tertutup.
Posisi poros dari jenis kompresor ini bisa vertikal maupun horizontal. Seperti
digambarkan di Gambar 2.6.
Keuntungan kompresor hermatik:
1. Tidak banyak memakan tempat.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
2. Bentuk kompresor kecil dan harga relatif terjangkau.
3. Suara yang dihasilkan kompresor ini relatif kecil sehingga tingkat kebisingan
rendah.
4. Tidak memakai sil pada porosnya, sehingga jarang terjadi kebocoran.
Kerugian dari kompresor hermatik adalah:
1. Ketinggian minyak pelumas kompresor susah diketahui.
2. Kerusakan sudah diketahui sebelum rumah kompresor dibuka.
3. Digunakan pada mesin penyejuk yang berkapasitas kecil.
Gambar 2.6 Kompresor hermetik
(http://kangirie.blogspot.com)
3. Kompresor jenis semi hermatik ( Semi hermatic type compressor )
Kompresor jenis ini memiliki motor penggerak dan kompresornya yang
berada dalam satu rumahan, akan tetapi motor penggerak terpisah dari kompresor.
Kompresor dapat bergerak karena adanya poros penghubung antara motor
penggerak dengan kompresor. Gambar 2.7 menunjukkan kompresor semi
hermatik
Keuntungan dari kompresor semi hermetic:
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
1. bentuk yang ringkas.
2. mudah dalam perbaikan jika kompresor atau motornya rusak.
Gambar 2.7 Kompresor semi hermetik
(https://www.indotrading.com)
b. Kondensor
Kondensor adalah komponen pendukung dalam siklus kompresi uap yang
berfungsi sebagai alat penukaran kalor. Refrigeran yang awalnya berbentuk gas
akan didinginkan dengan kondensor dan akan berubah fase menjadi cair.
Penempatan kondensor biasanya ditempatkan diantara kompresor dan pipa
kapiler. Hal ini bertujuan agar proses pelepasan kalor bias menjadi lebih cepat,
pipa pada kondensor dibuat berliku dengan tujuan refrigeran dapat mengalir di
kondensor dalam waktu yang lama dan pertukaran kalor pun dapat dilakukan
dengan maksimal,. Bila kondensor kotor harus segera dibersihkan kotoran tersebut
akan mempengaruhi proses pelepasan kalor.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
Berdasarkan cara pendinginannya kondensor dibagi menjadi tiga yaitu:
1. Kondensor menggunakan penyejuk udara
Kondensor bekerja dengan bantuan hembusan udara kondensor ini memiliki
diameter pipa dengan ukuran luar 6mm-18mm, biasanya kondensor ini memiliki
tambahan sirip di seluruh bagian kondendor, sirip yang terdapat pada kondensor
ini bersentuhan langsung dengan pipa kondensor, sehingga pelepasan kalor dan
pendinginan dapat lebih maksimal. Gambar 2.8 menunjukkan kondensor
Keuntungan:
1. Pendinginan hanya memerlukan udara yang cukup.
2. Perawatan sangat mudah.
Kerugian:
1. Pemasangan kondensor hanya bisa digunakan pada kulkas dan freezer untuk
rumah tangga.
2. Tekanan yang di timbulkan tinggi jika dibandingkan deangan kondensor
pendinginan air, akibatnya kerja kompresor akan memerlukan daya yang besar
hal ini berdampak tekanan akan naik serta temperatur kerjanya.
Gambar 2.8 Air cooler
(http://linasundaritermodinamika.blogspot.co.id)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
2. Kondensor menggunakan pendingin air
Kondensor ini menggunakan media pendingin berupa air. Pendinginan
menggunakan air karena air memiliki kemampuan untuk memindahkan kalor yang
lebih baik jika di bandingkan dengan udara. Kondensor jenis ini memiliki koil
pipa pendingin yang terbuat dari tembaga. Gambar 2.9 menunjukkan water
cooler.
Keuntungan:
1. Bentuknya yang sederhana.
2. Pemasangan yang mudah.
3. Pembuatan pipa pendingin sangat mudah.
Kerugian:
1. Susahnya perawatan jika terjadi korosi dan kerusakan pada pipa.
2. Pembersihan pipa harus menggunakan detergen.
3. Susah dalam penggantian pipa.
Gambar 2.9 Water cooler
(http://4.bp.blogspot.com/)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
3. Kondensor pendingin campuran air dan udara
Kompresor ini bekerja dengan kombinasi kompresor air dengan kompresor
udara, air dan udara merupakan media pendinginannya. Gambar 2.10
menunjukkan cara kerja evaporative cooler.
Keuntungan:
1. Kinerja kompresor menjadi ringan
2. Tekanan kondensasi dapat dipertahankan supaya tidak terlalu tinggi.
Kerugian:
1. Memakan tempat yang luas.
2. Biaya yang mahal.
Gambar 2.10 Evaporative cooler
(http://frandhoni.blogspot.co.id/)
Mesin penyejuk udara lokal yang dirancang menggunakan kondensor
berbentuk 12U berjenis pipa dengan tambahan besi penguat. Gambar 2.11
menunjukkan kondensor 12U.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
Gambar 2.11 Kondensor 12 U
c. Pipa Kapiler
Pipa kapiler adalah sebuah pipa tembaga dengan diameter yang kecil yang
digunakan mesin penyejuk baik itu kulkas, ac, freezer, showcase, dll (Gambar
2.12). Pipa kapiler berfungsi sebagai alat menurunkan tekanan bahan pendingin
cair yang mengalir di dalam pipa tersebut yang berasal dari pipa-pipa kondensor
dan melewati proses penyaringan di filter setelah itu baru menuju pipa kapiler.
Pipa kapiler yang berada di pasaran mempunyai diameter 0,026 hingga 0.080
inch, namun yang digunakan pada mesin pendingin berdiameter berkisar antara
0,026 atau 0,031 inch. Pipa kapiler yang digunakan showcase yang dirancang
berukuran 0,031 inch.
Gambar 2.12 Pipa kapiler
(https://panduanrefrigerasi.blogspot.co.id)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
d. Evaporator
Evaporator adalah suatu alat dimana bahan pendingin menguap dari cair
menjadi gas. Melalui perpindahan panas dari dinding-dindingnya, evaporator
mengambil panas dari ruangan di sekitarnya ke dalam sistem, panas tersebut lalu
dibawa ke kompresor dan dikeluarkan lagi oleh kondensor. Evaporator dibuat dari
bahan logam anti karat, yaitu tembaga dan almunium. Ada beberapa macam
evaporator sesuai dengan keadaan refrigeran di dalamnya. Gambar 2.13
menunjukkan evaporator.
1. Evaporator kering (dry expantion evaporator)
Keadaan dimana cairan refrigeran yang diekspansikan melalui katup ekspansi
pada saat masuk evaporator sudah dalam campuran air dan uap, sehingga pada
saat keluar dari evaporator menjadi uap kering
Keuntungan dari evaporator kering:
1. Tidak memerlukan banyak refrigeran dalam jumlah besar.
2. Jumlah minyak pelumas yang tertinggal di dalam evaporator sangat kecil.
Kerugian dari evaporator kering:
1. Perpindahan kalor yang terjadi tidak begitu besar dibandingkan dengan
evaporator basah.
2. Laju perpindahan kalor dalam evaporator lebih rendah dibandingkan
dengan evaporator setengah basah.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
Gambar 2.13 Evaporator kering
(http://linasundaritermodinamika.blogspot.co.id)
1. Evaporator setengah basah
Keadaan dimana evaporator berada pada kondisi refrigeran diantara jenis
evaporator jenis kering dan evaporator jenis basah, namun selalu terdapat
refrigeran cair dalam pipa penguapannya. Keuntungan dan kerugian dari
evaporator jenis setengah basah adalah laju perpindahan kalor jenis setengah
basah lebih tinggi dari evaporator kering, tetapi laju perpindahan kalor lebih
rendah dari evaporator jenis basah. Gambar 2.14 menunjukkan
2. Evaporator basah (flooded evaporator)
Dalam evaporator jenis basah sebagian jenis evaporator terisi oleh cairan
refrigeran dan proses penguapannya terjadi seperti pada ketel uap. Pada
evaporator basah terdapat sebuah akumulator untuk menampung refrigeran cair
dan gas. Dari akumulator tersebut bahan pendingin cair mengalir ke evaporator
dan menguap di dalamnya. Sisa refrigeran yang tidak sempat menguap di
evaporator kembali kedalam akumulator. Di dalam akumulator refrigeran cair
berada di bawah tabung sedangkan yang berupa gas berada di atas tabung.
Keuntungan dari evaporator basah adalah laju perpindahan kalor jenis basah lebih
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
tinggi dari pada evaporator kering dan evaporator jenis setengah basah. Gambar
2.14 menunjukkan evaporator basah.
Gambar 2.14 Evaporator basah
(http://www.bppp-tegal.com)
3. Evaporator Plat
Ada beberapa macam evaporator berdasarkan bentuk yang banyak digunakan
pada mesin penyejuk adalah jenis pipa dengan plat datar atau plate, pipa-pipa, dan
pipa dengan sirip-sirip. Evaporator yang digunakan pada showcase dirancang
adalah evaporator jenis kering dengan pipa plat datar. Gambar 2.15 menunjukkan
evaporator plat.
Gambar 2.15 Evaporator plat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
2.1.5 Komponen Pendukung Mesin Penyejuk Siklus Kompresi Uap
Selain komponen utama, mesin penyejuk juga memiliki beberapa komponen
pendukung lain yang berfungsi untuk membantu kerja dari mesin penyejuk, yaitu:
thermostat, filter, bahan pendingin dan fan.
a. Thermostat
Thermostat adalah sebuah alat mesin penyejuk yang berfungsi untuk
mencegah pembekuan/frosting dan agar temperatur dalam ruangan dapat disetel
sesuai dengan suhu yang diinginkan. Prinsip kerja thermostat adalah jika ruang
dalam mesin penyejuk mencapai suhu tertentu (dalam evaporator sudah mencapai
suhu yang ditentukan) maka terputuslah aliran listrik menuju kompersor dan
kompresor akan berhenti bekerja untuk sementara hingga suhu ruang pendingin
atau evaporator naik mencapai suhu tertentu. Gambar 2.16 menunjukkan
thermostat.
Gambar 2.16 Thermostat
(http://www.priceza.co.id)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
b. Filter
Filter adalah alat yang mempunyai fungsi menyaring kotoran–kotoran yang
berbentuk padat yang terbawa refrigeran. Filter dipasang pada daerah bertekanan
tinggi pada ujung pipa kondensor yang menuju pipa kapiler dengan tujuan jika
ada kotoran atau ada udara yang terjebak dalam siklus tersebut akan tersaring
terlebih dahulu agar pipa kapiler tidak tersumbat. Gambar 2.17 menunjukkan
contoh-contoh filter.
Gambar 2.17 Filter
c. Bahan Pendingin atau Refrigeran
Bahan pendingin atau refrigeran adalah suatu zat yang mudah dirubah
bentuknya dari gas menjadi cair atau sebaliknya, dipakai untuk mengambil panas
dari evaporator dan membuangnya di kondensor. Refrigeran yang sering
digunakan dalam mesin penyejuk yaitu R134a. gambar 2.18 menunjukkan
refrigerant.
Keuntungan menggunakan refrigeran R134a, yaitu:
1. Tidak berbau dan beracun.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
2. Tidak mudah terbakar.
3. Tidak menyebabkan logam korosi.
4. Tidak mengandung CFC (Chloro fluoro carbon) sehingga ramah lingkungan,
karena tidak merusak ozon.
Gambar 2.18 Refrigeran R134a
(https://www.indiamart.com)
d. Fan
Fan atau kipas angin berfungsi untuk menghisap atau mendorong udara
menuju ruang pendingin. Dengan adanya kipas angin maka makanan atau
minuman yang ada diruang showcase lebih cepat dingin.
Gambar 2.19 Fan/kipas angin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
2.2 Tinjauan Pustaka
Kemas (2014), melakukan penelitian tentang Pengaruh Media Pendingin Air
Pada Kondensor Terhadap Kemampuan Kerja Mesin Penyejuk. Metode yang
digunakan dilakukan secara eksperimen dengan membuat dan menguji alat mesin
penyejuk secara langsung. Pengujian dilakukan dengan mendinginkan kondensor
menggunakan pendingin air dan udara, dengan variasi beban pendingin ruangan:
450W, 600W, 750W dan variasi debit aliran air di kondensor: 0,06 l/s, 0,075 l/s
dan 0,09 l/s. Dari hasil yang didapat dari penelitian ini yaitu COP (Coefficient Of
Performance) yang tertinggi yaitu 15,43 terjadi pada pendingin air dengan beban
450 watt pada debit 0,09 l/s, sedangkan dengan pendingin udara COP 6,44 pada
beban 450W. Temperatur air tertinggi sebesar 38°C terjadi pada debit 0,06 l/s dan
pada beban pendingin 750 watt.
Anwar (2010), melakukan penelitian mengenai efek beban pendingin
terhadap kinerja sistem mesin penyejuk meliputi kapasitas refrigerasi, koefisien
prestasi dan waktu pendinginan. Metode yang digunakan adalah metode
eksperimental dengan variasi beban pendingin yang diperoleh dengan
menempatkan bola lampu 60, 100, 200, 300 dan 400 watt di dalam ruang
pendingin Hubungan antara beban pendingin dengan COP sistem membentuk
kurva parabolik, di mana posisi COP terbesar terdapat pada beban 200 watt
sebesar 2,64 dan kenaikan kapasitas refrigerasi dan daya kompresor terjadi seiring
dengan penambahan beban pendingin.
Helmi (2010), melakukan penelitian tentang perbandingan COP pada
refrigerator rengan refrigeran CFC R12 dan HC R134a untuk diameter pipa
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
kapiler yang berbeda. Metode yang digunakan dengan mengganti refrigeran CFC
R12 ke HC R134a pada refrigerator satu pintu dan mengganti ukuran panjang pipa
kapiler dengan ukuran 1,75m, 2,00m, 2,25m untuk mengetahui mana yang lebih
baik dan efisien dari kedua refrigeran CFC R12 ke HC R134a, serta manakah
yang menghasilkan suhu dingin dan COP tertinggi. Dari hasil yang didapat bahwa
COP tertinggi 4,06 untuk refrigeran HC R134a dan suhu evaporator terendah -16
untuk refrigeran HC R134a pada pipa yang berukuran panjang 2,25 m.
Ridwan (2005), melakukan penelitian untuk mengetahui perbandingan unjuk
kerja atau Coefficient Of Performance (COP) refrigeran 12 (R-12) terhadap
refrigeran 134a (R-134a) pada suatu refrigerator 75 W. Metode yang dilakukan
beban pendinginan berupa air dimasukkan dalam refrigerator dengan variasi
volume 100 ml, 200 ml, dan 300 ml pada temperatur 28oC. Penurunan temperatur
air dicatat setiap 5 menit hingga temperatur air mencapai 0oC. Hasil yang didapat
menunjukkan bahwa semakin rendah temperatur refrigeran masuk kompressor
dan semakin kecil kapasitas pendinginannya. Kerja kompressor semakin kecil.
Dari pengolahan data menunjukkan bahwa pada masing-masing variasi beban
pendingin COP untuk R-134a lebih tinggi dibanding COP R-12. Nilai COP
tertinggi didapat pada beban pendinginan 100 ml baik untuk R-134a maupun R-
12.
Suma (2013), melakukan penelitian untuk mengetahui pengaruh tekanan kerja
kompresor terhadap efek pendingin atau pencapaian temperatur pendinginan dan
waktu pencapaian temperatur pendingin, serta mendapatkan besar tekanan
kompresor yang memberikan nilai koefisien performansi (COP) yang optimum
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
menggunakan metoda eksperimen. Variasi tekanan kompresor ditinjau terhadap
kinerja mesin refrigerasi dan suhu refrigerasi yang keluar dari kondensor. Hasil
penelitian menunjukan bahwa semakin besar tekanan suction kompresor maka
semakin besar efek refrigerasi yang terjadi dan waktu yang dibutuhkan untuk
mencapai temperatur pendinginan rata-rata sama untuk masing-masing tekanan
yang menghasilkan tekanan suction 1,4 bar menghasilkan COP 4,15.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
BAB III
PEMBUATAN ALAT
3.1 Persiapan Komponen Utama Mesin Penyejuk Udara Lokal.
Komponen-komponen utama yang digunakan pada pembuatan mesin penyejuk
udara sederhana dalam penelitian ini meliputi : kompresor, kondensor, pipa kapiler,
evaporator, filter dan refrigeran.
a. Kompresor
Kompresor adalah sebuah penggerak yang memiliki fungsi yaitu untuk
menaikkan tekanan dengan cara memompa refrigeran sehingga akan membuat
tekanan atau kompresi pada kompresor. Refrigeran akan dipompa ke seluruh bagian
komponen mesin kompresi uap. Gambar 3.1 menunjukkan,
Gambar 3.1 Kompresor hermetik jenis torak
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
Spesifikasi kompresor :
Jenis kompresor : Kompresor hermetik jenis torak
Seri kompresor : SMHD16525
Voltase : 220-240V
Daya kompresor : 1/5 HP
b. Kondensor
Kondensor adalah sebuah alat yang memiliki fungsi sebagai pelepas kalor yang
dihasilkan oleh refrigeran. Kalor tersebut akan dilepas menuju udara luar sehingga
refrigeran berubah bentuk dari bentuk gas berubah menjadi cair. Penelitian yang
dilakukan pada mesin penyejuk udara sederhana ini menggunakan jenis kondensor
12U berbentuk pipa dengan jari-jari penguat seperti ditunjukkan di Gambar 3.2.
Gambar 3.2 Kondensor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
Spesifikasi kondensor :
Jumlah sirip : 66 buah
Diameter sirip : 1,2 mm
Bahan sirip : baja
Diameter pipa : 4,8 mm
Bahan pipa : besi
Panjang kondensor 12U : 92,5 cm
c. Pipa Kapiler
Pipa kapiler adalah alat yang memiliki fungsi sebagai penurun tekanan pada
refrigeran cair yang berasal dari kondensor dan disalurkan menuju evaporator. Pada
penelitan ini digunakan pipa kapiler berbahan tembaga dengan panjang 1m dan
diameter pipa 0,028 inch. Gambar 3.3 menunjukkan pipa kapiler yang digunakan.
Gambar 3.3 Pipa kapiler
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
d. Evaporator
Evaporator adalah sebuah alat yang memiliki fungsi sebagai penyerap kalor di
dalam ruangan mesin penyejuk udara, penyerapan kalor menyebabkan refrigeran
berubah fase dari fase cair berubah menjadi gas. Pada peneitian ini digunakan
evaporator jenis kering dengan pipa bersirip. Seperti ditunjukkan di Gambar 3.4
menunjukkan evaporator dalam ruang pendingin.
Gambar 3.4 Evaporator
Spesifikasi evaporator :
Bahan plat evaporator : alumunium
Bahan pipa evaporator : tembaga
Panjang evaporator : 355 cm
Lebar evaporator : 25 cm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
e. Filter
Filter adalah sebuah alat yang memiliki fungsi sebagai penyaring kotoran yang
berbentuk padat yang terbawa oleh refrigeran, pemasangan filter bertujuan agar
kotoran dapat tersaring dan tidak menyumbat pipa kapiler. Gambar 3.5 menunjukkan
contoh-contoh filter.
Gambar 3.5 Filter
(http://sekawan-servis-pendingin.blogspot.co.id)
f. Refrigeran
Refrigeran adalah suatu zat yang dengan mudah dirubah bentuknya dari gas
menjadi cair atau sebaliknya, refrigeran biasa digunakan untuk mengambil panas dari
evaporator dan dibuang pada kondensor. Pada penelitian ini refrigeran yang
digunakan R134a. seperti ditunjukkan di Gambar 3.6.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
Gambar 3.6 Tabung berisi refrigeran R134a
(https://www.indiamart.com)
3.2 Peralatan Pendukung Pembuatan Mesin Penyejuk Udara Lokal
Dalam pembuaran mesin penyejuk udara sederhana memerlukan beberapa
peralatan pendukung sebagai berikut:
a. Pemotong Pipa (Tube Cutter)
Tube cutter adalah alat yang diunakan untuk memotong pipa tembaga hasil
pemotongan dengan tube cutter rapi dan tidak membuat pipa rusak atau bengkok.
Pemotongan dengan tube cutter memudahkan dalam proses pengelasan. Seperti yang
ditunjukkan di Gambar 3.7.
Gambar 3.7 Pemotong pipa (tube cutter)
(https://www.indotrading.com)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
b. Pelebar Pipa (Tube Expander)
Tube expander adalah alat yang berfungsi untuk membesarkan diameter pada
ujung pipa tembaga. Pelebaran bertujuan agar pipa tembaga dengan mudah
disambungkan pada pipa tembaga yang lainnya. Gambar 3.8 menunjukkan alat
pelebar pipa.
Gambar 3.8 Pelebar pipa (tube expander)
(http://www.klikglodok.com)
c. Manifold Gauge
Manifold gauge adalah alat untuk mengukur tekanan pada refrigeran. Manifold
gauge mengukur tekanan pada saat mesin beroperasi maupun tidak beroperasi.
Manifold gauge biru mengukur tekanan evaporator atau tekanan hisap pada
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
kompresor, sedangkan manifold gauge merah mengukur tekanan keluaran pada
kompresor. Gambar 3.9 menunjukkan manifold gauge.
Gambar 3.9 Manifold gauge
d. Thermostat
Thermostat adalah alat pendukung dalam mesin pendingin yang mempunyai
fungsi sebagai pencegah terjadinya pembekuan/frosting dan sebagai pengatur
temperatur dalam ruangan agar dapat disetel sesuai kebutuhan. Gambar 3.10
menunjukkan contoh thermostat.
Gambar 3.10 Thermostat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
e. Kipas (fan)
Kipas (fan) memiliki fungsi untuk menghisap udara dan udara akan dihembuskan
ke evaporator. Udara yang bersentuhan dengan evaporator akan berubah menjadi
dingin dan selanjutnya udara dikeluarkan pada lobang pembuangan. Pada penelitian
ini peneliti menggunakan exhaust fan berdaya 35 watt. Gambar 3.11 menunjukkan
contoh kipas yang digunakan.
Gambar 3.11 Kipas (fan)
f. Alat dan Bahan Las
Alat dan bahan las berfungsi untuk memanaskan pipa tembaga, yang nantinya
pipa tembaga tersebut bisa disambung atau dilepaskan dan juga dapat menambal pipa
tembaga jika terjadi kebocoran. Bahan yang digunakan untuk menyambungkan pipa
tembaga adalah bahan kuningan dan borak.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
g. Pompa Vakum
Pompa vakum digunakan untuk menyedot refrigeran dari dalam komponen
sistem pendinginan. Gas udara dan uap air yang tidak terkondensasi akan di
hilangkan. Dengan hilangnya udara dan uap air maka laju aliran refrigerasi nantinya
akan ringan dan juga umur filter akan bertambah panjang karena tidak ada uap air
yang terjebak di filter. Gambar 3.13 menunjukkan.
Gambar 3.13 Pompa vakum
(https://indonesian.alibaba.com)
h. Plat besi siku
Plat siku digunakan sebagai kerangka utama dalam pembuatan mesin penyejuk
udara lokal. Gambar 3.14 menggunakan,
Gambar 3.14 Plat besi siku
(http://www.dimensiharga.com)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
i. Acrylic
Bahan acrylic digunakan sebagai dinding pelinding dari evaporator. inding
acrylic dibuat dengan bentuk segi empat dengan tiga lobang yaitu satu lobang
masuknya angin dan dua lobang pembuangan angin. Gambar 3.15 menunjukkan
Gambar 3.15 Acrylic
(https://supremeplastics.com)
j. Styrofoam
Bahan styrofoam digunakan sebagai pelapis dari acrylic, tujuan pemasangan
styrofoam adalah untuk mencegah kalor berlebih masik ke dalam ruangan evaporator,
dan juga agar proses pendinginan terjadi semakin cepat. Gambar 3.16 menunjukkan,
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
Gambar 3.16 Styrofoam
(https://www.panelsystems.co.uk)
3.3 Pembuatan Mesin Penyejuk Udara Lokal
Langkah yang harus dilakukan dalam pembuatan mesin penyejuk udara
sederhana yaitu:
a. Mempersiapkan komponen utama mesin kompresi uap yaitu: kompresor,
kondensor, pipa kapiler, evaporator, filter, refrigeran R134a. Alat pendukung
dalam sistem kompresi uap juga harus tersedia separti manifold gauge, alat
pemotong pipa, pompa vakum, alat las dan alat-alat lainnya yang dipergunakan
dalam pembuatan mesin penyejuk udara.
b. Membuat kerangka mwsin penyejuk udara, proses ini membutuhkan gerinda
potong untuk memotong palat besi, plat siku, mur dan baut sebagai alat untuk
menyambungkan plat besi satu dengan yang lainnya.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
c. Kompresor diletakan pada bagian bawah kerangka. Penyambungan kompresor
dengan kondensor dilakukan dengan proses pengelasan, pemasangan manifold
gauge ditempatkan pada kedua komponen tersebut.
d. Kondensor diletakan pada bagian samping kiri mesin, pada pipa masukan
kompresor disambungkan dengan filter kemudian pipa kapiler, penyambungan
dilakukan dengan cara dilas.
e. Evaporator dipasang pada bagian dalam kerangka, dan dihubungkan dengan
keluaran pada pipa kapiler dengan di las, dilanjutkan dengan pengelasan pada
pipa tembaga keluaran dari evaporator ke pipa tembaga masukan kompresor.
f. Pemvakuman dilakukan dengan menggunakan pompa vakum. Fungsi
pemvakuman ini adalah untuk mengeluarkan udara yang masih terjebak dalam
komponen mesin kompresi uap. Proses ini dilakukan agar proses pendinginan
nantinya dapat bekerja dengan maksimal.
g. Perancangan mesin penyejuk udara ini menggunakan refrigeran R134a.
Refrigeran diperlukan sebagai fluida kerja dari mesin pendingin. Pengisian
refrigeran harus sesuai dengan kinerja dari mesin tersebut agar mesin dapat
bekerja secara maksimal.
h. Pemasangan kipas pada dinding ruangan evaporator berfungsi untuk menghisap
udara luar dan dihembuskan ke evaporator. Saat udara terkena evaporator maka
suhu udara akan mengalami penurunan dan selanjutnya udara dingin dikeluarkan
dari ruangan evaporator melalui lobang keluaran.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
i. Saklar on/off pada mesin kompresi uap berfungsi untuk menyalakan dan
mematikan mesin. Pada kipas tak lupa diberi saklar berfungsi untuk menyalakan
dan mematikan kipas.
j. Pemasangan thermostat sebagai alat pendukung pada mesin penyejuk udara
sederhana berfungsi sebagai pengatur suhu. Thermostat berfungsi sebagai
pemutus aliran listrik pada kompresor, ketika suhu yang diinginkan pada
evaporator telah tercapai maka dengan otomatis kompresor akan berhenti dan
menyala kembali pada suhu tertentu.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
BAB IV
METODOLOGI PENELITIAN
4.1 Objek Penelitian
Objek yang diteliti adalah mesin penyejuk udara lokal dengan siklus kompresi
uap. Mesin yang dirancang menggunakan komponen standar yang tersedia di pasaran.
Mesin penyejuk udara memiliki ukuran: panjang 67cm x lebar 46,5cm x tinggi
117cm. Mesin pendingin udara lokal yang dibuat menggunakan daya kompresor 1/5
PK. Gambar 4.1 menyajikan skematik mesin penyejuk udara lokal yang di gunakan
sebagai objek penelitian.
Gambar 4.1 Mesin penyejuk udara lokal
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
4.2 Alat Bantu Penelitian
Penelitian mesin penyejuk ruangan lokal memerlukan alat bantu pengukur yang
digunakan untuk menampilkan dan mengambil data selama penelitian berlangsung :
a. Termokopel dan penampil suhu digital
Termokopel digunakan untuk merubah perbedaan suhu pada benda menjadi
tegangan listrik melalui sensor suhu. Penampil suhu digital dugunakan untuk
menampilkan suhu benda yang diukur. Termokopel dan penampil suhu digital
disajikan pada Gambar 4.2.
Gambar 4.2 Termokopel dan Penampil Suhu Digital
(http://www.jakartainstrument.com)
b. Stopwatch
Stopwatch digunakan untuk mengetahui batas waktu dalam pengambilan data
saat pengujian mesin penyejuk udara lokal berlangsung, Gambar 4.3.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
Gambar 4.3 Stopwatch
(https://www.amazon.com)
c. Termometer bola basah dan bola kering
Termometer bola basah dan bola kering berfungsi untuk menampilkan dan
mengukur suhu udara sebelum memasuki kondensor. Gambar 4.4 menunjukkan
thermometer bola basah dan bola kering
Gambar 4.4 Termometer Bola Basah dan Bola Kering
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
d. Ice pack
Ice pack berfungsi sebagai variasi dan alat bantu pendinginan dalam mesin
penyejuk udara lokal, Ice pack yang digunakan tipe: C1-420G memiliki panjang
25cm, lebar 14cm dan tinggi 1,5cm. Ice pack terbuat dari campuran beberapa jenis
mineral yang bersifat menyerap dingin (refrigerant absorbent). Ice pack dapat
menyerap suhu dari dalam freezer hingga -18 C dan menyimpannya dalam waktu
yang cukup lama. Friz Jel merupakan bahan ice pack, Gambar 4.5 menunjukkan ice
pack yang digunakan.
Gambar 4.5 Ice pack
(https://www.momoshop.com. )
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
baik
4.3 Alur Penelitian
Gambar 4.6 menunjukan diagram alur pembuatan dan penelitian mesin penyejuk
udara lokal.
Gambar 4.6 Skema alur pembuatan dan penelitian mesin penyejuk udara lokal
Ya
Tidak
baik
Perancangan mesin penyejuk udara
Mulai
Berlanjut ?
Proses perakitan mesin penyejuk udara
Variasi 1 s.d 3
Persiapan alat dan bahan
Uji coba, mesin
baik ?
Pelaksanaan penelitian
Pengolahan data, analisi data,
Pembahasan, kesimpulan dan
saran
selesai
Tidak
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
4.4 Variasi Penelitian
Pengujian mesin penyejuk ruangan ini dilakukan dengan beberapa variasi. Suhu
udara yang dihasilkan dicatat dalam setiap variasinya. Pengambilan data-data yang
lain juga diperlukan untuk menggambarkan diagram P-h dan proses siklus udara pada
diagram psychrometric chart. Tabel 4.1 menunjukkan variasi penelitian.
Tabel 4.1 Variasi penelitian
Variasi Kondisi Mesin Menyala
1 Tanpa menggunakan ice pack
2 Menggunakan 10 ice pack
3 Menggunakan 20 ice pack
4.5 Cara Pengambilan Data
Pengambilan data dilakukan dengan proses sebagai berikut :
a. Persiapan termokopel, termometer bola basah dan bola kering, dan kanel rol.
b. Persiapan pemasangan termokopel ke penampil suhu digital, peletakan
termometer bola basah dan bola kering di atas mesin, dan mengkoneksikan mesin
ke tegangan listrik.
c. Menghidupkan mesin penyejuk udara dan mulai pengambilan data.
Data yang di catat dalam proses pengujian:
Pevap : Tekanan refrigeran masuk kompresor.
Pkond : Tekanan refrigeran keluar kompresor.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
Tw : Temperatur bola basah.
Tdb : Temperatur bola kering.
T5 : Temperatur suhu udara yang di hembuskan kipas dari ruang evaporator.
Tabel 4.2 Tabel pencatatan hasil pengujian alat.
Waktu
(menit)
Pevap
(Psi g)
Pkond
(Psi g)
T5
(oC)
Twb
(oC)
Tdb
(oC)
10
20
30
40
50
60
70
80
…
4.6 Cara Mengolah Data
Pengolahan data dan pembahasan dilakukan selama penelitian berlangsung :
a. Data yang diperoleh pada mesin penyejuk udara lokal selanjutnya dimasukan
pada Tabel 4.2.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
b. Menggambarkan hasil proses siklus kompresi uap pada p-h diagram.
c. Dari hasil gambar pada p-h diagram maka data yang diperoleh adalah nilai
entalpi (h1, h2, h3, dan h4), suhu kondensor (Tc), dan suhu evaporator (Te).
d. Setelah nilai entalpi diketahui langkah berikutnya adalah menghitung kerja
kompresor (Win), energi kalor yang diserap evaporator (Qin), energi kalor yang
dilepaskan oleh kondensor (Qout), COPaktual dan COPideal , efisiensi (η) dari mesin
penyejuk udara lokal. Perhitungan data dilakukan dengan menggunakan
perhitungan pada Persamaan (2.1) kerja kompresor persatuan massa refrigeran,
Persamaan (2.2) banyaknya energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa
refrigeran, Persamaan (2.3) kalor yang diserap evaporator persatuan massa
refrigeran, Persamaan (2.4) menghitung (COPaktual), Persamaan (2.5) menghitung
(COPideal), dan Persamaan (2.6) menghitung efisiensi mesin penyejuk udara
lokal.
e. Hasil dari perhitungan selanjutnya digambarkan dalam bentuk grafik terhadap
waktu, hal ini bertujuan agar hasil dari penggambaran grafik dapat dibahas
dengan mempertimbangkan dari hasil-hasil sebelumnya dan akan mengacu pada
tujuan penelitian sehingga dapat mempermudah dalam langkah pembuatan
pembahasan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
4.8 Cara Mendapatkan Kesimpulan dan Saran
Kesimpulan diperoleh dari pembahasan, hasil-hasil data yang diperoleh mengacu
selama penelitian sedang berlangsung. Kesimpulan adalah intisari dari pembahasan
dan kesimpulan harus dapat menjawab dari tujuan penelitian. Saran bertujuan untuk
memberikan pendapat dari hasil-hasil penelitian sebelumnya, sehingga dalam
penelituan selanjutnya dapat dilakukan dengan lebih baik.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
BAB V
HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN, DAN PEMBAHASAN
5.1 Hasil Penelitian
Hasil dari penelitian pada mesin penyejuk udara lokal dengan menggunakan
siklus kompresi uap dengan variasi tanpa menggunakan ice pack, menggunakan
10 ice pack, menggunakan 20 ice pack yang meliputi: suhu udara lingkungan
sekitar (Tdb), (Twb), suhu udara mesin penyejuk udara yang dihasilkan (T5),
tekanan refrigeran masuk kompresor (Pevap), tekanan refrigeran keluar kompresor
(Pkond). Disajikan pada Tabel 5.1 sampai Tabel 5.3.
Tabel 5.1 Hasil data dari percobaan tanpa menggunakan ice pack.
Waktu Pevap Pkond Tdb Twb T5
(menit) (Psi g) (Psi g) (oC) (oC) (oC)
10 12 245 24 23 18,5
20 12 245 24 23 19
30 12 245 24 23 19,3
40 12 245 24 23 19,7
50 12 245 24 23 20
60 12 245 24 23,5 20,2
70 12 245 24 23,5 20,5
80 12 245 24 23,5 20,9
90 12 245 25 24 21,1
100 12 245 25 24 21,5
110 12 245 25 24 21,6
120 12 245 25 24 21,7
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
Waktu Pevap Pkond Tdb Twb T5
(menit) (Psi g) (Psi g) (oC) (oC) (oC)
130 12 245 25,5 24 21,4
140 12 245 25,5 24,5 21,8
150 12 245 25,5 24,5 21,9
160 12 245 25,5 24,5 21,9
170 12 245 25,5 24,5 22
180 12 245 25,5 24,5 22
Tabel 5.2 Hasil data dari percobaan dengan menggunakan 10 ice pack.
Waktu
(menit)
Pevap
(Psi g)
Pkond
(Psi g)
Tdb
(oC)
Twb
(oC)
T5
(oC)
10 12 220 24 22 14,2
20 12 220 24 22 14,8
30 12 220 24 22 15,1
40 12 220 24 22 15,3
50 12 220 24,5 22 15,6
60 12 220 24,5 22 16
70 12 220 24,5 22 16,4
80 12 220 24,5 22 16,6
90 12 220 25 22,5 17,1
100 12 220 25 22,5 17,3
110 12 220 25 22,5 17,5
120 12 220 25 22,5 17,8
130 12 220 25 22,5 18
140 12 220 25 22,5 18,1
150 12 220 25 22,5 18,4
160 12 220 25 23 18,7
170 12 220 25,5 23 19
180 12 220 25,5 23 19,3
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
Waktu Pevap Pkond Tdb Twb T5
(menit) (Psi g) (Psi g) (oC) (oC) (oC)
190 12 220 25,5 23 19,5
200 12 220 25,5 23 19,8
210 12 220 25,5 23,5 20
220 12 220 25,5 23,5 20,2
230 12 220 25,5 23,5 20,5
240 12 220 25,5 23,5 20,7
250 12 220 26 23,5 21
260 12 220 26 23,5 21,4
270 12 220 26 24 21,6
280 12 220 26 24 21,8
290 12 220 26 24 22
300 12 220 26 24 22
Tabel 5.3 Hasil data dari percobaan dengan menggunakan 20 ice pack.
Waktu Pevap Pkond Tdb Twb T5
(menit) (Psi g) (Psi g) (oC) (oC) (oC)
10 12 230 24,5 22 9,3
20 12 230 24,5 22 9,6
30 12 230 24,5 22 10
40 12 230 24,5 22 10,5
50 12 230 24,5 22 10,8
60 12 230 24,5 22 11,3
70 12 230 24,5 22 11,9
80 12 230 24,5 22 12,3
90 12 230 24,5 22 12,8
100 12 230 25 22 13
110 12 230 25 22.5 13,4
120 12 230 25 22.5 13,9
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
Waktu Pevap Pkond Tdb Twb T5
(menit) (Psi g) (Psi g) (oC) (oC) (oC)
130 12 230 25 22,5 14,3
140 12 230 25 22,5 14,7
150 12 230 25 22,5 15
160 12 230 25 22,5 15,4
170 12 230 25 22,5 15,7
180 12 230 25 22,5 16
190 12 230 25 23 16,4
200 12 230 25 23 16,8
210 12 230 25 23 17,1
220 12 230 25 23 17,6
230 12 230 25,5 23 18
240 12 230 25,5 23 18,4
250 12 230 25,5 23 18,7
260 12 230 25,5 23 19
270 12 230 25,5 23 19,5
280 12 230 25,5 23 19,6
290 12 230 25,5 24 20,1
300 12 230 25,5 24 20,5
310 12 230 25,5 24 20,6
320 12 230 25,5 24 20,8
330 12 230 26 24 21
340 12 230 26 24 21,3
350 12 230 26 24 21,6
360 12 230 26 24 21,7
370 12 230 26 24 21,9
380 12 230 26 24 22
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
5.2 Pengolahan Data Hasil Penelitian
a. Perhitungan Siklus Kompresi Uap
Perhitungan yang dilakukan pada siklus kompresi uap dapat diselesaikajn
dengan menggunakan perhitungan pada P-h diagram dengan acuan menggunakan
data yang telah diperoleh selama penelitian. Pada P-h diagram data yang
digunakan meliputi tekanan kondensor dan tekanan evaporator, sedangkan pada
P-h diagram data didapat setelah melakukan penggambaran adalah suhu kerja
kondensor (Tkond), suhu kerja evaporator (Tevap), nilai entalpi refrigeran pada saat
keluar evaporator (h1), nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (h2),
nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor (h3), dan nilai entalpi refrigeran
pada saat masuk evaporator (h4).
Perhitungan yang dilakukan dalam pencarian suhu kerja kondensor (Tkond)
dan suhu kerja evaporator (Tevap) menggunakan data dari Pout dan Pin, data yang
diperoleh menggunakan satuan Psi, dan disajikan pada Tabel 5.6 sampai 5.6.
Sebelum hasil data digambarkan pada P-H diagram data Pout dan Pin dapat diubah
menjadi tekanan absolut dengan satuan bar, berikut cara konversi:
Pin = (12 + 14,7) x 0,0689476𝑏𝑎𝑟
𝑃𝑠𝑖
= 1,84 bar
Pout = (245 + 14,7) x 0,0689476𝑏𝑎𝑟
𝑃𝑠𝑖
= 17,9 bar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
Tabel 5.4 Hasil variasi 1 tanpa menggunakan ice pack yang telah dikonversikan
dari satuan Psi ke satuan bar.
No. Waktu Tekanan (Psi g) Tekanan (bar)
(menit) Pkond Pevap Pkond Pevap
1 40 245 12 17,9 1,84
2 80 245 12 17,9 1,84
3 120 245 12 17,9 1,84
4 160 245 12 17,9 1,84
5 180 245 12 17,9 1,84
Tabel 5.5 Hasil variasi 2 menggunakan 10 ice pack yang telah dikonversikan
dari satuan psi ke satuan bar.
No. Waktu Tekanan (Psi g) Tekanan (bar)
(menit) Pkond Pevap Pkond Pevap
1 60 220 12 16,18 1,84
2 120 220 12 16,18 1,84
3 180 220 12 16,18 1,84
4 240 220 12 16,18 1,84
5 300 220 12 16,18 1,84
Tabel 5.6 Hasil variasi 3 menggunakan 20 ice pack yang telah dikonversikan
dari satuan Psi ke satuan bar.
No. Waktu Tekanan (Psi g) Tekanan (bar)
(menit) Pkond Pevap Pkond Pevap
1 80 230 12 16,87 1,84
2 160 230 12 16,87 1,84
3 240 230 12 16,87 1,84
4 320 230 12 16,87 1,84
5 380 230 12 16,87 1,84
Setelah dilakukan konversi dari satuan Psi ke satuan bar, maka selanjutnya
adalah dengan membuat P-h diagram dan mencari data entalpi seperti: suhu kerja
pada kondensor (Tkond), suhu kerja pada evaporator (Tevap), nilai entalpi refrigeran
pada saat keluar evaporator (h1), nilai entalpi refrigeran pada saat masuk
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
kondensor (h2), nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor (h3), dan nilai
entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator (h4). Gambar 5.1 menunjukkan
grafik P-h diagram dengan variasi tanpa ice pack.
Gambar 5.1 P-h diagram dengan variasi tanpa ice pack menit ke 40
Dari gambar P-h diagram yang disajikan pada Gambar 5.1, dengan variasi
tanpa menggunakan ice pack yang diambil pada menit ke 100 diperoleh data suhu
kerja pada kondensor (Tkond), suhu kerja pada evaporator (Tevap), dan nilai-nilai
entalpi refrigeran yang terjadi pada siklus kompresi uap yaitu: nilai entalpi
refrigeran pada saat keluar evaporator (h1), nilai entalpi refrigeran pada saat
masuk kondensor (h2), nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor (h3), dan
nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator (h4). Tabel 5.7 sampai 5.12
menunjukkan nilai entalpi dan nilai suhu.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
Tabel 5.7 Nilai-nilai entalpi refrigeran siklus kompresi uap dengan variasi tanpa
menggunakan ice pack.
No. Waktu Entalpi (kJ/kg)
(menit) h1 h2 h3 h4
1 40 391 427 290 290
2 80 391 427 290 290
3 120 391 427 290 290
4 160 391 427 290 290
5 180 391 427 290 290
Tabel 5.8 Nilai-nilai entalpi refrigeran siklus kompresi uap dengan variasi
menggunakan 10 ice pack.
No. Waktu Entalpi (kJ/kg)
(menit) h1 h2 h3 h4
1 60 391 426 284 284
2 120 391 426 284 284
3 180 391 426 284 284
4 240 391 426 284 284
5 300 391 426 284 284
Tabel 5.9 Nilai-nilai entalpi refrigeran siklus kompresi uap dengan variasi
menggunakan 20 ice pack.
No. Waktu Entalpi (kJ/kg)
(menit) h1 h2 h3 h4
1 80 391 426 287 287
2 160 391 426 287 287
3 240 391 426 287 287
4 320 391 426 287 287
5 380 391 426 287 287
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
Tabel 5.10 Nilai suhu kerja kondensor dan evaporator dengan variasi tanpa
menggunakan ice pack.
No. Waktu Suhu (oC)
(menit) Tc Te
1 40 62 -12
2 80 62 -12
3 120 62 -12
4 160 62 -12
5 180 62 -12
Tabel 5.11 Nilai suhu kerja kondensor dan evaporator dengan variasi
menggunakan 10 ice pack.
No. Waktu Suhu (oC)
(menit) Tc Te
1 60 58 -12
2 120 58 -12
3 180 58 -12
4 240 58 -12
5 300 58 -12
Tabel 5.12 Nilai suhu kerja kondensor dan evaporator dengan variasi
menggunakan 20 ice pack.
No. Waktu Suhu (oC)
(menit) Tc Te
1 80 60 -12
2 160 60 -12
3 240 60 -12
4 320 60 -12
5 340 60 -12
Setelah penggambaran pada P-h diagram selesai maka didapatkan beberapa
data yang nantinya dapat digunakan untuk mencari besarnya kerja kompresor
(Win), mencari besarnya energi kalor persatuan massa refrigeran yang diserap
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
evaporator (Qin), mencari besarnya energi kalor persatuan massa jenis refrigeran
yang dilepaskan oleh kondensor (Qout), mencari besarnya COPactual, mencari
besarnya COPideal, mencari besarnya Efisiensi (η) pada mesin bersiklus kompresi
uap yang dipergunakan pada mesin penyejuk udara.
Contoh perhitungan diambil dari variasi 1 tanpa menggunakan ice pack.
1. Menghitung besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win)
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran, dapat dihitung dengan
Persamaan (2.1) yaitu: Win = h2 – h1(kJ/kg). Contoh perhitungan diambil dari
variasi 1 tanpa menggunakan ice pack menit ke 40. Tabel 5.13 sampai 5.15
menunjukkan nilai Win.
Win = h2 - h1 (kJ/kg)
Win = (427 – 391) kJ/kg
Win = 36 kJ/kg
Tabel 5.13 Nilai kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) tanpa
menggunakan ice pack.
No. Waktu Entalpi (kJ/kg)
(menit) h1 h2 Win
1 40 391 427 36
2 80 391 427 36
3 120 391 427 36
4 160 391 427 36
5 180 391 427 36
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
Tabel 5.14 Nilai kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) dengan
menggunakan 10 ice pack.
No Waktu Entalpi (kJ/kg)
(menit) h1 h2 Win
1 60 391 426 35
2 120 391 426 35
3 180 391 426 35
4 240 391 426 35
5 300 391 426 35
Tabel 5.15 Nilai kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) dengan
menggunakan 20 ice pack.
No Waktu Entalpi (kJ/kg)
(menit) h1 h2 Win
1 80 391 426 35
2 160 391 426 35
3 240 391 426 35
4 320 391 426 35
5 340 391 426 35
2. Banyaknya kalor yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigerant
(Qout)
Banyaknya energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran
dapat dihitung dengan Persamaan (2.2) yaitu: Qout = h2 – h3(kJ/kg).
Contoh perhitungan untuk Qout diambil dari variasi 1 tanpa menggunakan ice pack
menit ke 40. Tabel 5.16 sampai 5.18 menunjukkan nilai Qout.
Qout = h2 - h3 (kJ/kg)
Qout = (427 - 290) kJ/kg
Qout = 137 kJ/kg.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
Tabel 5.16 Nilai energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran
(Qout) tanpa menggunakan ice pack.
No Waktu Entalpi (kJ/kg)
(menit) h2 h3 Qout
1 40 427 290 137
2 80 427 290 137
3 120 427 290 137
4 160 427 290 137
5 180 427 290 137
Tabel 5.17 Nilai energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran
(Qout) dengan menggunakan 10 ice pack.
No Waktu Entalpi (kJ/kg)
(menit) h2 h3 Qout
1 60 426 284 142
2 120 426 284 142
3 180 426 284 142
4 240 426 284 142
5 300 426 284 142
Tabel 5.18 Nilai energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran
(Qout) dengan menggunakan 20 ice pack.
No Waktu Entalpi (kJ/kg)
(menit) h2 h3 Qout
1 80 426 287 139
2 160 426 287 139
3 240 426 287 139
4 320 426 287 139
5 340 426 287 139
3. Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran dapat
dihitung dengan Persamaan (2.3) yaitu: Qin = h1 – h4 = h1 – h3 (kJ/kg).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
Contoh perhitungan untuk Qin diambil dari variasi 1 tanpa menggunakan ice pack
menit ke 40. Tabel 5.19 sampai 5.21 menunjukkan kalor yang diserap evaporator
Qin.
Qin = h1 – h4 = h1– h3 (kJ/kg)
Qin = (391 – 290) kJ/kg
Qin = 101 kJ/kg
Tabel 5.19 Kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin) tanpa
menggunakan ice pack.
No Waktu Entalpi (kJ/kg)
(menit) h1 h3=h4 Qin
1 40 391 290 101
2 80 391 290 101
3 120 391 290 101
4 160 391 290 101
5 180 391 290 101
Tabel 5.20 Kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
dengan menggunakan 10 ice pack.
No Waktu Entalpi (kJ/kg)
(menit) h1 h3=h4 Qin
1 60 391 284 107
2 120 391 284 107
3 180 391 284 107
4 240 391 284 107
5 300 391 284 107
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
Tabel 5.21 Kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
dengan menggunakan 20 ice pack.
No Waktu Entalpi (kJ/kg)
(menit) h1 h3=h4 Qin
1 80 391 287 104
2 160 391 287 104
3 240 391 287 104
4 320 391 287 104
5 340 391 287 104
4. COPaktual mesin siklus kompresi uap
COPaktual adalah perbandingan antara besarnya kalor yang diserap oleh
evaporator dengan banyaknya konsumsi listrik yang digunakan sebagai penggerak
kompresor dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan (2.4) yaitu
COPaktual = Qin / Win = (h1 – h4) / (h2 – h1). Contoh perhitungan untuk COPaktual
diambil dari variasi 1 tanpa menggunakan ice pack menit ke 40. Tabel 5.22
sampai 5.24 menunjukkan COPaktual.
COPaktual = Qin / Win = (h1 – h4) / (h2 – h1)
COPaktual = 101 kJ/kg / 36 kJ/kg
COPaktual = 2,80
Tabel 5.22 COPaktual mesin siklus kompresi uap variasi tanpa menggunakan ice
pack.
No Waktu Entalpi (kJ/kg)
COPaktual (menit) Qin Win
1 40 101 36 2,80
2 80 101 36 2,80
3 120 101 36 2,80
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
70
4 160 101 36 2,80
5 180 101 36 2,80
Tabel 5.23 COPaktual mesin siklus kompresi uap variasi dengan menggunakan 10
ice pack.
No Waktu Entalpi (kJ/kg)
COPaktual (menit) Qin Win
1 60 107 35 3,05
2 120 107 35 3,05
3 180 107 35 3,05
4 240 107 35 3,05
5 300 107 35 3,05
Tabel 5.24 COPaktual mesin siklus kompresi uap variasi dengan menggunakan 20
ice pack.
No Waktu Entalpi (kJ/kg)
COPaktual (menit) Qin Win
1 80 104 35 2,97
2 160 104 35 2,97
3 240 104 35 2,97
4 320 104 35 2,97
5 340 104 35 2,97
5. COPideal mesin siklus kompresi uap
COPideal adalah COP maksimal yang dapat dicapai oleh mesin siklus
kompresi uap dapat dihitung dengan Persamaan (2.5) yaitu: COPideal = Te
Tc−Te
Contoh perhitungan untuk COPideal diambil dari variasi 1 tanpa menggunakan ice
pack menit ke 40. Tabel 5.25 sampai 5.27 menunjukkan COPideal.
COPideal = (Te) / (Tc – Te)
COPideal = (-12+ 273) / ((62+ 273) – (-12+ 273))
COPideal = 3,52
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71
Tabel 5.25 COPideal mesin siklus kompresi uap dengan variasi tanpa
menggunakan ice pack.
No Waktu Suhu (oC)
COPideal (menit) Tkond Tevap
1 40 62 -12 3,52
2 80 62 -12 3,52
3 120 62 -12 3,52
4 160 62 -12 3,52
5 180 62 -12 3,52
Tabel 5.26 COPideal mesin siklus kompresi uap dengan variasi menggunakan 10
ice pack.
No Waktu Suhu (oC)
COPideal (menit) Tkond Tevap
1 60 58 -12 3,72
2 120 58 -12 3,72
3 180 58 -12 3,72
4 240 58 -12 3,72
5 300 58 -12 3,72
Tabel 5.27 COPideal mesin siklus kompresi uap dengan variasi menggunakan 20
ice pack.
No Waktu Suhu (oC)
COPideal (menit) Tkond Tevap
1 80 60 -12 3,62
2 160 60 -12 3,62
3 240 60 -12 3,62
4 320 60 -12 3,62
5 340 60 -12 3,62
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
72
6. Efisiensi mesin siklus kompresi uap (η)
Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan Persamaan (2.6)
yaitu: η = (COPAktual/COPIdeal) x 100%. Tabel 5.28 sampai 5.30 menunjukkan
efisiensi (η) mesin.
Contoh perhitungan untuk efisiensi di dapat dari variasi 1 tanpa menggunakan
ice pack menit ke 40.
η = (COPAktual/COP Ideal) x 100 %
η = (2,80/3,52) x 100 %
η = 79%
Tabel 5.28 Efisiensi mesin siklus kompresi uap (η) dengan variasi tanpa
menggunakan ice pack.
No Waktu Kinerja mesin penyejuk udara
(menit) COPaktual COPideal η
1 40 2,80 3,52 79
2 80 2,80 3,52 79
3 120 2,80 3,52 79
4 160 2,80 3,52 79
5 180 2,80 3,52 79
Tabel 5.29 Efisiensi mesin siklus kompresi uap (η) dengan variasi menggunakan
10 ice pack.
No Waktu Kinerja mesin penyejuk udara
(menit) COPaktual COPideal η
1 60 3,05 3,72 81
2 120 3,05 3,72 81
3 180 3,05 3,72 81
4 240 3,05 3,72 81
5 300 3,05 3,72 81
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
73
Tabel 5.30 Efisiensi mesin siklus kompresi uap (η) dengan variasi menggunakan
20 ice pack.
No Waktu Kinerja mesin penyejuk udara
(menit) COPaktual COPideal η
1 80 2,97 3,62 82
2 160 2,97 3,62 82
3 240 2,97 3,62 82
4 320 2,97 3,62 82
5 340 2,97 3,62 82
Gambar 5.2 Suhu udara yang dihasilkan dari 3 variasi
Dari Gambar 5.2 mesin penyejuk udara lokal dapat diketahui bahwa untuk
mencapai suhu 22oC variasi 1 yaitu tanpa menggunakan ice pack membutuhkan
waktu 180 menit, pada variasi 1 kondisi awal sebelum mencapai 180 menit adalah
0
5
10
15
20
25
0 50 100 150 200 250 300 350 400
Suhu (
℃)
Waktu (menit)
Tanpa ice pack 10 ice pack 20 ice pack
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
74
18,5oC. Pada variasi 2 yaitu menggunakan 10 ice pack dengan suhu awal keluaran
yaitu 14,2oC dan membutuhkan waktu 300 menit untuk mencapai suhu 22oC.
Seementara itu pada variasi 3 yaitu menggunakan 20 ice pack dengan suhu awal
keluaran yaitu 9,3oC dan membutuhkan waktu 340 menit untuk mencapai suhu
22oC.
5.3 Pembahasan
a. Karakteristik Mesin Penyejuk Udara Lokal
Hasil dari penelitian yang telah dilakukan diperoleh data pada P-h diagram.
Hasil yang didapat dari P-h diagram meliputi, besarnya kerja kompresor (Win),
banyaknya kalor yang dilepas oleh kondensor (Qout), banyaknya kalor yang
diserap oleh evaporator (Qin), Coefficient of Performance Actual (COPaktual),
Coefficient of performance Ideal (COPideal) dan efisiensi (η) dari mesin siklus
kompresi uap. Untuk melihat perbandingan dari setiap variasi dapat dilihat pada
Gambar 5.3 - Gambar 5.8.
36
35 35
34,4
34,6
34,8
35
35,2
35,4
35,6
35,8
36
36,2
Win
, k
J/k
g
Series2 10 ice pack 20 ice pack
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
Gambar 5.3 Perbandingan Win dari 3 variasi
Pada Gambar 5.3 perbandingan pada grafik Win (kJ/kg) dari 3 variasi
diperoleh dari nilai rata-rata dari setiap variasi Win, data tertinggi pada grafik tanpa
menggunakan ice pack yang mempunyai nilai sebesar 36 kJ/kg dan data terendah
pada grafik yaitu menggunakan 10 ice pack yang mempunyai nilai sebesar 35
kJ/kg
Gambar 5.4 Perbandingan Qout dari 3 variasi
Pada Gambar 5.4 perbandingan pada grafik Qout (kJ/kg) dari 3 variasi
diperoleh dari nilai rata-rata dari setiap variasi Qout, data tertinggi pada grafik
menggunakan 10 ice pack yang mempunyai nilai sebesar 142 kJ/kg dan data
terendah pada grafik yaitu tanpa menggunakan ice pack yang mempunyai nilai
sebesar 137 kJ/kg.
137
142
139
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
Qo
ut,
kJ/k
g
Tanpa ice pack 10 ice pack 20 ice pack
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
76
Gambar 5.5 Perbandingan Qin dari 3 variasi
Pada Gambar 5.5 perbandingan pada grafik Qin (kJ/kg) dari 3 variasi
diperoleh dari nilai rata-rata dari setiap variasi Qin, data tertinggi pada grafik
menggunakan 10 ice pack yang mempunyai nilai sebesar 107 kJ/kg dan data
terendah pada grafik yaitu tanpa menggunakan ice pack yang mempunyai nilai
sebesar 101 kJ/kg.
Gambar 5.6 Perbandingan COPaktual dari 3 variasi
101
107
104
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
Qin
, k
J/k
g
Tanpa ice pack 10 ice pack 20 ice pack
2,8
3,05
2,97
2,65
2,7
2,75
2,8
2,85
2,9
2,95
3
3,05
3,1
CO
Pak
tual
Tanpa ice pack 10 ice pack 20 ice pack
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
77
Pada Gambar 5.6 perbandingan pada grafik COPaktual dari 3 variasi diperoleh
dari nilai rata-rata dari setiap variasi COPaktual, data terendah pada grafik tanpa
menggunakan ice pack yang mempunyai nilai sebesar 2,8 dan data tertinggi pada
grafik yaitu menggunakan 10 ice pack yang mempunyai nilai sebesar 3,05
Gambar 5.7 Perbandingan COPideal dari 3 variasi
Pada Gambar 5.7 perbandingan pada grafik COPideal dari 3 variasi diperoleh
dari nilai rata-rata dari setiap variasi COPideal, data terendah pada grafik tanpa
menggunakan ice pack yang mempunyai nilai COPideal sebesar 3,52 dan data
tertinggi pada grafik yaitu menggunakan 10 ice pack yang mempunyai nilai
COPideal sebesar 3,72.
3,52
3,72
3,62
3,4
3,45
3,5
3,55
3,6
3,65
3,7
3,75
CO
Pid
eal
Tanpa ice pack 10 ice pack 20 ice pack
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
78
Gambar 5.8 Perbandingan efisiensi (η) dari 3 variasi
Pada Gambar 5.8 Perbandingan pada grafik efisiensi (η) dari 3 variasi
diperoleh dari nilai rata-rata dari setiap variasi efisiensi (η), data tertinggi pada
grafik menggunakan 20 ice pack yang mempunyai nilai efisiensi (η) sebesar 82%
dan data terendah pada grafik yaitu tanpa menggunakan ice pack yang mempunyai
nilai efisiensi (η) sebesar 79%.
.b. Suhu Udara Keluar Dari Mesin Penyejuk Udara Lokal
Suhu udara yang keluar dari mesin penyejuk udara lokal yang bekerja dengan
siklus kompresi uap setelah 180 menit bekerja adalah 22oC dengan kondisi awal
suhu keluaran 18,5oC. Gambar 5.2 menjelaskan perjalanan suhu udara yang keluar
dari mesin penyejuk udara selama 180 menit, suhu udara tersebut dihasilkan tanpa
menggunakan bantuan ice pack. Untuk mesin penyejuk udara lokal dengan
bantuan ice pack yang diletakan di dalam ruang evaporator pada mesin penyejuk
udara, suhu awal yang dihasilkan dengan menggunakan 10 ice pack adalah 14,2oC
79
81
82
77,5
78
78,5
79
79,5
80
80,5
81
81,5
82
82,5
Efi
sien
si
Tanpa ice pack 10 ice pack 20 ice pack
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
79
dan waktu yang diperlukan untuk kembali ke suhu normal 22oC yaitu selama 300
menit, Gambar 5.2 menjelaskan perjalanan suhu udara yang keluar dari mesin
penyejuk udara selama 300 menit, sedangkan suhu awal yang dihasilkan dengan
menggunakan 20 ice pack adalah 9,3oC dan waktu yang diperlukan untuk kembali
ke suhu normal 22oC yaitu selama 340 menit Gambar 5.2 menjelaskan perjalanan
suhu udara yang keluar dari mesin penyejuk udara selama 340 menit.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
80
BAB VI
KESIMPULAN DAN SARAN
6.1 Kesimpulan
Berdasarkan dari hasil penelitian yang dilakukan pada mesin penyejuk udara,
maka dapat diketahui beberapa kesimpulan sebagai berikut :
a. Mesin penyejuk udara lokal menggunakan komponen mesin kulkas dengan daya
kompresor 1/5 PK dan ice pack berhasil dibuat dan dapat bekerja dengan baik.
b. Suhu udara yang dihasilkan mesin penyejuk udara tanpa ice pack dari menit ke 0
sampai dengan menit ke 180 adalah 18,5oC sampai dengan 22oC. Suhu udara
yang dihasilkan mesin penyejuk udara menggunakan 10 ice pack dari menit ke 0
sampai dengan menit ke 300 adalah 14,2oC sampai dengan 22oC. Dan suhu udara
yang dihasilkan mesin penyejuk udara menggunakan 20 ice pack dari menit ke 0
sampai dengan menit ke 380 adalah 9,3oC sampai dengan 22oC.
● Lama waktu mesin penyejuk udara (tanpa ice pack) dapat menghasilkan suhu
udara keluar dari mesin penyejuk dengan suhu di bawah 22oC adalah 180
menit.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
81
● Lama waktu mesin penyejuk udara (dengan 10 ice pack) dapat menghasilkan
suhu udara keluar dari mesin penyejuk dengan suhu di bawah 22oC adalah
300 menit.
● Lama waktu mesin penyejuk udara (dengan 20 ice pack) dapat menghasilkan
suhu udara keluar dari mesin penyejuk dengan suhu di bawah 22oC adalah
380 menit.
c. Hasil penelitian karateristik mesin penyejuk udara :
1. Mesin penyejuk udara tanpa ice pack.
a. Nilai COPaktual tertinggi sebesar 2,80, yaitu pada menit ke 0 sampai menit
ke 180.
b. Nilai COPideal tertinggi sebesar 3,52, yaitu pada menit ke 0 sampai menit ke
180.
c. Nilai efisiensi adalah sebesar 79%., yaitu pada menit ke 0 sampai ke 180.
2. Mesin penyejuk udara menggunakan 10 ice pack
a. Nilai COPaktual tertinggi sebesar 3,05, yaitu pada menit ke 0 sampai menit
ke 300.
b. Nilai COPideal tertinggi sebesar 3,27, yaitu pada menit ke 0 sampai menit ke
300.
c. Nilai efisiensi adalah sebesar 81%. yaitu pada menit ke 0 sampai ke 300.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
82
3. Mesin penyejuk udara menggunakan 20 ice pack
a. Nilai COPaktual tertinggi sebesar 2,97, yaitu pada menit ke 0 sampai menit
ke 380.
b. Nilai COPideal tertinggi sebesar 3,62, yaitu pada menit ke 0 sampai menit ke
380.
c. Nilai efisiensi adalah sebesar 82%, yaitu pada menit ke 0 sampai ke 380.
6.2 Saran
Dari hasil penelitian mesin penyejuk udara lokal dapat diperoleh beberapa saran
yang dapat dijadikan pengembangan dan perbaikan :
a. Menambahkan alat pengatur kecepatan pada kipas penyedot udara sehingga
udara yang masuk dapat diatur, dengan adanya pengatur kecepatan pada kipas
maka suhu output pada mesin penyejuk udara dapat diatur sesuai keinginan.
Semakin kencang rpm pada kipas maka suhu yang dihasilkan tidak efisien
cenderung mendekati suhu ruangan.
b. Pengisian refrigeran jangan terlalu banyak karena dapat menyebabkan kompresor
mengalami panas yang berlebih dan dapat menyebabkan over heat, pengisian
ideal pada manifold gauge evaporator (warna biru) antara 5 sampai 10 psi, dan
pada manifold gauge condensor (warna merah) antara 120 sampai 200 psi.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
83
DAFTAR PUSTAKA
Anwar, 2010, Efek beban Pendingin Terhadap Kinerja Sistem Mesin Pendingin
Meliputi Kapasitas Refrigerasi.
Kemas, 2014, Pengaruh Media Pendingin Air pada Kondensor Terhadap Kemampuan
Kerja Mesin Penyejuk.
Helmi, 2010, Perbandingan COP Pada Refrigerator Dengan Refrigeran CFC R12 dan
HC R134a untuk Diameter Pipa Kapiler yang Berbeda.
Ridwan, 2005, Perbandingan Unjuk Kerja atau Coefficient Of Performance (COP)
Refrigeran 12 (R-12) Terhadap Refrigeran 134a (R-134a) pada Suatu
Refrigerator 75 W.
Suma, 2013, melakukan penelitian untuk mengetahui pengaruh tekanan kerja
kompresor terhadap efek pendingin.
Tokopedia.”pipa kapiler ukuran 0,80 mm bahan tembaga (ss112)”.
https://panduanrefrigerasi.blogspot.co.id. diunduh tanggal 18 Oktober 2018
Indotaiding. ”Kompresor Hermetic Copeland 6Shh-3500-TFD”. https://www.
indotrading.com/product/compressor-semi-hermeticp179399.as px. diunduh
tanggal 18 Oktober 2018
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
84
Fathurohman, Apit.”Kondensor berpendingin udara”.
http://linasundaritermodinamika.blogspot.co.id/2015/04/kondensor-
berpendingin-udara.html. diunduh tanggal 18 Oktober 2018
Utomo, Frandhoni.”aplikasi perpindahan panas sistem bioetanol”.
http://frandhoni.blogspot.co.id/2015/05/aplikasi-perpindahan-panas-
sistem.html. diunduh tanggal 18 Oktober 2018
Aris prastyo, elga.”Pengertian Kulkas, Bagian-Bagian Kulkas, dan Cara Kerja
Kulkas”. http://www.edukasielektronika.com/2015/09/pengertian-kulkasbagian
bagian-kulkas.html. diunduh tanggal 18 Oktober 2018
Fathurohman, Apit. ”Evaporator kerin”.
http://linasundaritermodinamika.blogspot.co.id/2015/04/evaporator.html.
diunduh tanggal 18 Oktober 2018
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
85
LAMPIRAN
a. Lampiran 1
P-h diagram variasi tanpa menggunakan ice pack menit ke 40
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
86
b. Lampiran 2
P-h diagram variasi tanpa menggunakan ice pack menit ke 80
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
87
c. Lampiran 3
P-h diagram variasi tanpa menggunakan ice pack menit ke 120
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
88
d. Lampiran 4
P-h diagram variasi tanpa menggunakan ice pack menit ke 160
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
89
e. Lampiran 5
P-h diagram variasi tanpa menggunakan ice pack menit ke 180
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
90
f. Lampiran 6
P-h diagram variasi menggunakan 10 ice pack menit ke 60
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
91
g. Lampiran 7
P-h diagram variasi menggunakan 10 ice pack menit ke 120
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
92
h. Lampiran 8
P-h diagram variasi menggunakan 10 ice pack menit ke 180
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
93
i. Lampiran 9
P-h diagram variasi menggunakan 10 ice pack menit ke 240
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
94
j. Lampiran 10
P-h diagram variasi menggunakan 10 ice pack menit ke 300
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
95
k. Lampiran 11
P-h diagram variasi menggunakan 20 ice pack menit ke 80
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
96
l. Lampiran 12
P-h diagram variasi menggunakan 20 ice pack menit ke 160
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
97
m. Lampiran 13
P-h diagram variasi menggunakan 20 ice pack menit ke 240
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
98
n. Lampiran 14
P-h diagram variasi menggunakan 20 ice pack menit ke 320
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
99
o. Lampiran 15
P-h diagram variasi menggunakan 20 ice pack menit ke 380
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI